صدیقه فابریکی اورنگ
-
هدف از این تحقیق بررسی تاثیر تنش شوری بر تغییرات صفات مورفو-فیزیولوژیکی 109 توده از گونه Aegilops tauschii جمع-آوری شده از مناطق مختلف جهان به همراه دو رقم شاهد گندم نان ارگ (متحمل به شوری) و دریا (حساس به شوری) بود. بدین منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با دو سطح شوری (صفر و 300 میلی مولار NaCl) به عنوان فاکتور اول و 111 ژنوتیپ (109 توده و دو رقم شاهد) به عنوان فاکتور دوم با سه تکرار در گلخانه دانشگاه بین المللی امام خمینی اجرا شد. پس از اعمال تنش شوری، اقدام به اندازه گیری صفات مورفو-فیزیولوژیکی شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که توده های مورد بررسی از نظر کلیه صفات (سدیم اندام هوایی و ریشه، پتاسیم اندام هوایی و ریشه، نسبت پتاسیم به سدیم اندام هوایی، محتوای نسبی کلروفیل برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی، وزن تر و خشک ریشه) به جز صفت نسبت پتاسیم به سدیم ریشه با یکدیگر اختلاف معنی دار داشتند. تاثیر تنش شوری نیز بر صفات یاد شده به جز پتاسیم ریشه در سطح احتمال یک درصد معنی دار گردید. در مجموع صفات برخی توده های جمع آوری شده از کشورهای ایران، گرجستان، کوزوو، آذربایجان و ترکمنستان از نظر صفات مورد مطالعه عملکرد قابل قبولی را در شرایط تنش شوری حتی نسبت به رقم شاهد و مقاوم ارگ نشان دادند. همچنین نمودار درختی حاصل از تجزیه خوشه ای و بررسی میانگین زیرگروه ها نشان داد که توده های جمع آوری شده از کشورهای ایران، گرجستان، کوزوو، آذربایجان و ترکمنستان دارای مقاومت و تحمل بیشتری نسبت به تنش شوری بودند.کلید واژگان: تنش شوری, سدیم, پتاسیم, زیست توده, محلول هوگلندThe aim of this study was to investigate the effect of salinity stress on changes in morpho-physiological traits of 109 accessions of Aegilops tauschii collected from different regions of the world, along with two check cultivars, Arg (salinity tolerant) and Darya (salinity sensitive). For this purpose, a factorial experiment with two levels of salinity (zero and 300 mM NaCl) as the first factor and 111 genotypes (109 accessions and two check cultivars) as the second factor was conducted using a randomized complete block design with three replications. After salt stress treatment, some morpho-physiological traits were measured and the results were analyzed. Analysis of variance results showed that the studied accessions differed significally from each other (p≤0.01) in terms of all traits (shoot and root sodium, shoot and root potassium, shoot potassium to sodium ratio, leaf chlorophyll content, shoot fresh and dry biomass, and root fresh and dry biomass), except for the root potassium to sodium ratio. The effect of salinity stress on the aforementioned traits was also significant (p ≤ 0.01) except for root potassium. In total, some accessions collected from Iran, Georgia, Kosovo, Azerbaijan, and Turkmenistan showed acceptable performance in terms of the studied traits under salt stress conditions, when compared to the resistant check cultivar Arg. In addition, the dendrogram obtained from the cluster analysis and the survey of subgroup averages showed that the accessions collected from Iran, Georgia, Kosovo, Azerbaijan, and Turkmenistan had greater resistance and tolerance to salinity stress.Keywords: Biomass, Hoagland's Solution, Potassium, Salt Stress, Sodium
-
زرشک ژاپنی (Berberis thunbergii)، درختچه ای چندساله و چوبی است که در مناطق مختلفی از ایران و جهان می روید. به منظور مطالعه تغییرات صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی زرشک ژاپنی تحت تاثیر الیسیتورهای غیرزنده، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی در گلخانه و آزمایشگاه دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) در سال زراعی 1400-1399 انجام شد. در این پژوهش، سه تیمار شامل الیسیتورهای نانو اکسید روی (ZnO) با غلظت 1/0 گرم در لیتر و نانوذره دی اکسید سریم (CeO2) با غلظت 0002/0 گرم در لیتر و شاهد (بدون الیسیتور)، در سه تکرار بررسی و میزان پروتئین، آنزیم های آنتی اکسیدانی و همچنین رنگیزه های فتوسنتزی مورد استخراج و اندازه گیری قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که اثر تیمار با الیسیتورهای نانوذرات دی اکسید سریم و اکسید روی بر میزان پروتئین برگ، فعالیت آنتی اکسیدان ها و همچنین میزان رنگیزه های فتوسنتزی معنی دار بود. مقایسه میانگین ها نشان داد که این دو الیسیتور محتوای پروتئین برگ را نسبت به شاهد به ترتیب به میزان 2/26 و 4/12 درصد افزایش دادند ولی بر محتوای پروتئین ریشه تاثیر معنی داری نداشته اند. دی اکسید سریم باعث کاهش 1/77 درصدی فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز در ریشه گردید؛ ولی در برگ، فعالیت این آنزیم بر اثر تیمار با اکسید روی 8/134 درصد افزایش یافت. بیشترین فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز برگ (افزایش 2/25 درصدی نسبت به شاهد) به تیمار اکسید روی مرتبط بود. کم ترین محتوای آنزیم کاتالاز برگ و ریشه با دی اکسید سریم و اکسید روی به دست آمد. اکسید روی باعث افزایش 8/111 درصدی فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز برگ گردید؛ در ریشه، بیشترین و کم ترین میزان فعالیت این آنزیم به ترتیب از تیمار شاهد و دی اکسید سریم به دست آمد. هر دو الیسیتور، فعالیت آنزیم پراکسیداز برگ را نسبت به شاهد بطور معنی داری افزایش دادند (به ترتیب 6/128 و 1/157 درصد)؛ ولی، تنها تیمار با اکسید روی موجب افزایش معنی دار و 5/25 درصدی فعالیت این آنزیم در ریشه گردید. بیشترین فعالیت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز برگ و ریشه در تیمار با اکسید روی مشاهده شد (افزایش 3/23 و 5/12 درصدی نسبت به شاهد). نانو اکسید روی میزان کلروفیل کل و کاروتنوئید برگ را نسبت به شاهد به ترتیب 4/93 و 5/67 درصد افزایش داد. از این تحقیق چنین نتیجه گیری شد که الیسیتور نانوذرات اکسید روی بیشترین تاثیر را در افزایش میزان رنگدانه های فتوسنتزی و فعالیت آنزیم ها داشته است. با استفاده از این الیسیتور در کشت زرشک ژاپنی می توان میزان آنزیم های آنتی اکسیدانی را افزایش داد و از عصاره گیاه به عنوان آنتی اکسیدان قوی در تولیدات دارویی بهره مند شد.
کلید واژگان: آنتی اکسیدان, آنزیم, رنگدانه فتوسنتزی, صفات فیزیولوژیکی, نانوذراتPlant Production, Volume:47 Issue: 1, 2024, PP 131 -146IntroductionJapanese barberry (Berberis thunbergii) is a perennial and woody shrub that grows in different regions of Iran and the world. The Berberidaceae family has a high potential in food and pharmaceutical industries due to its antioxidant, antimicrobial and anticancer activities. Elicitors are biotic or abiotic stimulators that can induce responses in plants. Abiotic elicitors are used to increase secondary metabolites in plants. Nanoparticles have minimum dimensions between one and 100 nanometers, which have specific physical and chemical properties. Like many nanoparticles, zinc oxide and cerium dioxide nanoparticles are toxic to living organisms. The mechanism of toxicity of nanoparticles is generally contributed to the induction of oxidative stress which lead to the formation of free radicals. Nanoparticles of zinc oxide and cerium dioxide can increase the antioxidant capacity of plants by stimulating oxidative stress.
Material and methodsIn order to study the changes in the physiological and biochemical characteristics of Japanese barberry under the influence of abiotic elicitors, an experiment was conducted in a completely randomized design with three replications in the greenhouse and laboratory of the Faculty of Agriculture and Natural Resources of Imam Khomeini International University in 2019. Treatments were included zinc oxide elicitors (0.1 g/L) and cerium dioxide nanoparticles (0.0002 g/L) and control (no elicitor). In this research, the amounts of protein, antioxidant enzymes and photosynthetic pigments in tissues of Japanese barberry were measured. Data analysis was done with SAS 9.1.3 statistical software. Comparison of means was done with Duncan's multiple range test and graphs were drawn using Excel software.
Results and DiscussionThe results of the data analysis of variance showed that the effect of treatment with cerium dioxide and zinc oxide nanoparticle elicitors on the amount of leaf protein, antioxidant activity and also the amount of photosynthetic pigments was significant. Comparison of the means showed that these two elicitors increased the leaf protein content by 26.2% and 12.4%, respectively, compared to the control, but they did not have a significant effect on the root protein content. Cerium dioxide decreased the activity of guaiacol peroxidase enzyme by 77.1% in the root; But in leaves, the activity of this enzyme increased by 134.8% due to treatment with zinc oxide. The highest activity of leaf superoxide dismutase enzyme (25.2% increase compared to control) was related to zinc oxide treatment. The lowest content of catalase enzyme in leaves and roots was obtained with cerium dioxide and zinc oxide. Zinc oxide increased the activity of leaf ascorbate peroxidase enzyme by 111.8%; In the root, the highest and lowest activity levels of this enzyme were obtained in the control and cerium dioxide treatments, respectively. Both elicitors significantly increased the leaf peroxidase enzyme activity compared to the control (128.6% and 157.1%, respectively); However, only the treatment with zinc oxide caused a significant increase of 25.5% in the activity of this enzyme in the root. The highest activity of glutathione reductase enzyme in leaf and root was observed in zinc oxide treatment (23.3% and 12.5% increase compared to control). Nano zinc oxide increased the amount of total chlorophyll and carotenoid in the leaves compared to the control by 93.4 and 67.5%, respectively.
ConclusionIt was concluded that zinc oxide nanoparticles elicitor had the greatest effect in increasing the amount of photosynthetic pigments and enzyme activity. By using this elicitor in Japanese barberry culture, the amount of antioxidant enzymes can be increased and the extract can be used as a strong antioxidant in pharmaceutical products.
.Keywords: Antioxidant, Enzyme, Nanoparticles, Photosynthetic Pigment, Physiological Traits -
زرشک ژاپنی یا زرشک زینتی (Berberis thunbergia) متعلق به خانواده Berberidaceae است. این خانواده دارای خواص آنتی اکسیدانی، ضدمیکروبی و ضد سرطان می باشد. خواص درمانی زرشک هزاران سال است که شناخته شده و مورد استقبال و مطالعه قرار گرفته است. به منظور مطالعه تغییرات صفات فیزیولوژیکی- بیوشیمیایی زرشک ژاپنی تحت تاثیر الیسیتورهای غیرزنده، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی در گلخانه و آزمایشگاه دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) در سال های 1399-1398 انجام شد. تیمارها شامل الیسیتورهای متیل جاسمونات، اسید سالیسیلیک، دی اکسید تیتانیوم و عدم استفاده از الیسیتور (شاهد) در چهار تکرار بودند. در این پژوهش، میزان رنگیزه های فتوسنتزی برگ و آنزیم های آنتی اکسیدانی بافت های برگ و ریشه گیاه زرشک ژاپنی مورد استخراج و سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر تیمارهای آزمایشی بر میزان رنگیزه های فتوسنتزی برگ و آنزیم های آنتی اکسیدانی در دو بافت مورد مطالعه در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. مقایسه میانگین ها نشان داد که تیمار اسید سالیسیلیک، میزان کلروفیل a و کلروفیل کل برگ را نسبت به شاهد به ترتیب 9/20 و 3/21 درصد افزایش داد. اسید سالیسیلیک و متیل جاسمونات به ترتیب باعث افزایش 9/29 و 1/19 درصدی میزان کاروتنوئید برگ نسبت به شاهد گردید. بیشترین محتوای پروتئین ریشه با کاربرد اسید سالیسیلیک تولید شد که نسبت به شاهد 6/38 درصد افزایش یافت. فعالیت آنزیم کاتالاز در ریشه با الیسیتورهای اسید سالیسیلیک و دی اکسید تیتانیوم به ترتیب 8/76 و 2/52 درصد نسبت به شاهد افزایش نشان داد. در برگ، الیسیتورهای اسید سالیسیلیک و متیل جاسمونات فعالیت آنزیم کاتالاز را نسبت به شاهد به ترتیب 1/104 و 1/57 درصد افزایش دادند. از این پژوهش نتیجه گیری شد که اسید سالیسیلیک بیشترین تاثیر را در افزایش میزان رنگدانه ها و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی گیاه زرشک ژاپنی داشته است که می توان برای تولیدات دارویی استفاده نمود.
