فهرست مطالب

مجله پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال دهم شماره 1 (بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مریم ابراهیمی، رضا درویش زاده*، امیر فیاض مقدم صفحات 1-28

    حفظ امنیت غذایی از اولویت های اساسی هر کشوری محسوب می گردد که در سایه توسعه و معرفی ارقام زراعی جدید، پر محصول و مقاوم به تنش ها حاصل می شود. ذرت با توجه به گستره مصرف؛ تغذیه انسان، تغذیه دام و طیور و استفاده های صنعتی، از اهمیت خاصی در برنامه های توسعه کشاورزی در راستای تامین امنیت غذایی برخوردار است. برای بهبود صفت پیچیده که توارث پذیری پایینی دارد، از انتخاب غیرمستقیم توسط صفات دیگر و یا شاخص مناسب توسعه یافته بر اساس چند صفت می توان استفاده نمود. در این پژوهش 86 ژنوتیپ ذرت در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار، تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری کشت شدند. در مرحله ی 8 برگی تنش شوری معادل dS/m 8 به گیاهان گروه تیمار اعمال گردید. اندازه گیری صفات از مرحله ی تاسل دهی تا رسیدگی فیزیولوژیک انجام گرفت. جهت انتخاب ژنوتیپ های مطلوب چهار شاخص انتخاب، اسمیت- هیزل، پسک- بیکر، بریم و رابینسون محاسبه شد. بر مبنای شاخص انتخاب اسمیت- هیزل که به عنوان شاخص برتر با بالاترین کارایی انتخاب (ΔH) در هر دو شرایط نرمال و تنش شوری بود، ژنوتیپ R59 در شرایط نرمال و ژنوتیپ 6*/88 در شرایط تنش شوری به عنوان ژنوتیپ های برتر معرفی شدند. با توجه به کاهش بارندگی و به تبع آن کاهش کیفیت و شور شدن آب و خاک، ژنوتیپ 6*/88 به عنوان یک ژنوتیپ مطلوب جهت توسعه ارقام هیبرید برای پشت سر گذاشتن چالش فوق قابل توصیه می باشد.

    کلیدواژگان: انتخاب غیرمستقیم، پاسخ به انتخاب، تنش NaCl، ذرت، گزینش چندمتغیره
  • فاطمه دریکوند، عیدی بازگیر*، مصطفی درویش نیا، حسین میرزایی نجفقلی صفحات 29-42

    سیب یکی از مهم ترین محصولات اقتصادی ایران و جهان به شمار می رود. بیماری پوسیدگی قهوه ای سیب (Monilinia laxa) یکی از بیماری‏های مهم است که باعث کاهش عملکرد در مراحل قبل از برداشت و پس از برداشت می شود. در این تحقیق میزان تغییرات برخی از ترکیبات دفاعی میوه سیب ازجمله آنزیم های پروکسیداز و کاتالاز، پس از مایه زنی با قارچ M. laxa بررسی شد. استخراج و اندازه گیری آنزیم پراکسیداز و کاتالاز به ترتیب در روز های 0، 3، 6، 9 و 12 روز پس از مایه زنی قارچ عامل بیماری انجام شد. همچنین در این مطالعه روند تغییرات بیان ژن های PR1 و PR8 علیه بیمارگر پوسیدگی قهوه ای در میوه سیب پس از تلقیح با بیمارگر در فاصله زمانی 12، 24، 48 و 96 ساعت به همراه شاهد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس بیان ژن های مقاومت در سطوح مختلف زمان اعمال تیمار معنی دار بود. بیشترین میزان بیان ژن های PR1 و PR8 بعد از 48 ساعت نسبت به تیمار شاهد مشاهده شد. در این تحقیق، بیان ژن های PR1 و PR8 برای اولین بار علیه بیمارگر قارچی در سیب بررسی شده است و امید می رود یافته های پژوهش حاضر در توسعه روش های اصلاحی برای مقاومت به بیمارگرهای مهم انباری سیب برای نگه داری طولانی مدت آن مفید باشد.

    کلیدواژگان: پروتئین های PR، پوسیدگی قهوه ای، سیب، فعالیت آنزیم آنتی اکسیدانی، گونه های اکسیژن فعال
  • زهرا زرین دست، فرهاد نظریان فیروزآباد*، میترا خادمی صفحات 43-60

