فرج الله شهریاری
-
پسته یکی از مهم ترین محصولات باغی است که به دلیل دوپایه بودن و هتروزیگوسیتی بالا، دارای تنوع ژنتیکی زیادی است، از این رو شناسایی تنوع ژنتیکی موجود در بین ژنوتیپ های پسته در جهت اصلاح و تولید ارقام مقاوم به پسیل اهمیت ویژه ای دارد. پسیل پسته یکی از مهم ترین آفات درخت پسته است که پوره و حشرات بالغ این آفت با مصرف شیره گیاه سبب افزایش میزان پوکی، عدم خندانی و همچنین کاهش عملکرد می شود. در این پژوهش چندشکلی های تک نوکلیوتیدی و حذف و اضافه کوچک در چند رقم ایرانی پسته حساس (اکبری، کله قوچی، احمدآقایی، ممتاز) و مقاوم (بادامی زرند، حاج عبداللهی، ایتالیایی، سرخس) به پسیل مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا خوانش ها با ژنوم مرجع هم ردیف شدند و سپس چندشکلی های تک نوکلیوتیدی و حذف و اضافه های کوچک مشخص شدند. درصد هم ردیفی خوانش ها با ژنوم مرجع بالای 96 درصد بود که نشان دهنده کیفیت بالای هم ردیفی بود. ارقام حساس به ترتیب دارای 2920688 و 701109 و ارقام مقاوم دارای 2919898 و 701000 چندشکلی تک نوکلیوتیدی و حذف و اضافه کوچک بود. در مجموع، نتایج تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که تنوع ساختاری و چندشکلی تک نوکلیوتیدی و حذف اضافه کوچک ژنوم در ارقام حساس بیشتر از ارقام مقاوم است.
کلید واژگان: پسته, تنوع نوکلئوتیدی, توالی یابی کل ژنوم, مقاومت به آفت, GATKPistachio is one of the most important crops that have a large genetic diversity due to its dicotyledonous and high heterozygosity, so identifying these genetic differences is of particular importance for breeding and production of psyllid-resistant pistachio cultivars. Pistachio psyllid is one of the most important pests of the pistachio tree. The nymphs and adult insects of this pest increase the amount of porosity, and reduce yield and lack of laughter, by consuming plant sap. In this study, single nucleotide polymorphisms (SNP) and small indels were investigated in Iranian pistachio sensitive cultivars (Akbari, Kalehghoochi, Ahmad Aghaei, Momtaz) and resistant cultivars (Badami Zarand, Haj Abdollahi, Italian, Sarakhs) to psyllids. The readings were first aligned with the reference genome, and then single-nucleotide polymorphisms and deletions, and small indels were identified by the GATK toolkit. The percentage of alignment of the readings with the reference genome was above 96%, which indicated the high quality of alignment. Sensitive cultivars had 2920688 and 701109 and resistant cultivars had 2919898 and 701000 SNP and small indels, respectively. In general, the results of data analysis showed that the structural and polymorphic diversity of mononucleotides and the small indels are greater in susceptible cultivars than in resistant cultivars.
Keywords: Pistachio, Nucleotide diversity, Pest resistance, Whole genome sequencing, GATK -
آفتابگردان (Helianthus annuus L.) گیاهی است از خانواده کلاهپرک سانان که بیشتر برای استحصال روغن خوراکی کشت می شود. قارچ اسکلروتینیا (Sclerotinia sclerotiorum) یکی از بیمارگرهایی با پراکندگی وسیع در مزارع آفتابگردان است که در صورت فراهم بودن شرایط محیطی مناسب، باعث از بین رفتن کل محصول می شود. استفاده از ژنوتیپ های مقاوم به بیماری، یکی از اقتصادی ترین روش های کنترل آن است. در این مطالعه، بیان ژن های PDF1.2(ژن دفاعی)، HaZFHD (فاکتور رونویسی) و HaPP2C (موثر در مسیر انتقال پیام دفاعی) در ژنوتیپ های 8A*/LC1064C (جزیی مقاوم) و SDR19 (حساس) آفتابگردان، بعد از آلودگی با جدایه ی (A37) قارچ عامل بیماری، با تکنیک PCR در زمان واقعی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که پس از مایه زنی با قارچ، بیان این ژن ها در ژنوتیپ جزیی مقاوم (8A*/LC1064C)، زودتر از ژنوتیپ حساس (SDR19) افزایش یافته است. افزایش نرخ بیان ژ ن های مورد بررسی در لاین جزیی مقاوم، احتمالا حاکی از نقش موثر آن ها در مقاومت جزیی آفتابگردان به قارچ عامل بیماری پوسیدگی یقه ساقه است. نتایج این پژوهش می تواند در برنامه های به نژادی آفتابگردان برای تولید ارقام مقاوم به بیماری اسکلروتینیا مفید واقع شود.