کلید واژگان: آنزیم های آنتی اکسیدانی, الیسیتورهای غیرزنده, رنگیزه های فتوسنتزی, گیاهان داروییJapanese barberry or ornamental barberry (Berberis thunbergii) belongs to the Berberidaceae family. This family have several properties, including antioxidant, antimicrobial and anticancer activities. The healing properties of barberry have been known and studied for thousands of years. In order to study the changes in the physiological-biochemical characteristics of Japanese barberry under the influence of abiotic elicitors, an experiment was conducted in the form of a completely randomized design in the greenhouse and laboratory of the Faculty of Agriculture and Natural Resources of Imam Khomeini International University in 2018-2019. The treatments included methyl jasmonate elicitors, salicylic acid, titanium dioxide and no elicitor (control) in four replications. In this research, the amount of leaf photosynthetic pigments and antioxidant enzymes of leaf and root tissues of Japanese barberry plant were extracted and measured. The results showed that the effect of the experimental treatments on the amount of photosynthetic leaf pigments and antioxidant enzymes in the two studied tissues was significant at the 1% probability level. Comparison of the means showed that salicylic acid treatment increased the amount of chlorophyll a and total leaf chlorophyll compared to the control by 20.9% and 21.3%, respectively. Salicylic acid and methyl jasmonate increased 29.9 and 19.1 percent of carotenoid content in leaves, respectively, compared to the control. The highest protein content of the root was produced with the use of salicylic acid, which increased by 38.6% compared to the control. The activity of catalase enzyme in the root increased by salicylic acid and titanium dioxide elicitors by 76.8 and 52.2%, respectively, compared to the control. In leaves, salicylic acid and methyl jasmonate elicitors increased catalase enzyme activity by 104.1% and 57.1%, respectively. From this research, it was concluded that salicylic acid had the greatest effect in increasing the amount of pigments and the activity of antioxidant enzymes of the Japanese barberry plant, which can be used for medicinal products.
Keywords: Antioxidant Enzymes, Abiotic Elicitors, Photosynthetic Pigments, Medicinal Plants -
آژیلوپس یکی از مهم ترین اجداد ژنتیکی گندم است که به واسطه متحمل بودن به انواع تنش های زیستی و غیرزیستی یک منبع ژنتیکی ارزشمند برای به نژادگران گندم به شمار می آید. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی تنوع ژنتیکی موجود در 89 توده آژیلوپس متعلق به گونه Ae. tauschiiجمع آوری شده از مناطق مختلف ایران و کشورهای ترکیه، افغانستان، ارمنستان، سوئد و آذربایجان با استفاده از 32 آغازگر ریزماهواره (Simple Sequence Repeat) بود. میانگین شاخص های محتوای اطلاعات چند شکل (PIC)، شاخص نشانگر (MI) و قدرت تفکیک (RP) به ترتیب برابر با 81/0، 82/1و 88/1 بود که مشخص کرد نشانگرهای استفاده شده کارایی مناسب و بالایی جهت بررسی روابط بین توده های این گونه را دارا هستند. نتایج تجزیه به مختصات اصلی (PCoA) نشان داد سه مولفه نخست 88/41 درصد از کل تغییرات واریانس ژنتیکی را توجیه کردند. تجزیه خوشه ای توده های ارزیابی شده را به چهار گروه اصلی طبقه بندی کرد که بوسیله نتایج حاصل از تجزیه به مختصات اصلی (PCoA) تائید گردید. باتوجه به الگوی گروه بندی خوشه ای حاصل، در برخی موارد توده ها بر اساس منشاء جغرافیایی خود در گروه های جداگانه از یکدیگر قرار گرفتند و نیز حضور توده های غیرایرانی در گروه توده های ایرانی مشاهده شد. نتایج حاصل از تجزیه ساختار جمعیت اختلاط و تبادل ژنتیکی زیاد توده ها را تایید نمود و نشان داد که طبقه بندی توده های مورد بررسی مستقل از منشا جغرافیایی آنهاست. به طور کلی نتایج بدست آمده نشان داد که تنوع ژنتیکی بالایی بین توده های مختلف Ae. tauschii وجود دارد، لذا تنوع ژنتیکی بالا سبب یافتن منابع جدید آللی و معرفی آلل های مطلوب می شود که برای استفاده در برنامه های اصلاحی کمک شایانی به به نژادگران گندم خواهد کرد.
کلید واژگان: آژیلوپس, تنوع ژنتیکی, گندم وحشی, میکروساتلایتAgilops is one of the most important genetic ancestors of wheat, which is a valuable genetic resource for wheat breeders due to its tolerance to various biotic and abiotic stresses. The main goal of this research was to evaluate the genetic diversity in 89 Aegilops tauschii accessions collected from different regions of Iran and the countries of Turkey, Afghanistan, Armenia, Sweden and Azerbaijan using 32 microsatellite primer pairs. The averages of polymorphic information content (PIC), Marker index (MI), Resolution (RP) indices were equal to 0.81, 1.82 and 1.88, respectively, which indicated that the primers used are suitable with high efficiency for investigating relationships among the accessions of this species. The results of principal coordinate analysis (PCoA) showed that the first three components explained 41.88% of the total genetic variance changes. Cluster analysis classified the evaluated accessions into four main groups, which was confirmed by the results of principal coordinate analysis (PCoA). According to the cluster grouping pattern, in some cases the accessions with the same geographical origin were placed in separate groups and also the presence of non-Iranian accessions in the group of Iranian accessions was observed. The results of population structure analysis confirmed the populations genetic exchanges and showed that the classification of the studied accessions is independent of their geographical origin. In general, the results showed high genetic diversity among the studied accessions of Ae. tauschii, therefore, the high genetic diversity leads to finding new allelic sources and introducing desirable alleles, which will be of great value to wheat breeders for use in breeding programs.
Keywords: Aegilops, Genetic Diversity, Microsatellite, Wild Wheat -
سابقه و هدف
سنگوئینارین (Sanguinarin) یکی از متابولیت های ثانویه مهم از خانواده آلکالوئیدهای گروه بنزیل ایزوکوئینولین می باشد که به طور گسترده در بیشتر گیاهان خانواده پاپاوراسه (Papaveraceae) ازجمله مامیران کبیر (Chelidonium majus) وجود دارد. سنگوئینارین دارای خواص بسیاری مانند خاصیت ضد میکروبی قوی، ضدقارچی و ضدالتهاب است. کاربرد محرک های غیرزنده یکی از راهکارهای موثر القای تولید و افزایش متابولیت های ثانویه می باشد. محرک هایی مانند متیل جاسمونات از طریق تحریک سیستم دفاعی گیاه موجب القاء بیوسنتز و انباشت متابولیت های ثانویه می شوند. ازآنجایی که گزارشی مبنی بر جداسازی cDNA کدکننده ژن STS در مسیر بیوسنتز آلکالوئید سنگوئینارین در گیاه مامیران وجود ندارد، در این تحقیق اقدام به جداسازی طول کامل این ژن گردید تا فرصتی برای شناسایی و بررسی مسیرهای بنزیل ایزوکویینولین که تاکنون شناخته نشده اند فراهم گردد. همچنین، پس از جداسازی ژن مذکور، الگوی بیانی این ژن تحت تاثیر محرک غیرزنده متیل جاسمونات در جهت بهبود تولید آن بررسی شد.
مواد و روش هادر این تحقیق، در مرحله اول شناسایی و جداسازی cDNA کدکننده ژن stylopine synthase (STS) از اندام ریشه گیاه مامیران کبیر انجام شد. این ژن یکی از ژن های مسیر تولید سنگوئینارین می باشد و واکنش تبدیل (S)-Cheilanthifoline به (S)- Stylopine در پل متیلوکسی را سنتز می کند که متعلق به زیر خانواده CYP719 است. در مرحله بعدی میزان بیان ژن STS با اعمال تیمار متیل جاسمونات با غلظت 100 میکرومولار در چهار سطح (محلول پاشی، آبیاری، ترکیب محلول پاشی+ آبیاری و شاهد بدون متیل جاسمونات) در اندام های مختلف (برگ، ریشه و ساقه) این گیاه در زمان های مختلف پس از تیمار (6، 24 و 48 ساعت) در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در چهار تکرار در شرایط گلخانه ای بررسی شد.
نتایججداسازی cDNA ژن STS در دو مرحله انجام شد. ابتدا توالی ناقص (1000 جفت باز) جداسازی شد و بعد با طراحی آغازگرهای جدید بر اساس اطلاعات بدست آمده از توالی اولیه، طول کامل ناحیه کدکننده ژن استیلوپین سنتاز (1500 جفت باز) جداسازی و با موفقیت در پلاسمید pTG19-T همسانه سازی شد. پس از توالی یابی و انجام اصلاحات لازم، توالی ژنی به دست آمده با شماره دسترسی KY550671.2 در پایگاه اطلاعاتی NCBI ثبت گردید. با بررسی خصوصیات توالی و مطالعه روابط فیلوژنتیکی، مشخص شد که CYP719A3 حاصل فعالیت ژن STS (ژن همسانه سازی و توالی یابی شده) متعلق به خانواده پروتئینی P450 است. نتایج تجزیه واریانس بیانگر اثر معنی دار تیمار متیل جاسمونات در زمان های مختلف در بافت های متفاوت بر بیان ژن STS گیاه مامیران (در سطح P≤0.01) بود. بیشترین میزان بیان ژن STS در تیمار ترکیب محلول پاشی+ آبیاری با متیل جاسمونات در زمان 48 ساعت پس از اعمال تیمار در اندام ریشه بود. مقایسه میانگین بیان نسبی ژن STS نشان داد که میزان بیان این ژن در ریشه، برگ و ساقه مامیران کبیر متفاوت بود، به طوری که در ریشه 5/1 برابر برگ و 5/2 برابر ساقه بود. بیان بالای ژن STS در ریشه مامیران نشان دهنده موثر بودن اندام گیاهی در میزان فعالیت ژن می باشد و از سوی دیگر کاربرد محرک متیل جاسمونات می تواند نقش موثری در افزایش بیان آن داشته باشد.
نتیجه گیریمتیل جاسمونات سبب افزایش بیان ژن STS در مسیر بیوسنتزی سنگوئینارین شد، به طوری که بیشترین افزایش بیان در ریشه گیاه مامیران مشاهده گردید. ازاین رو، توالی ژن کدکننده STS در مسیر بیوسنتز سنگوئینارین و الگوی بیانی آن در گیاه مامیران کبیر می تواند در زمینه مهندسی مسیر این متابولیت ارزشمند استفاده شود.
کلید واژگان: استیلوپن سنتتاز, همسانه سازی, سنگوئینارین, متیل جاسموناتIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:31 Issue: 2, 2024, PP 167 -181Background and objectivesSanguinarin is an important secondary metabolite of the benzyl isoquinoline alkaloids, which is widely found in Papaveraceae family plants such as Chelidonium majus. Sanguinarin has many properties such as antimicrobial, antifungal, and anti-inflammatory. The use of abiotic elicitors is one of the effective ways to induce and increase of secondary metabolites. The elicitors such as methyl-jasmonate induce the biosynthesis and accumulation of secondary metabolites by stimulating the plant's defense system. Since there is no report on the isolation of cDNA encoding the stylopine synthase in sanguinarine biosynthesis pathway in Chelidonium majus, the full length of this gene was isolated to provide an opportunity to identify and investigate the pathways of benzylisoquinoline that have not been known so far. Also, the expression pattern of this gene was surveyed under the treatment of methyl-jasmonate to improve its production.
MethodologyIn this research at the first stage, the cDNA encoding the stylopine synthase gene (STS) was identified and isolated from the root of Chelidonium majus. STS is one of the genes in sanguinarin biosynthesis pathway that converts (S)-Cheilanthifoline to (S)-Stylopine in the methyloxy bridge, which belongs to CYP719 subfamily. In the next stage, the expression pattern of STS gene was examined in a completely randomized design with four replicates by applying methyl-jasmonate (concentration of 100 μM) at four treatment levels (foliar, irrigation, foliar + irrigation and without methyl-jasmonate as control) in different organs (leaf, root and stem) and different sampling times (6, 24 and 48 hours after methyl-jasmonate treatment) In a pot experiment under greenhouse condition.
ResultsIsolation of STS gene cDNA was done in two steps. At first, the incomplete sequence (1000 bp) was isolated, and then, by designing new primers based on the information from the primary sequence, the full length (1500 bp) of the coding region of gene was isolated and successfully cloned into pTG19-T plasmid. After sequencing and necessary modifications, the obtained gene sequence was registered in the NCBI database with the accession number KY550671.2. By evaluating the sequence characteristics and studying the phylogenetic relationships, it was determined that CYP719A3, the product of the STS gene, belongs to the P450 protein family. The results of variance analysis showed the methyl-jasmonate treatment affect significantly (P≤0.01) STS gene expression at different times in different organs of Chelidonium majus. The highest level of gene expression was observed in methyl-jasmonate foliar spraying + irrigation 48 hours after treatment in the root. The mean comparison showed that the expression level of STS gene was different in the root, leaf and stem of Chelidonium majus, so it was 1.5 and 2.5 times higher in the root than leaf and stem, respectively. The high expression of the STS gene in the root of Chelidonium majus indicates the effectiveness of the plant organ in the level of gene activity, on the other hand, the use of methyl-jasmonate could play an effective role in increasing gene expression.
ConclusionMethyl-jasmonate increased the expression of STS gene in the sanguinarine biosynthesis pathway so that the highest expression was observed in the root. Therefore, the sequence of the gene encoding stylopine synthase in the sanguinarine biosynthesis pathway and its expression pattern in Chelidonium majus can be used in the pathway engineering of this valuable metabolite.