    بیان پپتید های ضدمیکروبی در گیاهان رویکرد جدیدی برای حفاظت از گیاهان در برابر بیمارگر ها و تولید دارو های ضد میکروبی در صنایع داروسازی است. پپتید کاتیونی alfAFP یک دیفنسین گیاهی با فعالیت ضد میکروبی است که توسط بذر های گیاه یونجه تولید می شود. به منظور افزایش کارایی و تسهیل دسترسی پپتید alfAFP به دیواره سلولی بیمارگر ها، توالی رمز کننده alfAFP به پایانه C دمین متصل شونده به کیتین (CBD) آنزیم کیتیناز برنج متصل شد. ابتدا خواص ضد میکروبی این پپتید نوترکیب با استفاده از ابزار های بیوانفورماتیک مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، سامانه ژنی پس از انتقال به پلاسمید بیانی pGSA1285 وارد اگروباکتریوم رایزوژنز (Rhizobium rhizogenes) و از آن برای تولید ریشه های مویین در توتون استفاده گردید. حضور تراژن، رونویسی و بیان آن در کلون های ریشه مویین گیاه توتون، به ترتیب با استفاده از روش های PCR و RT-PCR نیمه کمی تایید شد. نتایج حاصل از پیش بینی ساختار سه بعدی پپتید، یک صفحه β و یک مارپیچ α را نشان داد که با ساختار دیفنسین های گیاهی مطابقت داشت. همچنین در این مطالعه، دمین عملکردی Knottin در ساختار پپتید نوترکیب شناسایی شد که نشان می دهد پپتید نوترکیب فعالیت ضدمیکروبی خود را حفظ می کند. نتایج خاصیت ضد میکروبی حاصل از آزمایش CFU نشان داد که پپتید نوترکیب دارای اثرات بازدارندگی معنی داری در جلوگیری از رشد بیمارگر باکتریایی Pseudomonas syringae بود. بنابراین، دمین متصل شونده به کیتین دسترسی پپتید نوترکیب را به دیواره سلولی بیمارگر باکتریایی از طریق اتصال به پپتیدوگلیکان فراهم کرده و احتمالا پپتید نوترکیب توانسته است غشاء پلاسمایی را با کارایی بهتری هدف قرار دهد. معرفی و بیان پپتید نوترکیب CBD-alfAFP در ریشه های مویین و گیاهان زراعی مهم می تواند ابزاری امیدبخش برای ایجاد گیاهان مقاوم به بیمار گر های گیاهی و تولید عوامل ضدمیکروبی در صنعت داروسازی باشد.

    کلیدواژگان: بیوانفورماتیک، پپتیدalfAFP، خاصیت ضدمیکروبی، ریشه موئین
  • مژگان شیرین پور، احسان عطازاده، احمد بایبوردی، سعید اهری زاد، علی اصغری*، اشکبوس امینی صفحات 61-78

    با توجه به اهمیت تولید ذرت و تاثیر تنش کم آبی در کاهش عملکرد این محصول، برآورد اجزای ژنتیکی و وراثت پذیری صفات برای تعیین روش به نژادی تحت تنش کم آبی امری ضروری در برنامه های به نژادی می باشد. نسل های حاصل از تلاقی دو لاین اینبرد ذرت شامل B73 (لاین مادری) و MO17 (لاین پدری)، SC704 (F1) و نیز نسل های F2، BC1،BC2  و F3 به منظور برآورد اثرات ژنی و وراثت پذیری صفات عملکرد، اجزای عملکرد و مورفولوژیکی مطالعه شدند. هفت نسل ذرت با استفاده از روش تجزیه میانگین نسل ها تحت شرایط آبیاری کامل، تنش متوسط و شدید کم آبی مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 20 تکرار در هر واحد آزمایشی طی دو سال زراعی 99-1398 در ایستگاه تحقیقاتی کشاورزی دانشگاه تبریز انجام گرفت. نتایج تجزیه واریانس مرکب دو سال و مقایسات میانگین تحت سه رژیم آبیاری مختلف نشان داد که تنش کم آبی باعث کاهش معنی دار تمامی صفات مورد مطالعه (به جز نسبت ریشه به ساقه) شد. نتایج تجزیه میانگین نسل ها سهم بالای اثرات ژنی غیرافزایشی را در کنترل ژنتیکی صفات عملکرد دانه، قطر بلال، تعداد ردیف دانه، وزن بلال (در شرایط آبیاری کامل)، وزن صددانه، ارتفاع بوته، وزن تر اندام هوایی، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت نشان داد. با توجه به این نتایج گزینش در نسل های تفرق پیشرفته و روش اصلاحی مبتنی بر هیبریداسیون می تواند جهت بهبود این صفات موثر واقع شود. هم چنین، سهم بارز اثرات ژنی افزایشی در کنترل توارث صفات طول بلال، وزن بلال (در هر دو شرایط تنش) و نسبت ریشه به ساقه بیانگر این است که برای اصلاح این صفات و بهره گیری از واریانس افزایشی، گزینش در نسل های در حال تفرق اولیه و والدین اینبرد می تواند موثر باشد. هیبرید SC704 و اینبرد MO17 در مقایسه با اینبرد B73، کم ترین درصد تغییر را در شرایط تنش کم آبی نشان دادند که بیانگر پتانسیل عملکرد بالا و پایداری آن ها در شرایط تنش بود.

    کلیدواژگان: تجزیه ژنتیکی، تنش کم آبی، نسل های ذرت، وراثت پذیری
  • مصطفی خدادادی*، بهزاد سرخی لله لو، سید محمد مهدی مرتضویان، جهانگیر عباسی کوهپالکانی، محمود باقری، میلاد کرباسی صفحات 79-94