کلید واژگان: ژن PDF1, 2, قارچهای نکروتروف, گیاهان دانه روغنی, مقاومت جزئی, Sclerotinia sclerotiorumSunflower (Helianthus annuus L.) from Asteraceae family is one of the most important crops grown mainly for edible oil. Sclerotinia is one of the fungi pathogens widely distributed in sunflower farms leading to totally yield losses under the favorable environmental conditions for the pathogen. The use of resistant genotypes is potentially one of the economically useful methods for its control. In this study, the expression pattern of genes PDF1.2 (defence related gene), HaZFHD (transcription factor) and HaPP2C (effective in defence signal transduction) was investigated in sunflower susceptible (SDR19) and partially resistant (8A*/LC1064C) lines after inoculation with Sclerotinia fungal isolate A37 via Real Time PCR technique. Results revealed that the expression of studied genes has significantly increased in an earlier time in partially resistant (8A*/LC1064C) line compared to susceptible (SDR19) one. Increased expression level of studied genes proves their potential role in resistance of sunflower to Sclerotinia basal stem rot disease. The findings of this study can be useful in sunflower breeding programs for producing cultivars resistant to Sclerotinia stem rot disease.
Keywords: Necrotrophic fungi, PDF1.2, oil seed crops, partially resistant, Sclerotinia sclerotiorum -
در پژوهش حاضر اسانس گیاهان زیره سبز (Cuminum cyminum)، آویشن شیرازی (Zataria multiflora) و دو عصاره ی اتانولی گیاهان کندل (Dorema ammoniacum) و چویل (Ferulago angulata) در مقایسه با یک پپتید نوترکیب کایمری (لاکتوفرسین-لاکتوفرامپین) که از مهمترین اجزا ضد میکروبی شیر شتر می باشد جهت مهار عوامل بیماریزای قارچ خوراکی تکمه ای سفید، شامل باکتری Pseudomonas tolaasii و قارچ Trichoderma harzianum مورد ارزیابی قرار گرفتند. اسانس گیری با استفاده از کلونجر و عصاره ها با استفاده حلال متانول 80 درصد و با روش خیساندن بدست آمد. پپتید نوترکیب کایمری از سلول های کلیه جنین انسان (HEK 293) استحصال شد. خصوصیات ضد باکتریایی و قارچی ترکیبات مورد آزمایش به ترتیب با استفاده از روش دیسک و اختلاط با محیط کشت بررسی گردید. حداقل غلظت بازداندگی (MIC) و حداقل غلظت کشندگی برای باکتری (MBC) و قارچ (MFC) محاسبه شد. تمام آزمایش ها با سه تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی انجام پذیرفت. نتایج ارزیابی های ضد باکتریایی نشان داد که پپتید کایمری، در غلظت 20 میکروگرم بر میلی لیتر بیشترین عملکرد را با میانگین قطر هاله بازدارنده 2/32 میلی متر در بین ترکیبات مورد بررسی داشت و بعد از آن اسانس زیره سبز و عصاره کندل به ترتیب با هفت و شش میلی متر دارای بیشترین اثر ضد باکتریایی بودند. نتیجه اثرات ضد قارچی ترکیبات مورد آزمایش در مدت زمان هفت روز نشان داد که اسانس های گیاهان زیره سبز و آویشن شیرازی بطور کامل از رشد قارچ T. harzianum جلوگیری کردند و بعد از آن عصاره گیاهان کندل و چویل با میانگین رشد کلنی قارچ به میزان 26 و 66/60 میلی متر بیشترین اثر ضد قارچی را دارا بودند. کمترین اثر ضد قارچی در مورد پپتید نوترکیب کایمری بدست آمد. با توجه به نتایج این پژوهش، پپتید کایمری اثرات ضد باکتریایی بیشتری در مقایسه با اسانس ها و عصاره های گیاهی دارا بود و در مقابل اسانس ها و عصاره ها در مقایسه با پپتید مورد آزمایش از توان ضد قارچی بیشتری برخوردار بودند.کلید واژگان: اثر ضد میکروبی, پپتید ضد میکروبی, Pseudomonas tolaasii, Trichoderma harzianumIntroductionThe most serious diseases of cultivated mushrooms are caused by Pseudomonas tolaasii and Trichoderma harzianum pathogens. A common method of pathogen control on farms worldwide is the application of various chemical pesticides. Many of these substances are unsafe for human and environment. The interest in discovering and developing natural antimicrobials has significantly increased due to consumer preferences for foods that are free of chemical residues. So, a major challenge for mushroom growers is to control