Keywords: Cloning, Methyl Jasmonate, Sanguinarin, Stylopine Synthetase -
آنزیم (CFS)Cheilanthifoline synthase از اعضاء خانواده پروتیینیCYP719 ، در مراحل تبدیل آنزیمی رتیکولین به سنگویینارین در گیاهان فعالیت می کند. سنگویینارین یک آلکالویید بنزوفنانتریدین می باشد که به طور گسترده در گیاهان خانواده پاپاوراسه، فاماریاسه و روتاسه یافت می شود. در پژوهش حاضر، cDNA کدکننده CFS از ریشه گیاه مامیران کبیر جداسازی شد. در بررسی توالی جداسازی شده، شناسایی ناحیه آروماتیک، ناحیه متصل شونده به گروه هم و موتیف حفاظت شده EXXR در ناحیه مارپیچK تایید کننده تعلق آنزیم CFS به خانواده پروتیینی سیتوکروم P450 بود. الگوی تغییرات بیانی ژن CFS در ریشه، ساقه و برگ مامیران تیمار شده با نانوذره های دی اکسید سریم و دی اکسید تیتانیوم در زمان ها و غلظت های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. در گیاهان تیمار شده با دی اکسید سریم، بیشترین میزان بیان ژن CFS 72 ساعت پس از محلول پاشی 100 میلی گرم د ر لیتر در اندام ریشه و کمترین میزان بیان در ساقه مشاهده گردید. در محلول پاشی گیاهان با نانوذره دی اکسید تیتانیوم، زمان 48 ساعت پس از محلول پاشی 1000 میلی گرم د ر لیتر بیشترین افزایش بیان ژن CFS در ریشه را نشان داد و نیز کمترین میزان بیان در ساقه مشاهده گردید. نتایج این تحقیق نشان دهنده افزایش رونویسی ژن CFS در پاسخ به نانوذره های دی اکسیدتیتانیوم و دی اکسیدسریم در مامیران کبیر می باشد؛ بنابراین اطلاعات بدست آمده از ساختار ژن و نیز موثر بودن محرک های مورد استفاده می تواند در راستای افزایش میزان آلکالویید سنگویینارین از طریق مهندسی متابولیک مفید واقع گردد.
کلید واژگان: آلکالوئید, بنزوفنانتریدین, سنگوئینارین, سیتوکروم P450, نانوذراتJournal of Genetics, Volume:17 Issue: 4, 2023, PP 437 -447The enzyme Cheilanthifoline synthase (CFS), a member of the CYP719 protein family, is involved in the enzymatic conversion of reticulin to sanguinarine in plants. Sanguinarine is a Benzophenanthridine alkaloid that is widely found in plants of the family Papaveraceae, Famariaceae and Rotaceae. In the present study, the cDNA coding CFS was isolated from the roots of chelidonium majus. In the sequence analysis, the identification of the aromatic region, the binding region to hem group, and the EXXR conserved motif in the K helix confirmed the CFS enzyme belonging to the cytochrome P450 protein family. The expression pattern of CFS gene was evaluated in roots, stems and leaves of chelidonium majus treated with cerium dioxide and titanium dioxide nanoparticles at different times and concentrations. In plants treated with cerium dioxide, the highest expression of CFS gene was observed 72 hours after foliar spray of 100 mg/l in root and the lowest expression was observed in stem. In foliar spray of plants with titanium dioxide nanoparticles, 48 hours after spray of 1000 mg/l, the highest expression increase of CFS gene showed in the root and the lowest expression was observed in the stem. The results of this study indicate an increase in transcripts of CFS gene in response to titanium dioxide and sodium dioxide nanoparticles in chelidonium majus; therefore, the obtained information from gene structure and the effectiveness of used elicitors can be useful in increasing the amount of sanguinarine alkaloid through metabolic engineering.
Keywords: Alkaloids, Benzophenanthridine, Cytochrome P450, Nanoparticles, Sanguinarine -
هدف
هدف این تحقیق تعیین روابط و سطح تنوع ژنتیکی بین و درون گونه های وحشی آژیلوپس با استفاده از نشانگرهای ملکولی TRAP که مبتنی بر نواحی EST هستند، می باشد.
مواد و روش هادر این تحقیق تنوع ژنتیکی و روابط بین گونه های وحشی آژیلوپس جمع آوری شده از 14 استان ایران متشکل از هشت گونه Aegilops با استفاده از 24 ترکیب آغازگرهای TRAP مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایجمیانگین PIC آغازگرهای مورد مطالعه برابر 95/0 و کمترین و بیشرین میزان این شاخص به ترتیب مربوط به آغازگرهای (92/0) TRAP20 و (97/0) TRAP10 بود. همچنین میانگین شاخص نشانگری (MI) برابر 77/10 و کمترین و بیشرین میزان این شاخص به ترتیب مربوط به آغازگرهای (95/6) TRAP3 و (34/17) TRAP17 بود. نتایج تجزیه واریانس ملکولی، واریانس بین گونه ها را 60 و واریانس درون گونه ها را 40 درصد نشان داد. پارامترهای ژنتیکی برآورد شده نشان داد که بیشترین میزان Na (07/1)، Ne (26/1)، I (23/0) و uHe (16/0) مربوط به گونه Ae. truncialis و حداکثر شاخص تنوع ژنی نی (14/0) مربوط به گونه های Ae. truncialis، Ae. umbelulata و Ae. neglecta بود. حداقل مقدار شاخص های تنوع ژنی نی (09/0)، شاخص شانون (14/0)، تعداد آلل موثر (16/1) و تعداد آلل مشاهده شده (79/0) برای گونه Ae. crassa مشاهده شد. کمترین تشابه ژنتیکی بین Ae. crassa با گونه های Ae. cylandrica و Ae. umbelulata و بیشترین تشابه بین Ae. triuncialis و Ae. umbelulata مشاهده شد. قرار گرفتن Ae. umbelulata و Ae. truncialis در یک گروه در تجزیه خوشه ای و تجزیه به مختصات اصلی و با فاصله زیاد از سایر گونه ها شباهت ژنتیکی بالای این دو گونه را تایید کرد.
نتیجه گیرینتایج تحقیق تنوع ژنتیکی بالایی را در بین و درون گونه ها نشان داد. تجزیه واریانس ملکولی تنوع ژنتیکی بالاتر در بین گونه ها را مشخص کرد که این نتیجه نمایانگر جریان ژنی و شاخص تثبیت (Fst) پایین در بین گونه ها و نیز تایید کننده تمایز ژنتیکی بالا در بین گونه ها بود.
کلید واژگان: آژیلوپس, تنوع ژنتیکی, گندم, گونه های وحشی, TRAPObjectiveThe aim of this study was to determine the relationships and genetic diversity between and within wild species of Aegilops using EST-derived TRAP molecular markers.
Materials and MethodsIn this study, genetic diversity and relationships among eight wild species of Aegilops collected from 14 provinces of Iran were evaluated using 24 TRAP primer combinations.
ResultsThe mean of PIC for studied primers was 0.95 and the lowest and highest values of this index were related to TRAP20 (0.92) and TRAP10 (0.97), respectively. Also, the mean of MI was 10.77 and the lowest and highest values were related to TRAP3 (6.95) and TRAP17 (17.34), respectively. The molecular analysis of variance showed 60% variance between species and 40% variance within species. Estimated genetic parameters showed that the highest levels of Na (1.07), Ne (1.26), I (0.23) and uHe (0.16) belonged to Ae. truncialis and the maximum Nei gene diversity (0.14) was related to Ae truncialis, Ae. umbelulata and Ae. neglecta. Minimum values of Nei gene diversity (0.09), Shannon index (0.14), No. of effective alleles (1.16) and No. of observed alleles (0.79) was observed for Ae. crassa. The least genetic similarity was observed between Ae. crassa with Ae. cylandrica and Ae. umbelulata and the most similarity between Ae. triuncialis and Ae. umbelulata. Being in the same group of Ae. umbelulata and Ae. truncialis with cluster analysis and PCOA confirmed the high genetic similarity of these species.
ConclusionsThe results showed high genetic diversity among and within species. Molecular analysis of variance revealed higher genetic diversity between species, indicating low gene flow and Fst, as well as a high genetic differentiation between species.
Keywords: Aegilops, genetic diversity, TRAP, Wild species, Wheat -
گونه های جنس آژیلوپس (Ageilops) از گرامینه های مرتعی و یکی از مهمترین اجداد گندم و منبع غنی از ژن های تحمل به تنش هاست. بدین منظور انگشت نگاری روابط ژنتیکی توده های متعلق به هشت گونه Ageilopsبا استفاده از نشانگرهای مولکولی CoRAP مبتنی بر ژن های هدفمند مورد مطالعه قرار گرفت. در طراحی آغازگرهای ثابت از شش ژن عامل تحمل تنش های غیرزیستی CAT، MnSoD، SoS1، miR398، miR160b و miR169gR استفاده شد. کمترین و بیشترین محتوای اطلاعات چندشکلی به ترتیب مربوط به آغازگرهای CoRAP2 و CoRAP10 با مقادیر 92/0 و 96/0 بود. شاخص نشانگری در بین نشانگرهای مورد بررسی از 89/6 در آغازگر CoRAP7 تا 49/13 در آغازگر CoRAP9 متغیر بود. بین گونه ها جریان ژنی (Nm) پایین و بعکس میزان تمایز (Gst) بالایی مشاهده شد. همچنین مقدار شاخص Fst برابر با 45/0 نشان داد که جمعیت های مورد مطالعه کاملا از هم متمایز شده اند. با توجه به بالا بودن شاخص های تعداد آلل موثر و تنوع ژنتیکی Nei، دو گونه Ae. cylandrica و Ae. caudata تنوع درون گونه ای بالایی در بین گونه های مورد بررسی نشان دادند. بیشترین تشابه بین دو گونهAe. truncialis و Ae. umbelulata و بین دو گونه Ae. neglecta و Ae. cylanrica مشاهده شد. تجزیه خوشه ای به طور مناسبی گونه ها را در گروه های مجزا تفکیک و تجزیه به مختصات اصلی نتایج تجزیه خوشه ای را تایید کرد. با تجزیه ساختار جمعیت، نحوه جریان ژنی و اختلاط ژنتیکی بین گونه ها مشخص شد که در تطابق با نتایج تجزیه خوشه ای و نمودار دوبعدی PCoA بود.
کلید واژگان: گرامینه های مرتعی, تنوع ژنتیکی, گندم وحشی, نشانگر هدفمند, ژن های مقاومتIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:29 Issue: 2, 2022, PP 207 -220Aegilops range grasses (Poaceae family) as one of the most important ancestors of wheat is a rich source of stresses tolerance genes. For this, the fingerprinting of genetic relationships in accessions belonging to eight species of Aegilops was studied using targeted genes-related CoRAP molecular markers. In designing the fixed primers, six genes CAT, MnSoD, SoS1, miR398, miR160b and miR169gR responsible for abiotic stresses tolerance were used. The lowest and highest polymorphic information contents were related to CoRAP2 and CoRAP10 primers with 0.92 and 0.96, respectively. The marker index varied from 6.89 in CoRAP7 primer to 13.49 in CoRAP9 primer. Low gene flow (Nm) and high differentiation (Gst) was observed between species. Also, the Fst index equal to 0.45 showed that the studied populations were completely separated. Due to the high values of the effective allele number and Nei genetic diversity, two species Ae. cylandrica and Ae. caudata showed high intra-specific diversity. The greatest similarity was observed between two species Ae. truncialis and Ae. umbelulata as well as Ae. neglecta and Ae. cylanrica. Cluster analysis appropriately divided species into distinct groups, and principal coordinate analysis confirmed the results of cluster analysis. Using structure analysis of the population, the mode of gene flow and genetic intermixture among species were in accordance with the grouping results of cluster analysis and PCoA biplot.
Keywords: Genetic diversity, range grasses, Resistance genes, Targeted markers, Wild Wheat -
برای مطالعه تنوع ژنتیکی و آللی در ژنهای کدکننده پروتئین های گلوتنین و گلیادین در گونه های بومی گندم، از 98 توده گندم تریتیکوم متعلق به چهار گونهaestivum T.، T. boeoticum، T. durum وuartu T. جمع آوری شده از استانهای مختلف ایران استفاده گردید. 13 جفت آغازگر گلوتنین با وزن مولکولی پایین (LMW-GS)، چهار جفت آغازگر گلوتنین با وزن مولکولی بالا(HMW-GS) و چهار جفت آغازگر گلیادین به ترتیب 1327، 548 و 152 قطعه تکثیرکردند. بیشترین تنوع ژنتیکی در بلوک ژنی Glu-3A که متعلق به گلوتنین با وزن مولکولی پایین است مشاهده شد و 13 جفت آغازگر اختصاصی در مجموع 34 آلل با طول 180 تا 1500 جفت باز تکثیر دادند که 11 آلل قبلا گزارش شده بودند و 23 آلل به عنوان آلل های احتمالا جدید تکثیر و شناسایی شدند. در بلوک ژنی Glu-A1 که متعلق به گلوتنین با وزن مولکولی بالاست، بیشترین چند شکلی آللی توسط آغازگرهای Glu-A1 و Xrj5 تکثیر شدند. در بلوک ژنی Gli-A2 توسط دو آغازگر اختصاصی Gli-AS6 وGli-AS5 تنها یک آلل تکثیر شد. بیشترین و کمترین تعداد آلل های موثر متعلق به دو گونه T. aestivum و T. uartu بود. متوسط شاخص تنوع ژنتیکی نی برابر با 19/0 و بیشترین و کمترین مقدار آن مربوط به گونه T. aestivum و T. uartu بود. براساس گروه بندی انجام شده 98 توده در دو گروه اصلی قرار گرفتند. در گروه اصلی اول توده های مربوط به دو گونه تکامل یافته T. aestivum و T. durum قرار گرفتند که نشان دهنده بیشترین شباهت ژنتیکی بین دو گونه می باشد. در گروه اصلی دوم توده های دو گونه وحشی T. boeticum و T. uartu قرار گرفتند. در مجموع تنوع آللی زیادی برای زیرواحدهای گلوتنین با وزن مولکولی پایین در گونه های تریتیکوم مورد مطالعه مشاهده شد که قابلیت این گونه ها را به عنوان یک منبع ارزشمند ژنی برای برنامه های به نژادی با هدف بهبود کیفیت نانوایی در گندم نمایان می کند.