    بادمجان به دلیل خواص تغذیه ای، یکی از محصولات سبزی صیفی بسیار مهم به شمار می رود. هدف از این مطالعه بررسی تنوع ژنتیکی بین نمونه های ژنتیکی بادمجان موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران بود. به منظور انجام این آزمایش در سال اول و در ارزیابی مقدماتی 168 نمونه ژنتیکی و در سال دوم و ارزیابی تکمیلی 40 نمونه ژنتیکی بادمجان موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران مورد بررسی قرار گرفتند. در این ارزیابی ها تعداد 23 صفت کمی و کیفی ارزیابی شد. در ارزیابی مقدماتی، ژنوتیپ های مورد مطالعه اختلاف آماری معنی داری در سطح احتمال 1 درصد برای همه صفات نشان دادند و توزیع فراوانی نمونه ها از نظر شکل میوه به صورت دلمه ای (35.89درصد)، قلمی (32.18 درصد)، لامپی (13.67 درصد)، نیم قلمی (13.15 درصد) و گرزی (5.11 درصد) بود. در ارزیابی تکمیلی، اثر ژنوتیپ در نمونه های مورد مطالعه برای همه صفات معنی دار بود. از لحاظ تنوع ژنتیکی در صفات کیفی، بیشترین تنوع در صفات رنگ گل (1.56) و شکل میوه (1.53) و کم ترین تنوع در رنگ میوه (0.5) مشاهده شد. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای چهار گروه شناسایی شد. بیشترین فاصله ژنتیکی بین توده های شماره یک و 20 (22.34) و کمترین فاصله بین توده های شماره هفت و 21 (0.12) بود. در تجزیه به عامل ها سه عامل اصلی اول 68.06 درصد از تنوع موجود در داده ها را توجیه نمود. عامل های اول و دوم، به عنوان عامل های عملکرد و اجزا عملکرد شناخته شدند. همچنین صفات عملکرد میوه دارای وراثت پذیری بالا و همچنین همبستگی ژنتیکی معنی دار با همدیگر بودند؛ بنابراین با توجه به ضریب صفات مهم در تعیین عامل های اول و دوم، انتخاب نتاج در جمعیت های در حال تفرق باید هم زمان با در نظر گرفتن به نژادی برای عملکرد و شکل میوه مورد نظر باشد.

    کلیدواژگان: بادمجان، تنوع ژنتیکی، وراثت پذیری، همبستگی ژنوتیپی
  • حسین عبدی، هادی علی پور*، ایرج برنوسی، جعفر جعفرزاده صفحات 95-110

    ارزیابی ساختار جمعیت، جهت درک الگوهای تنوع، انتخاب والدین مناسب برای تلاقی، شناسایی دقیق مکان های ژنومی کنترل کننده صفات، مطالعات تکاملی و روابط خویشاوندی ضروری است. در جریان تحقیق حاضر، ساختار ژنتیکی در جمعیتی متشکل از 383 ژنوتیپ گندم ایرانی از گونه های هگزاپلویید (ارقام زراعی و توده های بومی) و تتراپلویید بر اساس روش های مبتنی بر فاصله (تجزیه به مولفه های اصلی و تجزیه تابع تشخیص مولفه های اصلی) مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور از 16270 نشانگر چندشکلی تک نوکلیوتیدی (SNP) به دست آمده توسط روش GBS، استفاده شد. بر اساس نتایج، تقریبا یک چهارم از واریانس کل به تنوع بین جمعیت ها تعلق داشت و ضریب Fst بین ارقام زراعی و توده های بومی برابر با 0.15 به دست آمد. در حالی که ضریب فوق بین نمونه های تتراپلویید و توده های بومی هگزاپلویید بالا و برابر با 0.44 بود. ژنوم D کمترین مقدار شاخص Fst را به خود اختصاص داد و کروموزوم 4B بیشترین میزان ضریب Fst و سایر شاخص تنوع ژنی را نشان داد. گرچه بای پلات PCA، ارقام زراعی و توده های بومی گندم های هگزاپلویید را به خوبی از هم تفکیک نمود، اما نتوانست تمایز روشنی بین نمونه های تتراپلویید با سایر ژنوتیپ ها ایجاد نماید. ارزیابی دقیق ساختار جمعیت با روش DAPC توانست به طور موفقیت آمیزی گروه های از پیش تعیین شده را شناسایی و تفکیک کند. این نتیجه بدان دلیل است که رویکرد DAPC تمایز بین گروه ها را به حداکثر و تغییرات درون گروه را به حداقل می رساند. اختلاط جزیی بین ارقام زراعی و توده های بومی هگزاپلویید را می توان به تبادل ژنی بین این دو گروه و یا شاید برچسب گذاری اشتباه آنان در زمان جمع آوری ارتباط داد. به طور کلی، نتایج حاصل از این مطالعه اطلاعات مفیدی درباره تمایز ژنتیکی نمونه های گندم تتراپلویید و هگزاپلویید ایرانی ارایه داد که می تواند در برنامه ریزی های آتی به نژادی گندم مورد استفاده قرار گیرد. همچنین حفاظت از این نمونه ها در بانک های ژن برای استراتژی های مختلف ضروری می باشد.

    کلیدواژگان: ارقام زراعی، توده های بومی، شاخص تثبیت، گندم تتراپلوئید و هگزاپلوئید، نشانگرهای SNP
  • سیده سمیه موسوی، امیدعلی اکبرپور*، طهماسب حسین پور صفحات 111-122