diseases with alternative compounds such as essential oils and plant extracts. Antimicrobial peptides (AMPs) were also known as potential antibiotic and considered as a new antimicrobial agents. In the present study, the antibacterial and antifungal potential of essential oils, plant extracts and a recombinant peptide were investigated for their pathogenicity. For this purpose, the essential oils of Cuminum cyminum and Zataria multiflora and the plant extracts of Dorema ammoniacum and Ferulago angulata and a recombinant peptide were evaluated for their antimicrobial and antifungal effects on the P. tolaasii and T. harzianum pathogens.Materials and MethodsIn this study, essential oils of C. cyminum and Z. multiflora were extracted by hydrodistillation in a Clevenger-type apparatus. The plant extracts (D. ammoniacum and F. angulata) were prepared using maceration method. Recombinant peptides (Lactoferricin-Lactoferrampin) were produced from Adherent Human Embryonic Kidney 293 (HEK293). The antifungal properties of essential oils, plant extract and AMPs were studied on growth inhibition. Antibacterial activity of substances were tested against P. tolaasii via disk-diffusion method respectively. Minimum inhibitory concentration (MIC), Minimum bactericidal concentration (MBC) and Minimum fungicidal concentration (MFC) to the compounds were studied. All treatments were considered in a completely randomized block design with three replicates.ResultsThe results of the antibacterial evaluations showed that the Chimera peptide have remarkable activity against pathogenic bacteria with a mean diameter of the zone inhibition region of 32.2mm, followed by C. cyminum and D. ammoniacum extracts with mean values of 7 and 6 mm respectively. Regarding to antifungal activity of substances isolated from above material, it was found that essential oils of C. cyminum and Z. multiflora completely prevent the growth of T. harzianum, followed by D. ammoniacum and F. angulate with maen values of 26 and 60.6 mm respectively. The lowest antifungal activity was observed for chimera peptide.DiscussionThe cultivated button mushroom is one of the most extensively cultivated mushroom in the world. The most serious diseases of cultivated mushrooms are caused by P. tolaasii and T. harzianum pathogens. The results of our study showed that the C. cyminum and D. ammoniacum have remarkable activity against pathogenic bacteria. Plant extracts, essential oils and their components have demonstrated strong fungistatic and antibacterial effects against pathogenic fungi and bacteria on cultivated mushrooms. Modes of action of essential oils in their interaction with bacteria have been quite revealed. It has been assumed that Thymol changes the permeability of cytoplasmic membrane of Gram-positive bacteria, acting as a proton exchanger, decreasing the pH gradient and causing a collapse of the proton motive force and eventually cell death. Regarding to antifungal activity, our results also showed that essential oils of C. cyminum and Z. multiflora completely prevent the growth of T. harzianum, followed by D. ammoniacum and F. angulate. One of the possible action mechanisms proposed that fungal growth may be reduced or totally inhibited due to monoterpenes present in essential oils which could increase the concentration of lipidic peroxides such as hydroxyl, alkoxyl and alkoperoxyl radicals and so bring about cell death. According to another mechanism, the essential oils would act on the hyphae of the mycelium, provoking exit of components from the cytoplasm, the loss of rigidity and integrity of the hypha cell wall, resulting in its collapse and death of the mycelium. In our study, a camel recombinant chimeric lactoferricin + lactoferrampin