کلید واژگان: تنوع آللی, کیفیت نانوایی, گلوتنین, گلیادین, گندمJournal of Genetics, Volume:16 Issue: 4, 2022, PP 329 -340To study the genetic and allelic diversity in the genes encoding glutenin and gliadin proteins in wheat landraces, 98 Triticum accessions belonging to four species: T. aestivum, T. boeoticum, T. durum and T. uartu collected from different provinces of Iran were used. 13 pairs of low molecular weight glutenin primers (LMW-GS), four pairs of high molecular weight glutenin primers (HMW-GS) and four pairs of gliadin primers were amplified 1327, 548 and 152 segments, respectively. The highest genetic diversity was observed in the Glu-3A gene block, which belongs to the low molecular weight glutenin, and 13 primer pairs amplified a total of 34 alleles from 180 to 1500 bp in length, of which 11 alleles were previously reported and 23 alleles were identified as possibly new alleles. In the Glu-A1 gene block, which belongs to the high molecular weight glutenin, most allelic polymorphisms were amplified by the primers Glu-A1 and Xrj5. In the Gli-A2 gene block, only one allele was amplified by two specific primers: Gli-AS6 and Gli-AS5. The highest and lowest number of effective alleles belonged to T. aestivum and T. uartu. The average of Nei diversity index was 0.19 and its highest and lowest values were related to T. aestivum and T. uartu. Based on the clustering method, 98 accessions were divided into two main groups. In the first main group, the accessions related to two species T. aestivum and T. durum were placed, which shows the greatest genetic similarity between the two species. In the second main group were placed two wild species T. boeticum and T. uartu. In overall, a large allelic diversity was observed for low molecular weight glutenin subunits in the studied Triticum species, which highlights the potential of these species as a valuable germplasm for breeding programs aimed to the bakery quality improving in wheat.
Keywords: Allelic diversity, Bakery quality, Glutenin, Gliadin, Wheat -
این مطالعه با هدف بررسی تنوع ژنتیکی 140 لاین پیشرفته جو از نظر عملکرد و همچنین ادغام چند صفت مهم مورفولوژیکی برای ارزیابی بهترین ژنوتیپ با استفاده از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل (SIIG) و شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل تعدیل یافته (ASIIG) برای معرفی و کشت لاین های مناسب در شرایط دیم انجام شدند. بیشترین ضریب تغییرات مربوط به نوع سنبله، سطح برگ پرچم، تعداد بذر در سنبله، طول پدانکل، عرض برگ پرچم و قدرت رشد اولیه بود. رگرسیون گام به گام نشان داد که قدرت رشد اولیه، وزن هزار دانه، نوع سنبله، تعداد روز تا ظهور سنبله، ارتفاع بوته، تعداد دانه در سنبله و طول برگ پرچم مهم ترین مولفه ها هستند که بر عملکرد در شرایط دیم تاثیر می گذارند. نتایج SIIG نشان داد که لاین های 4، 43، 47، 40، 70، 96، 137، 3، 57 و 45 بهترین لاین ها با بالاترین مقادیر SIIG بودند. شاخص SIIG همه لاین ها را به هفت گروه تقسیم کرد؛ میانگین عملکرد دانه لاین ها در گروه های I و II بیشتر از میانگین عملکرد ارقام شاهد و سایر گروه ها بود. مقدار ASIIG برای لاین 47، 907/0 بود که به عنوان ژنوتیپ اصلی ایده آل در نظر گرفته شد. لاین های 3، 4، 43، 45، 21، 96، 137، 40 و 54 به دلیل دارا بودن مقادیر ASIIG بالا و فاصله نزدیک از ژنوتیپ ایده آل اصلی در رتبه های بعدی قرار گرفتند. همچنین طبق نمودارهای ASIIG، لاین های 47، 3، 43، 45، 137، 96 و 40 در چارک ایده آل قرار گرفتند.کلید واژگان: تنش خشکی, تنوع ژنتیکی, PCV, رگرسیون گام به گام, مدل TOPSISThis study aimed to investigate the genetic diversity of 140 barley advanced lines, using Selection Index of Ideal Genotype (SIIG) and Adjusted Selection Index of Ideal Genotype (ASIIG) indicators for introduction and cultivation of suitable lines in rainfed conditions. The highest coefficient of variation was related to the type of spike, flag leaf area, seeds per spike, peduncle length, flag leaf width, and early growth vigor. The stepwise regression showed that the early growth vigor, 1000-seeds weight, spike type, days to heading, plant height, number of seeds per spike, and flag leaf length were the most critical components, which affect the grain yield under the rainfed conditions. The results of SIIG showed that lines 4, 43, 47, 40, 70, 96, 137, 3, 57, and 45 were the best lines with the highest SIIG values. The SIIG index divided all lines into seven groups; the average grain yield of lines in groups I and II were higher than the average grain yield of control cultivars and the other groups. According to ASIIG plots, lines 47, 3, 43, 45, 137, 96, and 40 were placed in the ideal quarter. Finally, the SIIG and ASIIG were compatible in selecting the best lines. ASIIG was more suitable for separating the ideal lines, because it participated all traits commensurate with their importance in the end product quantity and quality.Keywords: Drought stress, Genetic diversity, PCV, stepwise regression, TOPSIS model
-
این تحقیق با هدف تخمین چندشکلی نوکلیوتیدی و جهش نقطهای یا جایگزینیها در ناحیه ITS2 12 گونه مختلف Triticum و Aegilops و نشان دادن روابط فیلوژنتیکی آنها انجام شد. دادههای همتراز شده ITS2 در مجموع 67 جایگاه SNP و نیز غالب بودن جایگزینی ترانزیشن (75٪) بر ترانسورژن (25٪) را نشان داد. جایگزینی ترانزیشن C/T در گونههای مورد مطالعه، در بالاترین سطح مشاهده شد. بالاترین جایگزینی نوکلیوتیدی در توالیهای ITS2 گونههای T. aestivum، T. turgidum و A. speltoides رخ داد که جایگزینیهای مشابهی را در جایگاههای بازی 76، 193، 215، 230 و 241 نشان دادند (تغییر TCCAG به ATTTA). T. boeticum و T. urartu جایگزینهای مشابهی را در جایگاههای بازی 85، 201، 231، 234 و 252 نشان دادند (تغییر GTGCC به AGATA). نکته قابل توجه این که جایگاه بازی 146 در تمام گونههای Triticum باز سیتوزین (C) بود، اما در همه گونههای Aegilops باز تیمین (T) بود. میزان جایگزینی در A. neglecta و A. umbellulata صفر بود و نتیجهگیری شد که آنها ITS2 محافظت شدهتری دارند. ساختار ثانویه ITS2 ، در گونههای مورد مطالعه مشابه سایر گیاهان گلدار با چهار مارپیچ با تنوع در طول مارپیچ بود. مارپیچ III در مقایسه با سایر مارپیچها طولانیترین طول را داشت. دامنه طول مارپیچهای I، II، IV به ترتیب از 9 (T. turgidum و T. urartu) تا 10، از 11 (A. cylindrica) تا 13 و 6 (A. speltoides) تا 10 (T. boeticum) جفت باز متغیر بود. با استفاده از مقایسات نوکلیوتید دوتایی ITS2، قرابت و خویشاوندی A. caudata با A. cylindrica، T. boeticum با T. urartu، A. neglecta با A. umbellulata مشاهده شد. درختهای فیلوژنی، 12 گونه را به چهار شاخه اصلی طبقهبندی کردند. بیشترین جهش نقطهای در توالیهای ITS2 مربوط به گونههای گروهبندی شده در شاخه اول رخ داده بود.
کلید واژگان: آژیلوپس, گندم, فیلوژنی, جهش نقطه ایThis research aimed to estimate the nucleotide polymorphism and point mutation/substitutions for ITS2 region in 12 different Triticum and Aegilops species, and to demonstrate their phylogenetic relationships. The aligned ITS2 dataset showed a total of 67 SNPs and transitions (75%) predominant over transversions (25%). The C/T transitions were observed at highest level in the studied species. The highest nucleotide substitutions occurred in ITS2 sequences of T. aestivum, T. turgidum, and A. speltoides that showed similar substitutions on the base sites 76, 193, 215, 230 and 241 (TCCAG changed to ATTTA). T. boeticum and T. urartu showed similar substitutions on the base sites 85, 201, 231, 234 and 252 (GTGCC changed to AGATA). Remarkably, the nucleotide of base site 146 was C in all Triticum species, but T in all Aegilops species. The substitution rate in A. neglecta, and A. umbellulata was zero, it was concluded that their ITS2 is conserved. The secondary structures of ITS2 in the studied species was similar to that of the other flowering plants with four helices and the variation in helices length. The helix III had the longest length compared to the other helices. The length ranges of helices I, II, IV varied from 9 (T. turgidum, and T. urartu) to 10, 11 (A. cylindrica) 13 and 6 (A. speltoides) and 10 (T. boeticum) paired bases, respectively. Using pairwise ITS2 nucleotide comparisons, the closeness of A. caudata with A. cylindrica, T. boeticum with T. urartu, A. neglecta with A. umbellulata was observed. Phylogeny trees classified 12 species into four main clades. The highest point mutations occurred in ITS2 sequences related to the species grouped in the first clade.
Keywords: Aegilops, ITS, Point mutation, Phylogeny, Wheat -
زرین گیاه یکی از گیاهان دارویی بومی ایران و متعلق به خانواده لامیاسه است. یکی از پاسخ های مهم گیاهان به تنش های اسمزی افزایش پرولین می باشد. پرولین در رشد گیاه در شرایط طبیعی و همچنین افزایش مقاومت گیاه در شرایط تنش های زیستی و غیرزیستی موثر می باشد. از جمله آنزیم های اصلی در مسیر بیوسنتز پرولین D-پرولین5-کربوکسیل سنتاز (P5CS) می باشد که نقش مهمی در تجمع پرولین در شرایط تنش خشکی و افزایش مقاومت گیاه ایفا می کند. در این آزمایش تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی بر رطوبت نسبی برگ، میزان کلروفیل a،b و کل، میزان پرولین و بیان ژنP5CS در گیاه دارویی زرین گیاه (Dracocephalum kotschyi) در دو مرحله رویشی و گلدهی مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت یک آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور تنش خشکی شامل تنش خشکی شدید (25% ظرفیت زراعی)، متوسط (50% ظرفیت زراعی) و کم (75% ظرفیت زراعی) و گیاهان شاهد (100% ظرفیت زراعی) و فاکتور دیگر دوره های رشدی شامل دوره رویشی و گلدهی با سه تکرار انجام شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تنش خشکی باعث افزایش معنی داری در میزان بیان ژن P5CS و محتوای پرولین و همچنین کاهش معنی داری در محتوای رطوبت نسبی برگ، میزان کلروفیل a،b و کل شد. بیشترین میزان بیان ژن P5CS و حداکثر مقدار پرولین در دوره گلدهی تحت تاثیر تنش خشکی متوسط (50% ظرفیت زراعی) مشاهده شد.
کلید واژگان: تنش خشکی, پرولین, زرین گیاه, Dracocephalum kotschyi, P5CSJournal of Genetics, Volume:14 Issue: 4, 2020, PP 345 -356Dracochephalum kotschyi is an endemic medicinal plant in iran belonging to Lamiaceae family known as Zarin-Giah. Under osmotic stresses, proline accumulation is an important response of plants to these conditions. Proline is a compatible osmolyte which affects many cellular and molecular aspects of a plant in both normal and stressful situations. Proline is shown to be involved in plant development in normal conditions and in conferring resistance to a plant under biotic and abiotic stresses. Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase )P5CS), one of the two main enzymes in the proline biosynthesis pathway of the glutamate precursor, has been demonstrated to play a significant role in proline accumulation in plants under drought stresses. In this research, the effect of different levels of drought stress was investigated on the relative water content, chlorophyll content, proline accumulation and P5CS gene expression in Dracocephalum kotschyi at two growth stages. This experiment was conducted as a factorial experiment with two factors including drought stress and growth stages in a completely randomized design with three replications. Drought stress treatments includes severe (25% FC), moderate (50% FC), low (75%FC) drought stress and control (100%FC). Growth stage includes vegetative and flowering stages. Analysis of variance showed that drought stress significantly increased P5CS gene expression and proline content while decreased chlorophyll a, b, total and relative water content. The highest expression level of P5CS gene and maximum amount of proline were observed at flowering stage under moderate drought stress (50% FC) conditions.