    در این پژوهش 15 ژنوتیپ گندم نان به همراه رقم آفتاب به عنوان رقم شاهد با 4 تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی به مدت 3 سال زراعی (1398-1395) در ایستگاه سراب چنگایی شهرستان خرم آباد با هم مقایسه شدند. آزمون نسبت درست نمایی (LRT) نشان داد که اثر متقابل ژنوتیپ در سال برای عملکرد دانه معنی دار است. بر این اساس تجزیه مقادیر منفرد (SVD) بر روی ماتریس بهترین پیش بینی های نااریب خطی (BLUP) اثر متقابل ژنوتیپ × سال، برای ارزیابی پایداری ژنوتیپ ها انجام شد. اسکری پلات نشان داد که مولفه اصلی اول 7/71 درصد و مولفه اصلی دوم 3/28 درصد از تغییرات ماتریس حاصل از بهترین پیش بینی های نااریب خطی برهم کنش ژنوتیپ در سال را توجیه نمودند. بای پلات اولین مولفه اصلی محیط در برابر عملکرد اسمی نیز نشان داد که ژنوتیپ های شماره 9، 12 و 13 سهم ناچیزی در برهم کنش ژنوتیپ × سال داشتند و از پایداری عمومی بالاتری برخوردار بودند. همچنین بای پلات حاصل از عملکرد دانه در برابر میانگین وزنی نمرات مطلق (WAASB)، ژنوتیپ ها را در چهار ناحیه قرار داد، به طوری که ژنوتیپ های شماره 15، 16، 12، 11 و 10 در ناحیه چهارم به دلیل پایداری بالا (مقادیر پایین WAASB) و بزرگی متغیر پاسخ (عملکرد بالا) قرار گرفتند و به عنوان ژنوتیپ های برتر شناخته شدند. شاخص WAASBY (میانگین وزنی پایداری WAASB و عملکرد) ژنوتیپ های شماره 15، 16، 12،10، 11،14، 9 و 4 را به عنوان ژنوتیپ های پایدار و پر محصول معرفی نمود. به طور کلی بر اساس دو شاخص WAASB و WAASBY و مقایسه آن ها، ژنوتیپ های 15، 16، 12، 11 و 10 به عنوان ژنوتیپ های برتر انتخاب شدند که می توان آن ها را به منظور کشت در اقلیم های مشابه توصیه نمود.

    کلیدواژگان: اثرات متقابل ژنوتیپ در محیط، پایداری، ترکیب دو روش AMMI و BLUP، گندم نان
  • محمد ضابط*، فهیمه برازنده، علیرضا صمدزاده صفحات 123-144

    به منظور بررسی ساختار ژنتیکی صفات مختلف کنجد، 7 ژنوتیپ شامل اردستان، سیرجان، فارس، سبزوار، جیرفت، اولتان و TS-3 در قالب طرح دای آلل یک طرفه 7 × 7 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند طی سال های 97-1394 مورد مطالعه قرار گرفت. صفات ارتفاع بوته، ارتفاع تا اولین کپسول، تعداد شاخه فرعی، تعداد برگ، طول برگ، روز تا 50 درصد گلدهی، روز تا 90 درصد گلدهی، روز تا رسیدن فیزیولوژیک، تعداد کپسول در بوته، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه، شاخص برداشت، تعداد دانه در کپسول، وزن کپسول، طول و عرض کپسول، میزان کلروفیل a، b و کل، درصد روغن و پروتیین اندازه گیری شد. تجزیه واریانس هیمن نشان داد که اجزای a، b و b3 در تمامی صفات و اجزای b1 و b2 در اکثر صفات معنی دار بودند. پارامترهای D، H1 و H2 در اکثر صفات معنی دار و پارامترهای F، h2 و E در اکثر صفات معنی دار نشدند. متوسط درجه غالبیت (√H1/D) بیانگر غالبیت ناقص و فوق غالبیت در صفات مورد مطالعه بود. پارامتر H2/(4H1) در کلیه صفات به استثنای روز تا 50 درصد گلدهی کمتر از 0.25 بود ؛ بنابراین در کلیه صفات به استثنای صفت فوق، ژن های افزاینده و کاهنده توزیع متقارنی در بین والدین نداشتند. پارامتر (√(4DH1)+F)/√(4DH1)-F نشان از توزیع متقارن و نامتقارن در صفات مورد مطالعه داشت. در اکثر صفات یک بلوک ژنی غالب کنترل کننده صفات وجود داشت. وراثت‏پذیری عمومی بین 0.99-0.47 و وراثت‏ پذیری خصوصی بین 0.98-0.17 متغیر بود. به طور کل تمامی صفات توسط ژن های با اثرات افزایشی و غالبیت کنترل می شدند ؛ بنابراین امکان گزینش و تولید دورگ در کنجد وجود دارد. با توجه به آن که ژنوتیپ های فارس، اولتان و TS-3 بیشترین آلل های غالب را داشتند، استفاده از این سه ژنوتیپ در مطالعات آتی توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: اثرات افزایشی، اثرات غالبیت، رگرسیون Wr-Vr، نسبت ژن ها، وراثت پذیری
  • فریبا رنجبر، بابک عبدالهی مندولکانی*، راحله قاسم زاده صفحات 145-156