peptide was also tested for its antimicrobial activity. Our result showed that this recombinant peptide have remarkable activity against pathogenic bacteria. The details of the antibacterial mechanism for this recombinant peptide still are unknown. However, amino acid profile, sequence orientation and structural conformation of cationic peptides are the main features which make these peptides capable to inhibit bacterial growth by disrupting of the bacterial cell membrane. As a general results it can be concluded that natural plant-derived antimicrobial as well as recombinant peptides can be used as alternatives to synthetic pesticides, however, further studies on safety and toxicity of these substances should be carried out before use.ConclusionIn summary, this study shows that essential oils and plant extracts isolated from above plant material have remarkable antifungal activities against T. harzianum, while the chimera peptide showed complete inhibition against P. tolaasii. Thus all of these substance could become alternative to synthetic antimicrobial compounds for control of mushroom pathogens. However, further studies on safety and toxicity of these substances should be carried out before use.Keywords: Antibacterial effect, Antifungal effect, Antimicrobial peptides, Pseudomonas tolaasii, Trichoderma harzianum
-
اهداف: آفتابگردان (Helianthus annuus L.) عمدتا برای استحصال روغن خوراکی کشت می شود و قارچ اسکلروتینیا اسکلروتیوروم (Sclerotinia sclerotiorum) یک عامل بیماری زا در مزارع آفتابگردان است. هدف پژوهش حاضر شناسایی نشانگرهای مولکولی (SSR) مرتبط با مناطق ژنومی دخیل در مقاومت به بیماری پوسیدگی اسکلروتینیایی یقه ساقه در آفتابگردان روغنی با استفاده از تجزیه همراهی بود.مواد و روش هادر پژوهش تجربی حاضر 100 لاین خالص آفتابگردان روغنی کشت داده شدند. درصد پیشرفت آلودگی قارچی بعد از 4، 8 و 12 روز، وزن 100 دانه گیاه آلوده نشده و آلوده شده، عملکرد گیاه آلوده نشده و آلوده شده، افت وزن 100 دانه و افت عملکرد ارزیابی شدند. پروفایل مولکولی ژرم پلاسم مورد مطالعه با 30جفت آغازگر ریزماهواره تهیه شد. تجزیه ساختار ژنتیکی جمعیت با روش بیزین صورت گرفت.یافته هابیشترین ضریب تغییرات به ترتیب مربوط به افت عملکرد (86/41%) و افت وزن (78/48%) و کمترین آن به ترتیب مربوط به درصد پیشرفت آلودگی بعد از 8 و 12 روز (26/47 و 20/44%) بود. براساس مدل خطی مخلوط (MLM) 6 نشانگر ریزماهواره مرتبط با صفات در سطح احتمال 0/01≤p شناسایی شدند. بیشترین تعداد نشانگر مرتبط با صفت درصد پیشرفت آلودگی بعد از 8 روز بود. نشانگرهای P733، P807 و P1256 همزمان با سه صفت مرتبط بودند.نتیجه گیریچهار لاین RHA274، H100A-83HR4، B45-03 و لاین ایرانی با کد 28 با منشا ژنتیکی متفاوت و سطوح بالای مقاومت شناسایی شدند. براساس مدل خطی عمومی (GLM) و مخلوط به ترتیب 24 و 15 نشانگر SSR با صفات مورد نظر ارتباط دارند. نشانگرهای P733، P807 و P1256 همزمان با سه صفت مرتبط هستند.کلید واژگان: آفتابگردان, نشانگرهای مولکولی, عدم تعادل پیوستگیAimsSunflower (Helianthus annuus L.) is mainly cultivated for the extraction of edible oil, and Sclerotinia sclerotiorum is a pathogen in sunflower fields. The aim of this study was to indetify markers associated with resistance to Sclerotnia Scleritiorum diseases in sunflower, using association analysis.Materials and MethodsIn the present experimental research, a population including 100 lines of oily sunflower was cultivated. Traits such as contamination progress after 4, 8, and 12 days, 100 seeds weight of contaminated and non-contaminated plants, contaminated and non-contaminated plant yield, 100 seeds weight loss, and yield loss were studied. The molecular profiles of germplasm were prepred with 30 microsatellite primer pairs. Genetic structure analysis of population was performed based on Bayesian model. Findings: The highest coefficient of variation was related to the yield loss (86.41%) and weight loss (78.48%), and the