Keywords: Dracocephalum kotschyi, Drought stress, P5CS, Proline, Zarrin-giah -
اهداف اصلی این مطالعه ارزیابی تنوع ژنتیکی موجود در 53 توده آژیلوپس متعلق به سه گونه Aegilops tauschii، Ae. cylindrica و Ae. crassa و همچنین مقایسه کارایی دو نشانگر مولکولی SCoT (Start codon targeted) و (Target Region Amplification Polymorphism) TRAP بود. در مجموع 15 آغازگر SCoT و شش جفت آغازگر TRAP به ترتیب 165 و 201 قطعه چند شکل تکثیر کردند. متوسط شاخص های تعداد قطعات چندشکل تکثیری، شاخص نشانگری و قدرت تمایز آغازگر برای آغازگرهای TRAP بیشتر از SCoT بود. با این حال متوسط شاخص محتوای اطلاعات چندشکل در آغازگرهای SCoT بیشتر از TRAP بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) انجام شده بر اساس هر یک از سیستم های نشانگری متفاوت از هم بود به طوری که بر اساس داده های SCoT بیشترین سهم تنوع ژنتیکی مربوط به تنوع درون گونه ای بود و بر عکس داده های TRAP بیشترین میزان تنوع ژنتیکی را در بین گونه ها نشان دادند. آغازگرهای SCoT نسبت به TRAP مقادیر بالاتری برای کلیه پارامترهای ژنتیکی نشان دادند و بر اساس آغازگرهای SCoT و TRAP بیشترین مقادیر پارامترهای ژنتیکی به ترتیب در گونه Ae. cylindrica وAe. tauschii مشاهده شد. تجزیه خوشه ای بر اساس هر یک از سیستم های نشانگری و هم چنین ترکیب داد های حاصل از هر دو نشانگر کلیه توده های مورد بررسی را درسه گروه اصلی تفکیک نمود. الگوی گروه بندی به وجود آمده بر اساس آغازگرهای SCoT نسبت به TRAP واضح تر بود. از این رو استفاده از نشانگرهای SCoT در بررسی ساختار جمعیت و گروه بندی توده های مختلف و استفاده از نشانگرهای TRAP در اشباع نقشه های ژنتیکی توصیه می شود.
کلید واژگان: آژیلوپس, تجزیه واریانس مولکولی, توالی های بیان شونده برچسب دار, نشانگرهای مولکولی هدفمندJournal of Genetics, Volume:14 Issue: 3, 2019, PP 219 -228The main objectives of this study were to evaluate the genetic diversity in 53 Aegilops accessions belonging to Aegilops tauschii, Ae. cylindrica and Ae. crassa as well as comparison of the efficiency of start codon targeted (SCoT) and targeted region amplification polymorphism (TRAP) markers. A total of 15 SCoT and six TRAP primer pairs amplified 165 and 201 polymorphic bands, respectively. TRAP primers indicated higher values for the number of polymorphic bands, marker index and resolving power compared to SCoT primers. However, SCoT primers showed the higher PIC value than TRAPs. The results of molecular variance analysis (AMOVA) were different for each of the marker systems, so that SCoT markers showed the highest portion of genetic variance referred to intra-species, while based on TRAP markers the highest variance was observed inter-species. SCoT markers indicated the highest values for all genetic parameters compared to TRAPs and Ae. cylindrica and Ae. tauschii exhibited the highest genetic variation based on SCoTs and TRAPs, respectively. Cluster analysis based on each marker systems as well as the pooled data classified all accessions into three main groups. The clustering pattern based on SCoT primers was clearer than TRAPs. Hence, the use of SCoT markers is recommended for population genetic structure analysis and grouping of them, while the use of TRAPs can be recommended for fine mapping studies.
Keywords: Aegilops, AMOVA, Targeted molecular markers, Expressed sequence tags -
هدف
زرین گیاه با نام علمی Dracocephalum kotschyi یکی از گیاهان دارویی بومی ایران، متعلق به خانواده لامیاسه می باشد. از جمله مهم ترین مونوترپن های شناسایی شده در این گیاه لیمونن است. یکی از عوامل موثر بر میزان ترکیبات مونوترپنی در گیاهان دارویی تنش خشکی می باشد. هدف از این بررسی تاثیر تنش خشکی در مراحل مختلف رشدی بر بیان ژن های کلیدی مسیر بیوسنتز لیمونن در زرین گیاه بود.
مواد و روش هااین آزمایش به صورت فاکتوریل با دو عامل تنش خشکی شامل تنش شدید (25% ظرفیت زراعی)، متوسط (50% ظرفیت زراعی) و کم (75% ظرفیت زراعی) و عدم اعمال تنش (100% ظرفیت زراعی) و مراحل رشدی شامل دوره رویشی و گلدهی در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. آنالیز متابولیت های ثانویه و اندازه گیری میزان لیمونن با استفاده از دستگاه GC/MS به روش فضای فوقانی و اندازه گیری بیان نسبی ژن های کلیدی موثر در بیوسنتز لیمونن با استفاده ازReal Time PCR صورت گرفت.
نتایجآنالیز متابولیت های ثانویه مقدار لیمونن را در دوره رویشی 57/20 درصد و در دوره گلدهی 41/13 درصد نشان داد. تنش خشکی باعث افزایش معنی دار بیان ژن های HMGR و DXS در مرحله گلدهی شد، در حالی که در مرحله رویشی تغییر معنی داری بر بیان این دو ژن مشاهده نشد. در هر دو دوره رشدی تنش خشکی کم باعث افزایش بیان ژن HDR شد، هرچند که در دوره گلدهی این افزایش بیان معنی دار نبود، اما تنش خشکی شدید بیان ژن HDR را کاهش داد، هرچند که این کاهش بیان در دوره رویشی معنی دار نبود. تنش خشکی باعث کاهش معنی دار بیان ژن LS در مرحله گلدهی و افزایش معنی دار بیان آن در مرحله رشد رویشی شد.
نتیجه گیرینتایج حاصل از این تحقیق، میزان لیمونن و بیان ژن های موثر در بیوسنتز آن را تحت تاثیر تنش خشکی وابسته به مرحله رشدی گیاه نشان داد.
کلید واژگان: تنش خشکی, زرین گیاه, DXS, HMGR, LSObjectiveDracocephalum kotschyi is an endemic medicinal plant in Iran belonging to the Lamiaceae family. One of the most important monoterpenes identified in this plant is limonene. Drought stress is one of the factors affecting the content of monoterpene in medicinal plants. In this study, the effect of different levels of drought stress was investigated on the expression of some genes involved in limonene biosynthetic pathway in D. kotschyi at two growth stages.
Materials and MethodsThis experiment was conducted as a factorial experiment with two factor included drought stress and growth stages in a completely randomized design with three replications. Drought stress consisted of severe (25% FC), moderate (50% FC), low (75% FC) stress and non-stress or control (100% FC) and growth stages consisted of vegetative and flowering. Secondary metabolites were analyzed and the amount of limonene was measured by GC / MS using Head-space method and the relative expression of key genes involved in limonene biosynthesis was measured using Real Time PCR.
ResultsAnalysis of secondary metabolites showed, one of the main monoterpenes was limonene whose amounts was 20.57 % and 13.41% during vegetative and flowering stages, respectively. Drought stress significantly increased HMGR and DXS gene expression during flowering stage, while during vegetative stage no significant change was observed on expression of both genes. In both growth stages, low drought stress increased HDR gene expression, although at flowering stage this increase was not significant but severe drought decreased HDR gene expression, although this decrease was not significant at vegetative stage. Drought stress decreased LS gene expression during flowering stage and increased it during vegetative stage.
ConclusionThe results indicated that limonene content and expression of limonene biosynthesis key genes in D. kotschyi under drought stress are growth stage-specific.
Keywords: Dracocephalum kotschyi, Drought stress, DXS, HMGR, LS -
miRNA ها، مولکول های کوچک غیرکدکننده هستند که بیان ژن ها را از طریق هضم mRNAیا ممانعت از ترجمه تنظیم می کنند. این مولکول ها با تنظیم دقیق بیان ژن ها، امکان پاسخ مناسب گیاه را به تغییرات مراحل رشدی یا شرایط محیطی فراهم می کنند. در این تحقیق با استفاده از تکنیک Real Time-PCR الگوی بیان miRNA159، miRNA160 و miRNA398 به همراه ژن هدف miRNA398 (CSD) در شش گونه متعلق به جنس های تریتیکوم و آژیلوپس در کنار دو رقم گندم نان شاهد حساس (دریا) و متحمل به خشکی (سیروان)، در شرایط عدم تنش (FC=100%) و تنش خشکی (FC=25%) مورد بررسی قرار گرفتند. تجزیه qRT-PCR نشان داد که تحت تنش خشکی هر سه miRNA افزایش بیان معنی داری (P≤0.01) نسبت به شرایط عدم تنش داشتند. در بین گونه های مورد بررسی بیشترین میزان بیان miRNA159 در گونه Ae.tauschii، miRNA160 در گونه T.urartu، miRNA398 در گونه T.durum و ژن CSD در گونه T.durum مشاهده شد. در مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و تنش بیشترین درصد افزایش بیان برای هر سه miRNA در شرایط تنش خشکی در سه گونه T.durum، T.urartu و Ae.tauschii مشاهده شد. همچنین بیشترین میزان افزایش بیان CSD در گونه های T.urartu، T.durum و Ae.tauschii به ترتیب با 62/6، 21/6 و 038/6 برابر نسبت به شرایط عدم تنش مشاهده گردید. در جمع بندی مشخص شد که سه گونه T.urartu، T.durum و Ae.tauschii به دلیل برتری از لحاظ miRNAهای عامل ایجاد تحمل می توانند کاندیدهای مناسبی برای غنی سازی ژرم پلاسم گندم نان و اصلاح برای تحمل تنش خشکی باشند.
کلید واژگان: گندم وحشی, تنش خشکی, miRNA, PCR در زمان واقعیIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:27 Issue: 1, 2019, PP 1 -14MicroRNAs are small non-coding molecules that regulate the expression of genes through mRNA digestion and/or translation inhibition. By accurately regulation the expression of the genes, these molecules allow the plant to respond appropriately to the changes in growth stages or environmental conditions. In this study, the miRNA159, miRNA160, miRNA398, and the miRNA398 targeted gene (CSD) were investigated in six species belonging to the Triticum and Aegilops species, along with the susceptible (DARYA) and tolerant (SIRVAN) check cultivars under drought (FC=25%) and non-stress (FC = 100%) conditions using real-time PCR. The qRT-PCR analysis showed that all three miRNAs had a significant (P≤0.01) increase in expression under drought stress. The highest expression of miRNA159, miRNA160, miRNA398, and CSD gene was observed in the species Ae.tauschii, T.urartu, T.durum, and T.durum, respectively. By the mean comparing of species × stress interaction, the highest expressions were observed in the three species T.durum, T.urartu and Ae.tauschii for all three miRNAs under drought stress. Also, the highest increase in CSD expression under drought stress was observed in T.urartu, T.durum and Ae.tauschii equal to 6.62, 6. 21 and 0.63 fold in compared to the non-stress condition, respectively. It was concluded that the species T.urartu, T.durum and Ae.tauschii due to their superiority in terms of containing miRNAs causer tolerance, could be suitable candidates for bread wheat germplasm enrichment and breeding to drought stress tolerance.
Keywords: Drought Stress, miRNA, Real-time PCR, Wild Wheat -
این تحقیق جهت بررسی تاثیر متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید بر ویژگی های آنتی اکسیدانی و خصوصیات فیزیولوژیکی- بیوشیمیایی گیاه دارویی مامیران کبیر (Chelidonium majus) تحت شرایط تنش خشکی اجرا شد. بدین منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار اجرا شد. سه فاکتور مورد مطالعه شامل تنش خشکی در دو سطح (بدون تنش و تنش خشکی به ترتیب با میزان آبیاری 100 و 50 درصد ظرفیت زراعی خاک)، الیسیتور در سه سطح (شاهد؛ صفر، متیل جاسمونات 100 میکرومولار و سالیسیلیک اسید 2 میلی مولار) و اندام گیاهی (ریشه، ساقه و برگ) بودند. نتایج حاصل از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها نشان داد که متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید فعالیت آنزیم کاتالاز (CAT) را کاهش دادند. هر دو الیسیتور سالیسیلیک اسید و متیل جاسمونات در فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) تاثیری نداشتند اما متیل-جاسمونات باعث افزایش فعالیت گایاکول پراکسیداز (GPX) و سالیسیلیک اسید تحت تنش خشکی باعث کاهش فعالیت آسکوربات پراکسیداز (APX) شد. همچنین متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید باعث کاهش فعالیت APX نسبت به شاهد شدند. متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید موجب افزایش کلروفیل و میزان کاروتنوئیدها، فلاونوئید و آنتوسیانین نسبت به تیمار شاهد شدند. سالیسیلیک اسید در افزایش محتوای کلروفیل و کاروتنوئیدها و متیل جاسمونات در افزایش فلاونوئید و آنتوسیانین نسبت به هم برتر بودند. بنابر نتایج بدست آمده از این پژوهش، متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید باعث افزایش توانایی گیاه مامیران در پاسخ به تنش خشکی گردیده و علاوه بر اثر محافظتی در برابر اکسیداسیون ناشی از خشکی باعث افزایش رنگیزه های فتوسنتزی و برخی متابولیت های گیاه شدند.کلید واژگان: خشکی, سالیسیلیک اسید, مامیران, متیل جاسموناتThis experiment was carried out to investigate the effect of methyl jasmonate and salicylic acid on the antioxidant production and physiological-biochemical properties of Chelidonium majus under drought stress condition. For this, an experiment was conducted as factorial based on completely randomized design with four replications in Imam Khomeini International University during 2016-2017. Three factors included drought stress in two levels (non-stress and drought stress with 100% and 50% field capacity irrigation, respectively), elicitor in three levels (control, 100 μm methyl-jasmonate and 2 mM salicylic acid) and plant organs (root, stem and leaf). Analysis of variance and mean comparisons showed that methyl-jasmonate and salicylic acid reduced the activity of CAT enzyme. Both salicylic acid and methyl-jasmonate did not affect the activity of SOD, but methyl-jasmonate increased the activity of GPX and salicylic acid reduced APX activity under drought stress. Also, methyl-jasmonate and salicylic acid reduced APX activity compared to control treatment. The highest amount of protein content was observed in root and then in leaf. Salicylic acid increased total protein content up to 34% compared to control treatment. Both Methyl-jasmonate and salicylic acid increased chlorophyll chlorophyll, carotenoids, flavonoids and anthocyanin compared to control treatment, but salicylic acid was superior in increasing of chlorophyll and carotenoids whereas methyl-jasmonate was superior in increasing of flavonoids and anthocyanin. In conclusion, methyl-jasmonate and salicylic acid have increased the ability of celandine in response to drought stress, and also, in addition to the protective effect against drought-induced oxidation, they increased photosynthetic pigments and some of metabolites.Keywords: Celandine, Drought, Methyl jasmonate, Salicylic Acid
-
خانواده ژنی WRKY رمز کننده گروه بزرگی از فاکتورهای رونویسی هستند که فعالیت ژن های مربوط به پاسخ گیاهان به تنش های زنده و غیرزنده را تنظیم می کنند. سورگوم (Sorghum bicolor) به دلیل تحمل منحصربفرد در برابر محیط های گرم و خشک، یک گیاه دانه ای و علوفه ای قابل توجه در مناطق نیمه خشک است. مجموعه ای متشکل از 85 ژن WRKY در ژنوم S. bicolor شناسایی و در سه گروه (I-III) طبقه بندی شدند. در بین اعضای گروه I ،SbWRKY13 نسبت به سایر اعضای این گروه، از یک موتیف انگشت روی متفاوت و جدید برخوردار بود. نتایج نشان داد که جهش در جایگاه های R ،K ،Y وQ در توالی حفظ شدهWRKYGQK رخداده است. بررسی تعداد کپی ژن ها نشان داد که هیچ تکثیر ژن کاملی پیدا نشد که نشان می دهد گسترش ژن SbWRKY لزوما بر اساس وقایع تکثیر ژن اتفاق نیفتاده است و یا اینکه تکثیر ژن های SbWRKY احتمالا در زمان های گذشته بوقوع پیوسته است. تجزیه و تحلیل خوشه ای نشان داد که تعداد ژن های روی کروموزوم ها با تعداد خوشه های ژنی ارتباط معنی دار دارد. بررسی ترکیب اسیدآمینه نشان داد که در کلیه گروه ها، آلانین و پرولین فراوانترین اسیدهای آمینه بودند در حالی که سیستیین کمترین فراوانی را داشت. بررسی ساختار اینترون ها نشان داد که اکثر ژن های SbWRKY در حوزه WRKY خود دو نوع اینترون فاز 0 و فاز 2 را داشتند. همچنین بررسی موتیف های حفاظت شده نشان داد که در گروه های IIa،IIb وIIc، شش موتیف شناخته شده در خارج از منطقه حوزه SbWRKY وجود داشت. نتایج تحقیق حاضر روند تکامل و تمایز عملکردی عوامل رونویسی WRKY را در سورگوم توصیف می کند.