    به منظور ارزیابی الگوی بیان ژن‏های کدکننده آنزیم های آنتی‏اکسیدان کاتالاز (Catalase)، آسکوربات‏پراکسیداز (Ascorbate peroxidase) و پلی فنل‏اکسیداز (Polyphenol oxidase) تحت شرایط کمبود (کمتر از 1.5 میلی گرم آهن در کیلوگرم خاک) نسبت به شاهد (10 میلی گرم آهن در کیلوگرم خاک) در ارقام آهن-‏کارا (پیشتاز) و آهن-‏ناکارا (فلات) گندم نان، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه اجرا شد. ارقام گندم نان در شرایط کمبود و کفایت آهن خاک کشت و میزان بیان نسبی ژن‏های کدکننده سه آنزیم فوق در برگ و ریشه گندم در دو مرحله رویشی و زایشی با استفاده از روش Real-time PCR اندازه‏گیری شد. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان بیان نسبی ژن کاتالاز در مرحله زایشی در ریشه هر دو رقم به طور قابل‏توجهی افزایش یافت ولی افزایش بیان در رقم آهن-‏کارا بیشتر از رقم آهن-‏‏ناکارا بود. میزان بیان نسبی این ژن در برگ در همین مرحله و در ریشه در مرحله رویشی در هر دو رقم کاهش یافت. میزان بیان نسبی ژن آسکوربات‏پراکسیداز در مرحله زایشی در ریشه رقم آهن-‏ناکارای فلات بیشتر از رقم آهن-‏کارا افزایش یافت. در مرحله رویشی در برگ و ریشه، بیان این ژن در رقم آهن-‏کارا افزایش ولی در رقم آهن‏-ناکارا کاهش یافت. میزان بیان نسبی ژن پلی‏فنل‏اکسیداز در مرحله رویشی در شرایط کمبود آهن در برگ تقریبا سه برابر ریشه افزایش یافت در حالی‏که بیان نسبی این ژن در مرحله زایشی در برگ نسبت به کنترل کاهش یافت. با افزایش بیان هر دو ژن کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز در ریشه هر دو رقم در مرحله زایشی در شرایط کمبود آهن، به نظر می رسد گیاه در مرحله پر شدن دانه با انتقال آهن بیشتر به دانه سعی در کاهش اثرات تنش و حفظ عملکرد دارد. یافته های مطالعه حاضر درک ما را در مورد نقش ژن های کدکننده آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانی در مقابله با تنش‏ کمبود آهن خاک افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: آنزیم های آنتی اکسیدان، بیان ژن، کمبود آهن، گندم
  • مریم قربانی، کیانوش چقامیرزا*، سعید عباسی، زهرا عزیزی آرام صفحات 157-174

    تحقیق حاضر به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی 18 رقم و لاین امید بخش لوبیا و شناسایی نشانگرهای آگاهی بخش SSR و SCoT مرتبط با 14 خصوصیت دانه شامل تعداد دانه در غلاف، وزن 100 دانه، طول دانه، عرض دانه، پروتیین خام، قند محلول کل، نشاسته، میزان چربی، خاکستر، غلظت آهن، کلسیم، منیزیوم، روی و اسید اورونیک انجام شد. میزان محتوای چند شکلی (PIC) برای نشانگر SSR از 0.2 تا 0.5 با متوسط 0.39 و برای نشانگر SCoT بین 0.19 تا 0.42 با میانگین 0.34 متغیر بود. میانگین کل قدرت تفکیک نشانگر SSR و SCoT به ترتیب برابر 1.54 و 5.34 بود که می تواند بیانگر مناسب تر بودن نشانگر SCoT نسبت به نشانگر SSR برای بررسی تنوع ژنتیکی در ژنوتیپ های مورد مطالعه ی لوبیا باشد. با دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای با استفاده از هر دو نشانگر، ژنوتیپ های لوبیا به سه گروه متفاوت دسته بندی شدند. تجزیه به مختصات اصلی برای نشانگر SSR نشان داد که مجموع تغییرات توجیه شده توسط دو مولفه اول برابر با 59.05 درصد و برای نشانگر SCoT تنها 25.43 درصد بود که این موضوع می تواند نشان دهنده پراکنش بهتر نشانگرهای SCoT نسبت به نشانگرهای SSR در سطح ژنوم لوبیا باشد. تجزیه واریانس مولکولی بر اساس گروه بندی حاصل از تجزیه خوشه ای نشان داد که تنوع داخل گروه بر اساس نشانگرهای SSR و SCoT به ترتیب برابر با 89 و 78 درصد بود. نتایج تجزیه رگرسیون بین نشانگرهای مورد بررسی و خصوصیات دانه لوبیا نشان دهنده ی وجود ارتباط معنی دار هر نشانگر با چندین صفت مورد بررسی بود که این موضوع می تواند بیانگر ارتباط یا پیوستگی مکان های نشانگری باشد. دوازده صفت از 14 خصوصیت مورد بررسی دانه لوبیا با حداقل یک نشانگر مولکولی ارتباط معنی دار نشان دادند.

    کلیدواژگان: ارتباط نشانگر-صفت، تجزیه رگرسیون، کیفیت دانه، Phaseolus vulgaris
|
  • Maryam Ebrahimi, Reza Darvishzadeh*, Amir Fayaz Moghaddam Pages 1-28

    Protection of food security is one of the basic priorities of any country, which is achieved through the development and introduction of new, high-yielding and stress-resistant crop varieties. Considering the wide range of usage; human nutrition, livestock and poultry nutrition as well as use in industrial products production, maize is of special importance in agricultural development programs. To improve a trait with complex behavior and low heritability, indirect selection by other traits or a suitable index developed based on several traits can be used. In this research, 86 maize genotypes were cultivated in the form of randomized complete block design with three replications in the field in the Faculty of Agriculture, Urmia University under two normal and salt stress conditions. The measurement of the traits was done from the tassel appearance to kernel physiological maturity. In order to speed up genotype selection and increase the acuracy of selecting high yielding genotypes, four selection indices including Smith- Hazel, Pasek- Baker, Brim and Robinson were used and calculated. The results of present study revealed that selection based on the Smith- Hazel index with the highest selection efficiency (∆H) will increase the grain yield in normal and grain yield and plant height in salt stress conditions. This index, with its high correlation with the breeding value is introduced as a superior index. Based on this index, R59 and 6*/88 genotypes were introduced as the superior genotypes under normal and salt stress conditions, respectively. Nonetheless, these genotypes were recognized as the best genotypes considering the results of all other investigated indices. Identifying and introducing genotypes tolerant to salinity stress is of particular importance due to the expansion of saline lands and the limitation of access to water suitable for irrigation. Based on the above results, 6*/88 genotype is recommended for the development of promising hybrids for cultivation in areas with water or saline soil.