lowest was contamination progression after 8 and 12 days (26.47% and 20.44%), respectively. Based on the mixed linear model (MLM), 6 microsatellite markers related to traits were identified at the level of p≤0.01. The highest number of markers was associated with contamination progression after 8 days. The P733, P807, and P1256 markers were simultaneously associated with 3 traits.ConclusionFour lines including RHA274, H100A-83HR4, B45-03, and Iranian line with code 28 were identified with different genetic origins and high resistance levels. According to the general linear model (GLM) and MLM, 24 and 15 SSR markers are related to the traits, respectively. The P733, P807, and P1256 markers are simultaneously associated with 3 traits.Keywords: Sunflower, Molecular Markers, Linkage Disequilibrium
-
آفتابگردان (Helianthus annuus L.) یکی از گیاهان دانه روغنی است. پوسیدگی طوقه یکی از مهمترین بیماری های آفتابگردان در دنیا می باشد که در شرایط محیطی مناسب باعث از بین رفتن کل محصول می شود. در این مطالعه به منظور تجزیه ارتباطی صفات مهم زراعی و مقاومت به قارچ اسکلروتینیا (Sclerotinia sclerotiorum) تعداد 100 لاین خالص آفتابگردان روغنی در مزرعه ای در روستای وقاصلوی سفلی از توابع شهرستان ارومیه در قالب طرح لاتیس ساده 10×10 در 2 تکرار کشت شدند. پنج بوته از هر ژنوتیپ در هر تکرار با جدایه قارچی جمع آوری شده از گیاهان آفتابگردان آلوده همان مزرعه در سال قبل تلقیح شدند. صفات درصد پیشرفت آلودگی قارچی بعد از 4، 8 و 12 روز، وزن صد دانه گیاه آلوده نشده، وزن صد دانه گیاه آلوده شده، عملکرد گیاه آلوده نشده، عملکرد گیاه آلوده شده، افت وزن صد دانه و افت عملکرد ارزیابی شدند. از طرفی پروفیل مولکولی جمعیت با 28 آغازگر مبتنی بر رتروترنسپوزن (7 جفت آغازگر IRAP و 7 جفت آغازگر REMAP) تهیه شد. تجزیه ساختار ژنتیکی جمعیت به عنوان پیش نیاز تجزیه ارتباط با روش بیزین منجر به شناسایی 2 زیر جمعیت شد. در تجزیه ارتباط بر اساس مدل خطی مخلوط (MLM)، 27 نشانگر رتروترنسپوزونی مرتبط با صفات مورد مطالعه شناسایی شدند. بیشترین تعداد نشانگر برای صفات درصد پیشرفت آلودگی بعد از 4 روز و عملکرد تک بوته گیاه آلوده شده شناسایی شد. در این مطالعه چندین مکان مشترک برای صفات مورد مطالعه شناسایی شد. وجود نشانگرهای مشترک در میان برخی صفات بررسی شده می تواند ناشی از اثرات پلیوتروپی و یا پیوستگی نواحی ژنومی دخیل در کنترل این صفات باشد. نتایج به دست آمده از این مطالعه اطلاعات ارزشمندی در زمینه مبنای ژنتیکی صفات مورد مطالعه ارائه می دهد که از این اطلاعات می توان در برنامه های مختلف و از جمله انتخاب به کمک نشانگر (MAS) در آفتابگردان استفاده نمود. می توان با توالی یابی مکان هایی که تغییرات قابل توجهی از صفات را توجیه می نمایند، ژن های کدکننده مقاومت به بیماری و صفات مهم زراعی را شناسایی نمود.کلید واژگان: آفتابگردان, ساختار جمعیت, عدم تعادل لینکاژی, نشانگرهای مولکولی, نقشه یابی ارتباطیIntroductionSunflower (Helianthus annuus L.) is one of the most important crops grown mainly for edible oil. Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary is a common and widespread pathogen of sunflower. Sclerotinia stem rot is one of the most damaging diseases of sunflower in world, causing average yield reductions of 10 to 20%. It causes total production loss under favorable environmental conditions. Hence, plant improvement projects must focus on creating of new genotypes with higher resistance against diseases. Resistance to S. sclerotiorum (Lib.) de Bary has been described as quantitatively inherited with additive and dominant gene effects. Identification of chromosome regions controlling partial resistance to sclerotinia stem rot can increase understanding about the genetic control of the diseases and developing cultivars with improved partial resistance. In this study, retrotranposon-based molecular markers associated with resistance to disease as well as some important agromorphological traits identified using general and mixed linear models in Tassel software.