کلید واژگان: پروتئین های متصل شونده به DNA, سورگوم, موتیف انگشت روی, WRKYThe WRKY gene family encodes a large group of transcription factors that regulate genes involved in plant response to biotic and abiotic stresses. Sorghum is a notable grain and forage crop in semi-arid regions because of its unusual tolerance against hot and dry environments. In this study, we performed a genome-wide analysis of WRKYs using a genome assembly of sorghum bicolor. First, all possible WRKY gene sequences as well as all possible WRKY protein sequences in the Sorghum bicolor genome database were identified using the NCBI website. A set of 85 WRKY genes was identified in the S. bicolor genome and classified into three groups (I–III). Among the members of the group I, the SbWRKY13 had a different and novel zinc finger motif as compared to other members of this group. It was also found that mutations occurred at R, K, Y and Q in the conserved WRKYGQK sequence. No complete gene duplication was found in gene copy number investigation, suggesting that the expansion of SbWRKY genes was not necessarily based on the gene duplication events or duplication of SbWRKY genes had probably happened in the past times. Gene cluster analysis showed that the number of genes on chromosomes were positively correlated with the number of clusters. The study of amino acid composition revealed that totally in all groups, Alanine and Proline were the most frequent residues while Cysteine had the lowest frequency. The study of introns in the SbWRKY domain showed that the majority of SbWRKY genes had two types of introns in their WRKY domains (phase 0 and phase 2). Also, investigation of conserved known motifs revealed that there were six, two and one known motifs outside of the region of the SbWRKY domain for groups IIa, IIb and IIc, respectively. The results describe evolution and functional differentiations of WRKY transcription factors in Sorghum bicolor.
Keywords: DNA-binding protein, Sorghum bicolor, Zing finger motif, WRKY -
شیره گیاهی و اندام های مامیران کبیر (Chelidonium majus L.) غنی از آلکالوئیدهای ایزوکوئینولین می باشند که سنگوئینارین از گروه بنزوفنانتریدین ها از مهم ترین متابولیت های آن است که تجمع آن عمدتا در ریشه گزارش شده است. بیوسنتز سنگوئینارین نیازمند هفت مرحله واکنش از پیش ماده اس- رتیکولین می باشد که توسط آنزیم های بربرین بریدج (BBE)، شیلانتیفولین سنتتاز (CFS)، استیلوپین سنتتاز (STS)، تتراهیدروپروتوبربرین متیل ترانسفراز (TNMT)، پروتوپین هیدروکسیلاز (P6H) و دی هیدروبنزوفنانتریدین اکسیداز (DBOX) صورت می گیرد. مطالعه مسیرهای بیوسنتزی و شناسایی عوامل تاثیرگذار در افزایش تولید متابولیت های ثانویه از گام های مهم در مهندسی متابولیت می باشد. نانوذرات دسته جدیدی از محرک ها هستند که به عنوان تحریک کننده تولید متابولیت های ثانویه محسوب می شوند. بدین منظور اثر نانودی اکسید تیتانیوم در تغییر بیان ژن های مسیر بیوسنتزی سنگوئینارین مامیران کبیر در قالب آزمایش فاکتوریل با سه فاکتور غلظت نانو دی اکسید تیتانیوم، مرحله محلول پاشی و زمان پس از القای محرک مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه واریانس بیان ژن های STS، P6H، BBE و MSH تفاوت معنی داری در اثر غلظت های نانودی اکسید تیتانیوم، مدت زمان پس از محلول پاشی، دوره محلول پاشی، اندام های مختلف گیاه و اثرات متقابل آن ها در سطوح احتمال پنج و یک درصد نشان داد. میزان تجمع رونوشت های STS و P6H در ریشه نسبت به برگ و ساقه دو تا سه برابر و رونوشت ژن های BBE و MSH در ریشه چهار برابر ساقه بود. در مجموع هر سه اندام مورد مطالعه، غلظت 500 میلی گرم در لیتر نانودی اکسید تیتانیوم به ترتیب افزایش 63، 66، 500 و 91 درصدی در بیان ژن های STS، P6H، BBE و MSH نسبت به تیمار شاهد نشان دادند. زمان های 24 و 48 ساعت نسبت به 72 ساعت پس از محلول پاشی باعث حداکثر بیان در هر چهار ژن مورد مطالعه شده و غلظت 500 میلی گرم در لیتر نانودی اکسید تیتانیوم برای ژن های STS، P6H و BBE و 1000 میلی گرم در لیتر برای ژن MSH بیش ترین افزایش بیان را نشان دادند. نتایج این تحقیق نشان داد که نانوذره دی اکسید تیتانیوم در افزایش تولید سنگوئینارین مامیران کبیر از طریق تنظیم ژن های مسیر بیوسنتزی آن موثر می باشد.کلید واژگان: افزایش بیان ژن, سنگوئینارین, محرک, نانوذراتJournal of Genetics, Volume:13 Issue: 4, 2019, PP 513 -523Plant organs and latex of greater celandine are rich in isoquinolin alkaloids that sanguinarine, a member of benzofenanthridine, is one of the most important metabolites, which its accumulation mainly reported in the roots. Sanguinarine biosynthesis requires seven enzymatic steps from the pre-substance s-reticulin using berberine bridge enzyme (BBE), cheilanthifoline synthase (CFS), stylopine synthase (STS), tetrahydroprotoberberine cis- N-methyltransferase (TNMT), protopine 6- hydroxylase (P6H), S-cis-N-methylstylopine 14-hydroxylase (MSH) and dihydro benzophenanthridine oxidase (DBOX). The study of biosynthetic pathways and the identification of factors affecting the production of secondary metabolites are important steps in metabolite engineering. Nanoparticles are a new category of elicitors that act as inducers for the production of secondary metabolites. For this purpose, the effect of titanium dioxide nanoparticles was investigated on the expression changes of the celandine sanguinarine biosynthetic pathway genes in a factorial experiment with three factors included titanium dioxide concentrations, spraying period and post-induction time. Analysis of variance for the expression of STS, P6H, BBE and MSH genes revealed significant differences in titanium dioxide concentrations, post-induction times, spraying period, different organs and their interactions at P≤0.05, 0.01 levels of probability. The accumulation of STS and P6H transcripts in the roots was 2-3 times higher than the leaves and stems, and also the transcripts of the BBE and MSH genes was four times higher in the root than the stem. Totally, the concentration of 500 mg/L titanium dioxide increased the expression of STS, P6H, BBE and MSH genes by 63, 66, 500 and 91%, respectively, relative to control treatment. The 24 and 48 hours post-induction time resulted in maximum expression in all four studied genes in comparison to 72 hours post-induction time, and 500 mg/L titanium dioxide showed the highest expression for STS, P6H and BBE genes, and 1000 mg/L for MSH gene. From the results it can be concluded that titanium dioxide nanoparticles are effective in increasing the production of celandine sanguinarine through the regulation of its biosynthetic pathway genes.
-
هدفزیتون به عنوان یکی از مهم ترین گیاهان باغی دارای تعداد ارقام فراوانی در جهان است. لذا، هدف این پژوهش، مطالعه تنوع ژنتیکی مجموعه ای از ارقام زیتون ایستگاه طارم ایران بود.مواد و روش هادر این تحقیق از 25 نشانگر CBDP برای بررسی روابط و تنوع ژنتیکی 20 رقم زیتون تجاری و امیدبخش ایرانی و خارجی استفاده شد.نتایج25 آغازگر مورد استفاده در مجموع 755 قطعه (آلل) چند شکل تکثیر دادند و میانگین محتوای اطلاعات چند شکلی (PIC) و شاخص نشانگری (MI) آغازگرها به ترتیب 941/0 و 64/5 بود که بیانگر کارایی و قدرت تمایز بالای نشانگرهای CBDP می باشد. پارامترهای ژنتیکی تنوع ژنی نی (H) و شاخص شانون (I) در ارقام خارجی نسبت به ارقام ایرانی بالاتر بودند. جریان ژنی (NM) بالایی (46/4) بین ارقام زیتون مشاهده شد که این نتیجه مقادیر پایین شاخص های تمایز بین جمعیتی (Gst) و FsT را تایید کرد. تجزیه واریانس ملکولی (AMOVA) به ترتیب 17 و 83 درصد از تغییرات کل ژنتیکی را به تنوع بین گروهی (ارقام ایرانی و خارجی) و درون گروهی تفکیک کرد. تجزیه خوشه ایبا استفاده از ضریب تشابه دایس و روش UPGMA ارقام ایرانی و خارجی را در پنج گروه قرار داد که رقم امیدبخش T24 و رقم خارجی Koroneiki با حداکثر تفاوت با بقیه هر کدام در یک گروه جداگانه قرار گرفتند. تجزیه به مختصات اصلی (PCoA) توانست به خوبی ارقام امیدبخش ایرانی را از ارقام تجاری ایرانی و خارجی تفکیک کند. تجزیه ساختار (Structure) ژنتیکی جمعیت نیز نتایج حاصل از تجزیه کلاستر و PCoA را تایید کرد و دو گروه ارقام ایرانی و خارجی به وضوح از هم تفکیک شدند.نتیجه گیریدر جمع بندی کلی مشاهده شد که رقم امیدبخش T24 با دارا بودن شباهت ژنتیکی مشترک به هر دو گروه ارقام ایرانی و خارجی می تواند رقم کاندید مناسبی جهت تجاری سازی با دارا بودن خصوصیات مکمل هر دو گروه باشد. همچنین استفاده از نشانگرهای CBDP برای بررسی تنوع ژنتیکی سایر ارقام زیتون نیز توصیه می شود.کلید واژگان: تجزیه ساختار, جعبه CAAT, رقم امیدبخش, نشانگر آگاهی بخشObjectiveThe olive is considered as one of the most important horticultural crops, with more abundant number of cultivars. Thus, the aim of this research was to study the genetic diversity in a set of olive cultivars in Taroum station of Tran.Materials and methodsIn this research, 25 CBDP markers were used to study the genetic diversity and relationships of 20 promising and commercial Iranian and foreign varieties of olive.ResultsThe 25 used primers amplified a total of 755 polymorph alleles, and the mean of PIC and MI indices were 0.941 and 5.64, respectively, indicating the high efficiency and differentiation power of CBDP markers. The genetic parameters of Nei and Shannon indices were higher in foreign cultivars than those of Iranian cultivars. The high gene flow (4.46) was observed among olive cultivars, which confirmed the low values of the inter-population differentiation (Gst) and FsT indices. Analysis of molecular variance (AMOVA) differentiated the total genetic variation into inter-group (Iranian and foreign cultivars) (17%) and within-group (83%) diversity. The cluster analysis using Dice coefficient and UPGMA method divided the Iranian and foreign cultivars into five groups, which the promising cultivar T24 and Koroneiki with the maximum difference with others were placed in separate groups. The Principal Coordinate Analysis (PCoA) was able to distinguish promising Iranian cultivars from the other commercial cultivars. The population structure analysis confirmed the results of the cluster and PCoA analysis and clearly separated the two groups of Iranian and foreign cultivars.ConclusionsIn conclusion, it was observed that the promising cultivar T24 with having a genetic similarity to both groups of Iranian and foreign cultivars can be a suitable candidate for commercialization with complementary characteristics of both groups. Also, it is recommended to use this marker to study the genetic diversity of other olive varieties.Keywords: CAAT box, Informative Marker, Promising cultivar, Structure analysis
-
استفاده از گیاهان مهندسی شده به عنوان بیوراکتورهای تولید پروتئین های هترولوگوس، جایگزینی بسیار مناسب برای سیستم های بیانی متداول کشت های سلولی پستانداران و سیستم های حیوانی تراریخته هستند. برای تولید کارآمد پروتئین های نوترکیب، انتخاب گونه میزبان بسیار اهمیت دارد که در این خصوص انتخاب گونه میزبان وابسته به نوع پروتئین نوترکیب، سیکل زندگی میزبان و عملکرد آن، هزینه های نگهداری و افزایش مقیاس تولید می باشد. از مهم ترین مزایای سیستم های بیانی مبتنی بر گیاهان می توان به مقرون به صرفه بودن سیستم های گیاهی، عدم آلودگی پروتئین های نوترکیب مشتق شده از گیاهان با میکروارگانیسم های بیماریزای انسانی بدلیل عدم میزبانی گیاهان برای عوامل بیماریزای انسانی، آسانی و کم هزینه بودن استحصال و تخلیص پروتئین های نیازمند پردازش های پایین دستی در گیاهان و انجام بیشتر تغییرات پس ترجمه ای مورد نیاز برای پایداری و فعالیت پروتئین توسط گیاهان اشاره کرد. برای توسعه تولید پروتئین های نوترکیب مبتنی بر گیاه بهینه سازی میزان بیان پروتئین بسیار ضروری می باشد و در این خصوص فاکتورهای مختلفی در کنترل بیان تراژن در سطوح مختلف نسخه برداری، ترجمه، تغییرات پس از ترجمه ای و ذخیره پروتئین نوترکیب در سلول درگیر می باشند. از طرف دیگر مقادیر پایین پروتئین تولید شده مشکل اساسی محدود کننده بهره برداری تجاری از پروتئین های نوترکیب بیان شده در گیاهان می باشد. بنابراین بهبود تجمع پروتئین نوترکیب در گیاه تراریخته یک عامل بسیار مهم در میزان مطلوبیت یک سیستم بیانی محسوب می شود. در این راستا الحاق سیگنال هایی به انتهای کربوکسیل پروتئین های هدف منجر به ابقاء و افزایش تجمع آنها در شبکه آندوپلاسمی می شود. پس از تولید محصول نوترکیب، استفاده از affinity tag ها ابزارهای بسیار موثر و مفید برای خالص سازی پروتئین های نوترکیب هستند و امکان تخلیص پروتئین ها بدون نیاز به اطلاع قبلی از خصوصیات بیوشیمایی آنها را ممکن می سازند.