    Keywords: Indirect selection, Maize, Multi traits selection, NaCl stress, Response to selection
  • Fatemeh Derikvand, Eidi Bazgir*, Mostafa Darvishnia, Hossein Mirzaei Najafgholi Pages 29-42

    Apple is one of the most important economic products of Iran and the world. Apple brown rot disease (Monilinia laxa) is one of the important diseases that causes yield loss in pre-harvest and post-harvest stages. In this research, the amount of changes in some defense compounds of apple fruit, including peroxidase and catalase enzymes, following inoculation with M. laxa was assessed. Extraction and measurement of peroxidase and catalase enzymes were done at 0, 3, 6, 9 and 12 days post inoculation with M. laxa. Also, in this study, the changes in the expression of PR1 and PR8 genes in response to brown rot disease in apple fruit was recorded at 12, 24, 48 and 96 hours along with controls. The results of the analysis of variance of resistance genes expression at different time points were significant. After 48 hours, the expression of PR1 and PR8 genes was observed to be the highest compared to the control. The expression of PR1 and PR8 genes was observed to be 3 and 8 times that of the control, respectively. In this research, the expression of PR1 and R8 genes was assessed for the first time following M. laxa inoculation in apples. Results of the present study showed that reseistance genes as well as the antioxidant enzymes can help to improve resistance against apple brown rot disease as an important storage pathogens for long-term storage.

    Keywords: PR proteins, Brown rot, Apple, Antioxidant enzyme activity, Reactive oxygen species
  • Zahra Zarindast, Farhad Nazarian-Firouzabadi*, Mitra Khademi Pages 43-60

    Expression of antimicrobial peptides (AMPs) in plants to resist plant pathogens as well as to produce novel AMPs for pharmaceutical applications has recently received much consideration. alfAFP, a defensin cationic peptide synthesizing in alfalfa seeds, exhibits a strong antimicrobial activity. In order to facilitate alfAFP access to the pathogen’s membrane and increase the activity of the alfAFP peptide, the alfAFP encoding sequence was fused to the C-terminal of a chitin-binding domain (CBD) from a rice chitinase encoding gene. First, the antimicrobial properties of the recombinant peptide were assessed using bioinformatics tools. Next, the pGSA1285 expression vector harboring the CBD-alfAFP heterologous DNA was transformed into Agrobacterium rhizogenes for hairy root (HR) production in tobacco. The presence of transgene, transcription, and the expression of recombinant peptide in the HRs were confirmed by PCR and semi-quantitative RT-PCR analysis, respectively. Bioinformatic analysis was used to predict the antimicrobial activity of the alfAFP recombinant peptide. The results of the 3D structure analysis revealed a β-sheet and an α-helix structure that corresponded well with the structure of plant defensins. A Knottin functional domain was also recognized, suggesting that the recombinant peptide retains its antimicrobial activity. The results of the in vitro antimicrobial activity of the alfAFP recombinant peptide using CFU test showed that the recombinant peptide had significant inhibitory effects on Pseudomonas syringae pathogen. Therefore, the chitin-binding domain provided a better access of the recombinant peptide to the pathogenic bacterial cell wall through binding to peptidoglycan, and probably the recombinant peptide was able to target the plasma membrane with better efficiency. The results of this study suggested that the expression of the CBD-alfAFP recombinant peptide in crop plants and HRs can be a promising approach to producing pathogen-resistant plants as well as to produce new recombinant pharmaceutical AMPs.

    Keywords: Bioinformatics, alfAFP peptide, Antimicrobial peptide, Hairy root
  • Mozhgan Shirinpour, Ehsan Atazadeh, Ahmad Bybordi, Saeid Aharizad, Ali Asghari*, Ashkboos Amini Pages 61-78

    Considering the importance of maize production and the impact of water deficit stress on reducing the yield of maize, estimating the genetic components and heritability of traits for determine the breeding method under water deficit stress is essential in breeding programs. The generations drived from a cross between two inbred lines of maize including B73 (maternal line) and MO17 (paternal line), SC704 (F1) as well as F2, BC1, BC2 and F3 generations in order to estimate the genetic effects and heritability of yield, yield components and morphological traits were studied. Seven maize generations using the generations mean analysis under the full irrigation, mild and severe water deficit conditions were evaluated. The experiment was conducted in the form of randomized complete block design with 20 replications per experimental unit during two cropping seasons (2018-2019) at the Agricultural Research Station of University of Tabriz. The results of two-year combined analysis of variance and mean comparisons under three different irrigation regimes showed that water deficit stress significantly reduced all of the studied traits (except root/shoot ratio). The generations mean analysis showed the high contribution of non-additive gene effects for the genetic control of grain yield, ear diameter, number of kernel row, ear weight (in full irrigation conditions), 100 grain weight, plant height, fresh shoot weight and biological yield traits. According to these results, selection in the advanced generations and the breeding method based on hybridization can be effective to improve these traits. Also, the significant contribution of additive gene effects in controlling the inheritance of ear length, ear weight (in both stress conditions) and root/shoot ratio traits indicated that selection in early segregating generations and inbred parents can be effective for breeding of these traits and taking advantage of additive variance. Hybrid SC704 and inbred MO17 compared with the inbred B73 showed the lowest variation percentage under the water deficit stress conditions, which indicated their high yield potential and stability in the stress conditions.