Materials and MethodsA collection of 100 sunflower lines, kindly provided by several research centers in Europe, Iran and the United States, were evaluated using a 1010 simple lattice design with two replications. Each plot comprised 2 lines 5 m long, with a spacing of 65 × 25 cm between lines and plants, respectively. The experiment was conducted in 2015 at a farm in Vaghaslo-e-Sofla village on Urmia. Five plants per genotype in each replication were inoculated with a fungal isolate collected from naturally infected sunflower plants of this farm in previous year.Some resistant and agronomical traits including percentage of necrotic area after 4, 8, 12 days inoculation, 100 seeds weight of non contaminated plants, 100 seeds weight of contaminated plants, yield per plant in non contaminated plants, yield per plant in contaminated plants, 100 seeds weight loss, and per plant yield loss were measured. The genetic profile of population was prepared with 28 rerotransposon markers.
Results and DiscussionBased on molecular marker data, the studied association panel was subdivided into two subpopulations (K=2). Association analysis using mixed linear model (MLM) identified 27 loci significantly (PKeywords: Association mapping, Linkage disequilibrium, Molecular marker, Population structure, Sunflower -
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال چهاردهم شماره 1 (پیاپی 49، فروردین و اردیبهشت 1397)، صص 187 -194باکتری های اسید لاکتیک (LAB) گروهی از باکتری های گرم مثبت، بدون اسپور هستندکه عموما به عنوان ارگانیسم های ایمن در نظر گرفته می شوند.از آنجایی که این باکتری ها توانایی تولید تغییرات مطلوب را در طعم و بافت غذا دارا هستند و بنا به اهمیت لاکتوباسیل ها در سلامت انسان، شناسایی مولکولی و بررسی فیلو ژنتیکی لاکتوباسیل های جداشده از خمیرترش نمونه محلی تربت جام و المان بر اساس توالی16s RNA مهمترین هدف این مطالعه است.بدین منظور خمیرترش بر اساس خصوصیات ارگانولپتیکی (عطر و طعم) از شهرستان تربت جام جمع آوری گردید.نمونه DNA از خمیرترش آلمان به طور مستقیم استخراج گردید. پس از استخراج DNA تکثیر قطعه253جفت بازی از ژن 16s RNA ریبوزومی توسط آغازگرهای اختصاصی انجام گرفت. سپس قطعات تکثیر شده تعیین توالی شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که در موقعیت 182 و 205 به ترتیب تغییرات نوکلئوتیدی A/Cو T/C وجود دارد که در موقعیت 182 اسیدآمینه هیستیدین به پرولین و در موقعیت 208 اسید گلوتامین به کدون پایان تغییر داده شد همچنین توالی نهایی بدست آمده از نمونه تربت با طول 253 جفت باز شامل1/24 درصد آدنین، 1/22 درصد گوانین، 3/27 درصد سیتوزین و 5/26درصد تیمین بود. نتایج فیلوژنتیکی با استفاده از روش Neighbor-Joining نشان داد، که باکتری لاکتوباسیلوس پلانتاروم جدا شده ازخمیرترش نمونه محلی تربت جام کمترین فاصله ژنتیکی با آلمان، چین و هلند و بیشترین فاصله ژنتیکی با لاکتوباسیلوس پلانتاروم فرانسه دارد.کلید واژگان: اسید لاکتیک, خمیر ترش, ژن 16Sr RNA, تعیین توالیIntroductionBread is considered as one of the most important commodity which has provided human nutritional needs for several centuries. In recent decades, bread consumption has witnessed tremendous increase due to rising of other foods expenses. Cereal and bread industries has been always concerned about bread production in an industrial scale along with suitable shelf life, acceptable organoleptic properties and free from any chemical additives and preservatives. Among different methods such as addition of synthetic enzymes, gums, emulsifiers and improvers, sour dough has gained special attention besides shelf life enhancement and improvement of sensorial and nutritional features. The main role of sour dough has been prominent for fermentation and gas production in dough as a result of inclusion of Lactic Acid Bacteria (LAB) as a technology. Fluctuation of process parameters including temperature, dough yield and starter culture composition determine the sour dough quality. The main reason of sour dough application in wheat bread is flavor enhancement. Culture-based microbiological examinations have accompanied with some difficulties in accurate and precise identification of Lactobacilli. So, in recent years, in order to identify precisely, different molecular and PCR assays and gene sequencing have been applied. Thus, in present study, fragment of 253bp from 16 S rRNA gene in Lactobacillus plantarum was amplified with the help of PCR and sequenced in the next step. Also, comparison of nucleotide sequence of this region of traditional Lb. plantarum with nucleotide sequence of industrial starter (Germany) and sequences deposited in Gene Bank was evaluated.