کلید واژگان: بیوراکتور, پروتئین های هترولوگوس, تراژن, سیستم های بیانیEngineered plants as bioreactors for production of heterologous proteins are appropriate replacement for conventional expression systems such as mammalian cell culture and transgenic animals. For efficient production of recombinant proteins, the type of host species is very important and its choice depends on the type of recombinant proteins, plant life cycle and its performance, and maintenance or production costs. The most important benefits of plant-based expression systems could be included: cost effective of the plant systems, no contamination of recombinant proteins derived from plants with human pathogenic microorganisms due to host-less of plants to human pathogens, easy and low cost of extraction and purification of proteins, more post-translational changes required for the stability and activity of protein by plants. For development of plant-based production of recombinant proteins, optimization of protein expression level is essential. In this regard; various factors controlling the expression of target gene at levels of transcription, translation, post-translational modifications and recombinant protein accumulation are involved. On the other hand, lower amounts of expressed recombinant proteins are serious problem limiting commercial exploitation of plants bioreactors. Thus improving the accumulation of recombinant proteins in transgenic plants is an important factor in the desirability of an expression system. In this regard, the accession of signals in C-terminal of target proteins leads to increased retention and accumulation of proteins in the endoplasmic reticulum. After production of recombinant proteins, the use of affinity tag for purification of proteins are very effective and useful, so protein purification will possible without prior notification of their biochemical properties.
Keywords: bioreactor, heterologous proteins, transgene, expression systems -
مطالعه اثر تنوع ژنتیکی در پاسخ مورفو- فیزیولوژیکی و آنتی اکسیدانی گونه های مختلف آژیلوپس به تنش خشکیاین آزمایش به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر محتوای رنگیزه های فتوسنتزی، وزن ریشه و اندام هوایی، محتوای پروتئین کل و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان آنزیمی و غیرآنزیمی در شش گونه مختلف از جنس Aegilops به همراه دو رقم گندم نان مقاوم و حساس به تنش خشکی بهعنوان شاهد، در قالب فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارهای تنش خشکی در سه سطح عدم تنش (FC=100%) ، تنش متوسط (FC=50%) و تنش شدید (FC=25%) اعمال شد. گونه های Ae. caudata، Ae. triuncialis وAe. cylindricaاز نظر صفات وزن تر و خشک ریشه در شرایط تنش نسبت به رقم شاهد مقاوم سیروان در رتبه بالاتری قرار گرفتند. بیشترین مقدار کلروفیل کل در شرایط تنش متوسط در Ae. cylindrica و Ae. umbellulata و در تنش شدید در گونه Ae. caudata مشاهده شد. در تمام گونه های مورد مطالعه به جز گونه Ae. umbellulata در اثر تنش خشکی میزان کاروتنوئید روند کاهشی نشان داد و گونه Ae. cylindrica نسبت به سایر گونه ها از بیشترین مقدار برخوردار بود. بالاترین مقدار آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در خشکی شدید در گونه Ae. crassa و رقم مقاوم Sirvanو کمترین مقدار آن در گونه Ae. neglecta مشاهده گردید. بیشترین آنزیم آسکوربات پراکسیداز در خشکی شدید در گونه های Ae. triuncialis و Ae. caudata و کمترین مقدار آن در گونه Ae. neglecta مشاهده شد. بالاترین مقدار آنزیم گایاکول پراکسیداز در گونه های Ae. triuncialis، Ae. caudata و رقم مقاوم Sirvan در تنش خشکی مشاهده شد و گونه های Ae. triuncialis، Ae. caudata و Ae. crassa بیشترین و گونه Ae. umbellulata و رقم حساس Darya کمترین مقدار آنزیم کاتالاز را در خشکی شدید داشتند. در جمعبندی کلی، نظر به اینکه سه گونه Ae. caudata، Ae. Triuncialis و Ae. Cylindrica از نظر اغلب صفات مرتبط با تحمل خشکی ازجمله حجم ریشه، کارتنوئید و آنزیم های CAT، GPX و APX بالاترین مقدار را داشتند و هر سه گونه در ژنوم CC مشترک بودند، ازاین رو بهنظر می رسد ژنوم CC بتواند ظرفیت بالایی در برنامه های اصلاحی آینده گندم برای افزایش مقاومت به خشکی داشته باشد.کلید واژگان: آژیلوپس, آنتی اکسیدان, تنش خشکی, رنگیزه های فتوسنتزیIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:26 Issue: 2, 2018, PP 254 -267This experiment was conducted to investigate the effect of drought stress on photosynthetic pigments contents, biomass of roots and shoots, total protein content and antioxidant enzymes activity and non-enzymatic antioxidant of six species of Aegilops genus along with two drought resistant and susceptible wheat cultivars as checks in a factorial based on randomized complete block design with three replications. Drought stress treatments were applied at three levels of non-stress (FC=100%), moderate stress (FC=50%) and severe stress (FC=25%) conditions. Ae. caudata, Ae. triuncialis and Ae. cylindrica were ranked higher than resistance cultivar, Sirvan, as check in term of root fresh and dry weights under stresses. The highest total chlorophyll content was related to Ae. cylindrica, Ae. umbellulata and Ae. caudata in stresses. Carotenoid showed decreasing trend in all studied species except for Ae. umbellulata, and Ae cylindrica had the highest amount at both stress and non- stress conditions. The highest SOD under severe stress was observed in Ae. crassa and Sirvan as resistant cultivar. Maximum APX under severe stress was observed in Ae. triuncialis and Ae. caudata and the lowest activity was in Ae. neglecta. The highest level of GPX was observed in Ae. triuncialis, Ae. caudata and Sirvan cultivar under drought stress. Also the maximum CAT enzyme under severe stress was observed in Ae. triuncialis, Ae. caudata and Ae. crassa, respectively, and Ae. umbellulata and Darya cultivar had the lowest amount of CAT enzyme. In conclusion, because the three species Ae. caudata, Ae. triuncialis and Ae. cylindrica had the highest amounts for the traits associated with increased drought tolerance, including root volume, carotenoid, CAT, GPX and APX enzymes, and also these species were same in having CC genome. Therefore, it seems that the CC genome could have a high potential for future wheat breeding programs in increasing of drought tolerance.Keywords: Aegiliops, Antioxidants, Drought stress, Photosynthetic pigments
-
آگاهی از تنوع ژنتیکی موجود در ارقام اهلی و خویشاوندان وحشی یک گونه گیاهی، در به کارگیری آن ها در برنامه-های اصلاحی از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به اینکه بخش قابل توجهی از اراضی زیر کشت گندم در ایران در مناطق خشک قرارگرفته و اینکه گونه های گیاهی با راهبرد های مختلفی ازجمله تغییر در آنزیم های آنتی اکسیدانی، خود را با تنش های محیطی وفق میدهند، لذا مطالعه هرچه بیشتر در رابطه با شناسایی گونه های مقاوم و نیز شناخت نوع سازوکار تحملی آن ها امری ضروری است. ازاین رو و به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر محتوای رنگیزه های فتوسنتزی، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان در پنج گونه اجدادی و تکامل یافته گندم از جنس Aegilops و Triticum، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سه سطح آبیاری نرمال (100 درصد ظرفیت زراعی) ، تنش متوسط (50 درصد ظرفیت زراعی) و تنش شدید (25 درصد ظرفیت زراعی) اجرا گردید. با مقایسه میانگین داده ها بیشترین میزان فعالیت آنزیم های کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز طی تنش شدید به ترتیب با میزان افزایش 80، 34، 84 و 29 درصدی نسبت به عدم تنش مشاهده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که گونه های T. aestivum و T. urartu ازنظر فعالیت SOD، گونه Aegiliops tauschii ازنظر CAT، گونه T. durum ازنظر APX و گونه Ae. speltoides ازنظر GPX به دلیل بیشترین افزایش فعالیت آنزیم های ذکرشده در هر دو تنش متوسط و شدید جزء گونه های کاندید برای اصلاح به تحمل خشکی با مکانیسم آنتی اکسیدانی مربوطه محسوب می شوند. مقدار کلروفیل کل در شرایط تنش متوسط و شدید به ترتیب کاهش 11. 5 و 66 درصدی داشت، بااین وجود در دو گونه Aegiliops speltoides و T. durum کمترین میزان کاهش نسبت به شرایط نرمال مشاهده شد. میزان کارتنوئید با افزایش شدت خشکی کاهش یافت، اما این کاهش در گونه T. durum رخ نداده بلکه با شدت تنش بر میزان کارتنوئید که یک آنتی اکسیدان غیرآنزیمی نیز محسوب می شود افزوده شد.کلید واژگان: آنتی اکسیدان, آسکوربات پراکسیداز, تنش خشکی, کاتالاز, سوپراکسیددیسموتازIntroductionPerception of the genetic diversity in domesticated and wild relatives of a plant species is important for their use in breeding programs. Considering that a large part of wheat cropping fields in Iran is located in arid and semi-arid areas, and that plants adapt to environmental stresses with different strategies, such as changes in antioxidant enzymes. Therefore, it is necessary to study more about the resistant species and the recognition of their mechanism of tolerance.Materials and methodsIn order to investigate the effect of drought stress on the content of photosynthetic pigments, fresh and dry biomass of roots and shoots and antioxidant enzymes activity in five ancestral and cultivated species of Aegilops and Triticum (Aegiliops tauschii ،Aegiliops speltoides ،Triticum aestivum ، Triticum urartu و Triticum durum), a factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications at three levels of normal irrigation (100% FC), medium stress (FC 50%) and severe stress (FC% 25).Results and discussionBy mean comparing, the highest activity of CAT, SOD, APX and GPX was observed in severe stress compared to non-stress condition, with an increase of 80, 34, 84 and 29%, respectively. The results showed that the species T. aestivum and T. urartu in terms of SOD, Ae. tauschii for CAT, T. durum for APX and Ae. Speltoides in terms of GPX are considered as candidate species for drought tolerance breeding due to the highest activity of mentioned enzymes in both stresses. Total chlorophyll decreased in moderate and severe stresses by 11. 5 and 66%, respectively, however, the two species Ae. speltoides and T. durum showed the lowest reduction compared to normal condition. The carotenoid, which is a non-enzymatic antioxidant, decreased with increasing of drought severity. Not only this reduction was not occurred in T. durum, but also it increased with drought severity. Positive correlation (0. 60) was observed between the amount of carotenoid and GPX activity under stress conditions in contrast to non-stress condition. Root dry weight showed a positive correlation (0. 81) with APX enzyme under stress conditions. However, in non-stress condition, this correlation was not significant.ConclusionsThe highest activity of studied enzymes was observed in severe stress compared to non-stress condition. T. aestivum and T. urartu in terms of SOD, Ae. tauschii for CAT, T. durum for APX and Ae. Speltoides in terms of GPX are considered as candidate species for drought tolerance breeding due to the highest activity of mentioned enzymes in both stresses. Total chlorophyll decreased in moderate and severe stresses by 11. 5 and 66%, respectively, however, the two species Ae. speltoides and T. durum showed the lowest reduction compared to normal condition. The carotenoid, which is a non-enzymatic antioxidant, decreased with increasing of drought severity. Not only this reduction was not occurred in T. durum, but also it increased with drought severity.Keywords: Antioxidant, Ascorbate peroxidase, Catalase, Drought stress, Superoxide dismutase