    Keywords: Genetic analysis, Heritability, Maize generations, Water deficit stress
  • Mostafa Khodadadi*, Behzad Sorkhilalehloo, Seyed Mohammad Mahdi Mortazavian, Jahangir Abbasi Kohpalekani, Mahmoud Bagheri, Milad Karbasi Pages 79-94

    Eggplant is a highly nutritious vegetable that is widely consumed. The aim of this study was to evaluate the genetic diversity between eggplant accessions from the National Plant Gene-Bank of Iran. In the first year, a preliminary evaluation was conducted using 168 accessions. Based on preliminary evaluation results, 40 accessions were selected for complementary evaluation in the second year. The evaluation was based on 23 quantitative and qualitative traits. The results of the preliminary evaluation showed statistically significant (P<0.01) differences between accessions for all traits. Fruit shape frequencies were rounded (35.89 percent), elongated (32.18 percent), oval (13.67 percent), Semi-elongated (13.15 percent), and mace-shaped (5.11 percent). In the complementary evaluation, there were significant differences between accessions for all traits. Qualitative traits such as flower color (1.56) and fruit shape (1.53) exhibited the highest genetic variation, while fruit color (0.5) showed the lowest. Cluster analysis analysis results revealed four groups for accessions and the highest (22.34) and least (0.12) genetic distances between 1 and 2 and between 7 and 21accessions, respectively. Factor analysis showed that the first three factors explained 68.06 percent of total variation in data. The first and second factors were related to yield and yield components, respectively. Also, fruit yield traits showed high heritability and there was significant genetic correlation between these traits. Therefore, high heritable and high-scoring traits in these factors should be considered when selecting progenies in segregating populations for improvement in terms of fruit yield and shape.

    Keywords: Eggplant, Genetic variation, Heritability, Genotypic correlation
  • Hossein Abdi, Hadi Alipour*, Iraj Bernousi, Jafar Jafarzadeh Pages 95-110

    Evaluating the population structure is essential for understanding diversity patterns, choosing proper parents for crossing, accurate identification of genomic regions controlling traits, and evolutionary and kinship relationship studies. In this research, the genetic structure of a wheat population was studied in a panel consisting of 383 Iranian wheat genotypes of hexaploid (cultivars and landraces) and tetraploid species based on distance-based methods (principal component analysis and discriminant analysis of principal component). For this purpose, 16270 single nucleotide polymorphism (SNP) markers obtained by the GBS technique were used. According to the results, almost a quarter of the total variance was belonged to the diversity between populations, and the Fst coefficient between cultivars and landraces was equal to 0.15. In contrast, the above coefficient between tetraploid samples and hexaploid landraces was high and equal to 0.44. Genome D had the lowest value of Fst index and chromosome 4B showed the highest Fst coefficient, and other genetic diversity indices. Although the PCA biplot distinguished hexaploid wheat cultivars from landraces, it was unable to distinctly separate tetraploid genotypes from other genotypes. Accurate evaluation of the population structure with the DAPC method was able to identify and separate the predetermined successfully groups, suggesting that the DAPC approach maximizes the differentiation between groups and minimizes the changes within the group. Partial admixture between cultivars and landraces of hexaploid wheat can be related to gene exchange between these two groups or perhaps their wrong labeling at the time of collection. In general, the results of this study provided valuable information about the genetic differentiation of Iranian tetraploid and hexaploid wheat, which can be used in future wheat breeding programs. Further, protecting these genotypes in gene banks is necessary for different strategies.

    Keywords: Cultivars, Landraces, Fixation index, Tetraploid, hexaploid wheat, SNP markers
  • Seyedeh Somayeh Mousavi, Omidali Akbarpour*, Tahmasb Hosseinpour Pages 111-122

    In this research, 15 bread wheat genotypes along with Aftab variety as a control variety were implemented with 4 replications in the form of randomized complete block design for 3 crop years (2016-2019) at Sarab Chengai Station in Khorramabad. The likelihood ratio test (LRT) showed that the genotype-year interaction effect was significant for grain yield. Based on this, singular value analysis (SVD) was performed on the matrix of best linear unbiased predictions (BLUP) of genotype × year interaction to evaluate the stability of genotypes. The scree plot showed that the first principal component accounted for 71.7% and the second principal component accounted for 28.3% of the matrix changes resulting from the best unbiased predictions of the genotype interaction per year. The biplot of the first principal component of the environment against the nominal yield also showed that genotypes No. 9, 12 and 13 had a negligible contribution to the genotype × year interaction and had higher general stability. Also, the biplot of grain yield against the weighted average of absolute scores (WAASB) placed the genotypes in four regions, so that genotypes No. 15, 16, 12, 11, and 10 are in the fourth region due to high stability (low values WAASB) and magnitude of response variable (high performance) were identified as superior genotypes. The WAASBY index (weighted average of WAASB stability and performance) identified genotypes No. 15, 16, 12, 10, 11, 14, 9 and 4 as stable and high yielding genotypes. In general, based on WAASB and WAASBY indices and their comparison, genotypes 15, 16, 12, 11 and 10 were selected as the best genotypes that can be recommended for cultivation in similar climates.

    Keywords: Genotype × environment interaction effects, Combination of AMMI, BLUP method, Stability, Bread wheat
  • Mohammad Zabet*, Fahime Barazandeh, Alireza Samadzadeh Pages 123-144

    To investigate the genetic structure of different sesame traits, 7 genotypes, including Ardestan, Sirjan, Fars, Sabzevar, Jiroft, Oltan and TS-3 were studied in the form of a 7 x 7 one-way diallel design in the research farm of the Faculty of Agriculture at University of Birjand during 2015-2018.The traits measured included plant height, height to the first capsule, number of auxiliary branches, number of leaves, leaf length, days to 50 % flowering, days to 90 % flowering, days to physiological maturity, number of capsules per plant, biological yield, grain yield, harvest index, number of seeds per capsule, capsule weight, capsule length, capsule width, chlorophyll a, b and total chlorophyll, oil and protein percentage.Hayman′s variance analysis showed that there were significant components a, b and b3 in all traits and components b1 and b2 in most traits. Parameters D, H1, and H2 were significant and the parameters F, h2 and E were not significant for most traits. The average degree of dominance (√H1/D) showed incomplete dominance and over dominance for all traits. The H2/(4H1) parameter was less than 0.25 in all traits except the day to 50 % flowering, suggesting that increasing and decreasing genes did not have symmetrical distribution among the parents. The parameter (√(4DH1)+F)/√(4DH1)-F ) showed symmetrical and asymmetrical distributions for the studied traits. In most of the traits, there was a dominant gene block controlling the traits. Broad sense and narrow sense heritabilities ranged 0.47-0.99 and 0.17-0.98, respectively. In general, all traits were controlled by genes with additive and dominance effects, so it is possible to select and produce hybrids in sesame. Considering that Fars, Oltan and TS-3 genotypes had the most dominant alleles, it is recommended that in future studies, attention should be paid to these three genotypes.

    Keywords: Additive effects, Dominance effects, Heritability, Ratio of Genes, Wr-Vr Regression
  • Fariba Ranjbar, Babak Abdollahi Mandoulakani*, Raheleh Ghasemzadeh Pages 145-156

    To evaluate the expression pattern of genes encoding antioxidant enzymes catalase, ascorbate peroxidase and polyphenol oxidase under iron deficiency conditions in Fe- efficient (Pishtaz) and -inefficient (Falat) bread wheat cultivars, a CRD (completely randomized design) based factorial experiment was conducted with three replications. The cultivars were grown under iron deficiency (Less than 1.5 mg Fe/kg soil) and compared with normal conditions (10 mg Fe/kg soil). The relative expression levels of the above-mentioned genes were measured using Real-time PCR technique in the leaves and roots of the cultivars at two growth stages: vegetative (one month after germination) and reproductive (30% of heading). The results revealed a remarkable enhancement in calatalse expression in the roots of both cultivars in the vegetatative stage but it was higher in Fe-efficient cultivar than -inefficient one. The expression of this gene was decreased in leaves at the same stage as well as in the roots of both cultivars in the vegetative stage. The expression level of ascorbate peroxidase gene in the reproductive stage in the roots of Fe-inefficient cultivar was higher than that of -efficient one. In the vegetative stage, the expression of this gene increased in the leaves and roots of Fe-efficient cultivar, but it was decresed in Fe-inefficient cultivar. The relative expression level of polyphenol oxidase gene in the vegetative stage under iron deficiency conditions in the leaf increased almost three times, compared to the roots, while the expression of this gene decreased in the reproductive stage in both leaves and roots. By increasing the expression of both catalase and ascorbate peroxidase genes in the roots of both cultivars in the reproductive stage under iron deficiency conditions, it seems that bread wheat cultivars might reduce the deletrious effects of stress and maintain yield through transferring much iron to the seeds in the seed filling stage. The findings of the present study may increase our understanding of the important role of genes encoding antioxidant enzymes in Fe deficiency stress conditions.

    Keywords: Antioxidant enzymes, Fe deficiency, Gene expression, Wheat
  • Maryam Ghorbani, Kianoosh Cheghamirza*, Saeed Abbasi, Zahra Aziziaram Pages 157-174

    The current research was carried out to evaluate genetic diversity of 18 common bean cultivars and promising lines and to determine SSR and SCoT informative markers associated with 14 seed characteristics including the number of seeds per pod, 100 seed weight, seed length, seed width, the contents of crude protein, total soluble sugar, starch content, crude fat, iron, calcium, magnesium, zinc, uronic acid, and mineral ash. The polymorphism information content (PIC) values varied from 0.2 to 0.5 with an average of 0.39 for the SSR markers and from 0.19 to 0.42 with an average of 0.34 for the SCoT markers. The total average resolving power of SSR and SCoT markers were 1.54 and 5.34, respectively, indicating higher efficiency of SCoT markers than SSR markers for the diversity analysis. The common bean studied genotypes were clustered into three distinct groups for both markers based on the Complete Linkage method. Principal coordinate analysis (PCoA) for the SSR markers revealed that the first two principal components justified 59.05% of whole variation. For the SCoT marker, on the other hand, the fraction of variances explained by the first two principal components was equal to 25.43 indicating a better distribution of SCoT markers than SSR markers in the common bean genome. Analysis of molecular variance based on the grouping obtained from cluster analysis showed that the diversity within the group based on SSR and SCoT markers was equal to 89 and 78%, respectively. The results of regression analysis for the studied markers and the bean seed characteristics showed the existence of a significant relationships between a single marker with the several studied traits. This could indicate the association or linkage of the marker locations. Twelve out of 14 of the investigated common bean seed characteristics showed a significant relationship with at least one molecular marker.

    Keywords: Marker-trait association, Regression analysis, Seed quality, Phaseolus vulgaris