-
بخش های مختلف گیاه دارویی مامیران کبیر (Chelidonium majus L.) حاوی ترکیبات متعدد آلکالوئیدی مهم مانند چلیدونین، کلریترین، سنگوئینارین- بربرین است. سنگوئینارین یک بنزوفنانتریدین چهار عضوی می باشد که به طور گسترده در گیاهان خانواده خشخاش، فوماریاسه و سدابیان وجود دارد. این آلکالوئید بیولوژیک فعال دارای طیف گسترده ای از خواص دارویی بالقوه مفید مانند ضد میکروبی، ضد التهابی و خاصیت ضدتوموری می باشد. اولین مرحله در مسیر بیوسنتز آلکالوئید سنگوئینارین مستلزم تبدیل اس- رتیکولین به اس- اسکولرین می باشد که این واکنش مهم به وسیله آنزیم کلیدی بربرین بریج که توسط ژن BBE کد می شود، صورت می گیرد. به منظور تهیه مواد گیاهی برای جداسازی ژن و نیز بررسی میزان بیان ژن BBE (Berberine Beridge Enzyme) در چهار سطح تنش خشکی شدید، متوسط، ضعیف و عدم تنش (به ترتیب با 40، 55، 70 و 100 درصد ظرفیت زراعی) در سه اندام ریشه، ساقه و برگ، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. جهت جداسازی cDNA کدکننده آنزیم BBE استخراج RNA از بافت ریشه و برای بررسی بیان ژن مذکور، استخراج RNA از ریشه، ساقه و برگ انجام شد. cDNA کدکننده آنزیم BBE از بافت ریشه با طول تقریبی 1500 جفت باز جداسازی و با موفقیت در پلاسمید PTG19-T درج و در سلول های مستعد شده E. Coli همسانه سازی شد. نتایج توالی یابی نشان داد که ژن جداسازی شده با طول 1441 جفت باز، زنجیر پپتیدی به طول 483 اسیدآمینه را کد می کند. زنجیر پپتیدی BBE حاصل، دارای موتیف NX (S/T) به عنوان جایگاه های گلیکوزیلاسیون،flavin binding domain (برای اتصال هیستیدین فلاوینه شده) ، موتیف اسید آمینه ای SGGH و دنباله Glu که نقش کاتالیتیکی مهمی در تشکیل پل بربرین در آنزیم های فلاووپروتئینی دارد، بود. بر اساس نتایج مقایسه میانگین، بیشترین و کمترین میزان بیان این ژن به ترتیب در بافت ریشه تحت خشکی ضعیف (FC=70%) و در برگ و ساقه در شرایط عدم تنش (FC=100%) حاصل شد. در جمع بندی کلی می-توان نتیجه گرفت که اعمال تنش خشکی ضعیف، سبب افزایش بیان ژن BBE می شود و شاید از این طریق بتوان به تولید سنگوئینارین بیشتری در این گیاه دست یافت.کلید واژگان: تنش خشکی, ژن BBE, سنگوئینارین, مامیران کبیرJournal of Genetics, Volume:13 Issue: 3, 2018, PP 343 -352Different parts of the greater celandine herb contain important alkaloids such as chelodonin, chloritin, sanguinarine, and berberine. Sanguinarine is a four-member benzofenanthridine that is widely found in Papaveraceae, Fumariaceae and Rutaceae. This biologically active alkaloid, singuainarin, has a wide range of potentially useful pharmacological properties, such as anti-microbial, anti-inflammatory, and anti-tumor. The first step in biosynthesis pathway of sanguinarine alkaloid requires the transformation of S-reticulin to S-skolorine, which catalyzes by berberine beridge enzyme encoded by the BBE gene. In order to prepare plant materials for gene isolation, and the expression of BBE gene in four drought levels including severe, moderate, weak stress and non stress (40, 55, 70 and 100% field capacity, respectively) in three organs, root, stem and leaf, an factorial experiment was carried based on completely randomized design with three replications. RNA was extracted from root, stem and leaf to isolate the cDNA encoding BBE enzyme and study the gene expression. The cDNA encoding BBE enzyme with approximate length of 1500 bp was isolated from root and successfully integrated into PTG19-T plasmid and cloned at E. coli. The sequencing results showed that the isolated gene with a length of 1441 bp could translate to a peptide chain with 483 amino acids. The predicted BBE peptide chain had NX(S/T) motif as glycosylation sites, the flavin binding domain for the binding of flavinated histidine, SGGH motif, and the Glu sequence which plays an important catalytic role in the formation of berberine bridge in flavoprotein enzymes. Based on the mean comparison results, the highest and lowest expressions of this gene were obtained on root under weak drought stress (FC 70%) and on leaf and shoot under non-stress condition (100% FC), respectively. In general, it can be concluded that the weak drought stress can increase the BBE gene expression, and possibly this could result in higher production of sanguinarine in celandine.
-
در این تحقیق آزمایشی گلخانه ای در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار به منظور مطالعه روند تغییرات صفات رشدی و فیتوشیمیایی گیاه آویشن باغی (Thymus vulgaris L.) تحت شرایط ملایم شوری وخشکی در دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) در سال 1395 انجام پذیرفت. تیمارهای مورد استفاده شامل تنش خشکی (50% F. C) ، تنش شوری (100 mM NaCl) و تیمار شاهد (100% F. C) بودند. صفات وزن تر و خشک اندام هوایی، تعداد شاخه فرعی، قطر شاخه اصلی، قطر شاخه فرعی، ارتفاع گیاه، وزن تر و خشک ریشه، طول ریشه، میزان کلروفیل و محتوی نسبی آب برگ (RWC) بعد از اتمام دوره تنش در گیاهان هر سه تیمار اندازه گیری شدند. همچنین میزان فنل ، فلاونوئید کل و آنتوسیانین در سه اندام برگ، ساقه و ریشه به روش اسپکتروفتومتری تعیین گردید. نتایج آماری نشان داد که تنش های خشکی و شوری اثر معنی داری بر تمام صفات مورفولوژیک، به جز وزن خشک اندام هوایی و تعداد شاخه فرعی داشتند؛ به طوری که تحت تنش خشکی ارتفاع گیاه، قطر شاخه اصلی، قطر شاخه فرعی، وزن خشک ریشه، وزن تر ریشه و وزن تر اندام هوایی در مقایسه با شرایط عدم تنش کاهش یافتند. نتایج نشان داد که نوع تنش اثر معنی داری بر میزان فلاونوئید و فنل کل در برگ و ساقه داشته است. در مقابل، اختلاف معنی داری بین تنش های مختلف از نظر فلاونوئید و فنل کل ریشه وجود نداشت. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که تحت تنش خشکی میزان فنل و فلاونوئید کل برگ ،در مقایسه با شرایط عدم تنش افزایش پیدا کرد. در جمع بندی این تحقیق مشخص شد که شوک های ملایم خشکی و شوری سبب افزایش متابولیت های ثانویه در آویشن باغی شدند ولیکن تاثیر تنش شوری در افزایش میزان متابولیت های ثانویه در مقایسه با تنش خشکی کمتر بود.کلید واژگان: آویشن باغی, خشکی, شوری, صفات رشدی, متابولیت های ثانویهIn order to evaluation of phytochemical and growth changes from Thymus vulgaris L. under moderate abiotic stresses, an experiment was carried out at Imam Khomeini International University in a completely randomized design with three replications during 2016. The treatments consisted of drought (50% FC), salinity (100 mM NaCl) and non-stress control (100% FC). Root fresh weight, root dry weight, root length, main branch diameter, sub-branch diameter, sub-branch number, shoot dry weight, shoot fresh weight, plant height, relative water content and chlorophyll content were measured. Also, total phenols, flavonoids and anthocyanins were assayed in leaves, roots and stems by using spectrophotometer. Statistical analysis showed that drought and salinity had significant effects on morphological traits, except for shoot dry weight and number of lateral branches. Generally, morphological traits affected by drought stress in compared with non-stress condition; so that, plant height, main branch diameter, lateral branch diameter, root dry weight, root fresh weight and shoot fresh weight decreased under drought stress compared to non-stressed plants. Analysis of variance showed that stresses had significant effects on leaf and stem flavonoids and phenol contents. By contrast, there was no significantly difference between drought and saline stresses in terms of total flavonoids and phenol of roots. Mean comparisons showed that the amount of leaf phenols and flavonoids increased under drought stress in compared with non-stress condition. In conclusion, this study showed that drought and salinity were increased secondary metabolites in thyme, but the effect of salinity in increasing of secondary metabolites was lower than drought stress.Keywords: Drought, Salinity, Secondary metabolites, Thymus vulgaris L
-
مامیران کبیر (Chelidonium majus L.) حاوی ترکیبات آلکالوئیدی مهم از جمله سنگوئینارین است. سنگوئینارین یک آلکالوئید فعال دارای خواص دارویی بالقوه ضدمیکروبی، ضدالتهابی و ضدتوموری می باشد که به طور گسترده در گیاهان خانواده خشخاش وجود دارد. در این تحقیق جداسازی و تعیین توالی cDNA کد کننده آنزیم (s) -cis-N-methylstylopine 14-hydroxylas (MSH) در مامیران کبیر به عنوان یکی از آنزیم های کلیدی مسیر تولید سنگوئینارین انجام شد. سپس تغییرات بیان ژن cmMSH در سه اندام ریشه، برگ و ساقه در چهار سطح شوری (صفر، 25، 50 و100 میلی مولار) به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی بررسی شد. در پژوهش حاضر cDNA کد کننده آنزیم cmMSH از بافت ریشه جداسازی، با موفقیت در ناقل پلاسمیدیPTG19-T درج و سپس در باکتری E. coli همسانه سازی شد. پس از تایید همسانه های نوترکیب با روش PCR، پلاسمید باکتری های نوترکیب استخراج و قطعه ژنی توالی یابی شد. قطعه توالی یابی شده دارای 784 نوکلئوتید با یک چارچوب قرائت باز 261 اسیدآمینه ای بود و مشخص گردید پروتئین حاصل با داشتن دامین های کارکردی helix K region، heme-binding region و aromatic region متعلق به خانواده پروتئینی Cytochrome-P450 می باشد. در درخت فیلوژنی، توالی پروتئینی ژن cmMSH جداسازی شده بیشترین شباهت را با آنزیم methylstylopine 14-hydroxylase گیاه خشخاش داشته است. مقایسه میانگین بیان نسبی ژن نشان داد که شوری50 میلی مولار بیشترین تاثیر را بر افزایش بیان ژن cmMSH در بافت ریشه دارد. همچنین بررسی الگوی تغییرات بیان ژن نشان داد که با افزایش سطح شوری تا 50 میلی مولار، بیان ژن cmMSH در دو اندام برگ و ریشه زیاد شده و با افزایش شدت شوری به 100 میلی مولار میزان بیان ژن به مقدار 35 درصد در هر دو اندام کاهش یافت.کلید واژگان: آنزیمcmMSH, بنزیل ایزوکوئینولین ها, سنگوئینارین, شوری, مامیرانThe greater celandine (Chelidonium majus L.) contains important alkaloids such as Sanguinarine. Sanguinarine is an active alkaloid with potentially antimicrobial, anti-inflammatory and anti-tumor properties that is widely found in plants of Papaveraceae family. In this research, the isolation and sequencing of (s)-cis-N-methyl stylopine 14-hydroxylas (MSH) coding gene was performed as one of the key enzymes in Sanguinarine pathway from celandine. Then, the changes in cmMSH gene expression were investigated in roots, leave and stems at four salinity levels (0, 25, 50, and 100 mM) in a factorial experiment based on completely randomized design. In the present study, the cDNA encoding MSH enzyme was isolated from root and successfully integrated into PTG19-T plasmid and cloned at E. coli. After confirmation of recombinant clones by PCR, plasmids of recombinant bacteria were extracted and the gene segment sequenced. The sequenced segment had 784 nucleotides with an open reading frame of 261 amino acids which the derived protein with functional domains including helix K region, heme-binding region and aromatic region belonged to the Cytochrome-P450 protein family. In the phylogeny tree, the protein sequence of isolated cmMSH gene had the most similarity with methylstylopine 14-hydroxylase enzyme of poppy species. Mean comparison of gene relative expression showed that 50 mM salinity had maximal effect on increasing of cmMSH gene expression in root tissue. Also, the expression pattern showed that with increment the salinity up to 50 mM, the expression of cmMSH gene increased in leaves and roots, but with increment the salinity to 100 mM the gene expression decreased 35% in both tissues.Keywords: Benzylisoquinoline, Celandine, cmMSH, Salinity, Sanguinarine
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.