Material andMethodsSampling: According to sensory properties, sour dough samples were collected from Torbat e jam city and industrial starter sample (sour dough) was prepared from Buker Company, Germany.
Isolation and bio chemical analysis: Ten- fold serial dilutions of samples were prepared and cultured on MRS agar. Gram positive, catalase negative isolates were considered as presumptive LAB.
Molecular Identification: DNA of isolates were extracted according to the procedure of DNA extraction kit (Thermo, K721, USA). In order to amplify the 253 bp fragment of 16S rRNA in Lb. plantarum, specific primers were designed using Primer Premier 5. PCR was performed in Biometra Thermocycler (T- personal, Germany) in 36 cycles. In the following step, PCR products were sent to Macrogen Company for sequencing.
Bioinformatics analysis: Analysis of sequencing results was conducted with the aid of bioinformatics soft wares including CLC Main work bench, Chromas Lite 2.01, MEGA 5 and BioEdit. Phylogenetic tree was designed among different isolates using Neighbor-Joining method (bootstrap=1000) in MEGA 5 software. For determination of genetic distance, Create Pairwise comparison method was used in CLC Main workbench.Results And DiscussionQuality and quantity of extracted DNA samples were confirmed by Gel electrophoresis. PCR and electrophoresis of PCR products confirmed and proved the accuracy and validity of amplified 253 bp fragment with intended primers. Comparison of Torbat and Germany nucleotide sequences demonstrated that two replacement mutations have been occurred including (A/C) and (T/C) in positions 182 and 205, respectively. These changes resulted in replacement of Histidine by Proline, and Glutamine by stop codon. Nucleotide content of 16S rRNA gene sequence in Lb. plantarum isolated from Torbat e Jam and Germany sour dough samples displayed both sequences contained 49.4% (G) and 50.6% (A). Phylogenetic results demonstrated that Lb. plantarum isolated from Torbat e Jam and Germany samples were classified in the same sub group. This implies the close phylogenetic relationship between these two lactobacilli. In order to identify Lb. plantarum, 16S rRNA gene was sequenced in sour dough samples of Germany and Belgium and phylogenetic tree showed that Lb. plantarum had the lowest genetic distance with Lb. pontis and highest one with Lb. sanfranciscensis and Lb. salivariusKeywords: lactic acid, sourdough, 16s RNA gene, DNA sequencing -
قارچ خوراکی دکمه ای سفید (Agaricusbisporus) رایج ترین قارچ خوراکی در ایران و دنیا است، اما بهدلایلی از جمله استفاده از نژادهای کم محصول وپسروی نژادی، عملکرد این قارچ درکشور کمتر از متوسط عملکرد آن در دنیا می باشد. یکی از برنامه های به نژادی،تولید نژاد F1 حاصل از آمیزش هموکاریون ها است که مستلزم در اختیار داشتن جدایه های هموکاریون می باشد. در این مطالعه ابتدا 160جدایه تک اسپور کند رشد از نژاد A15 جداسازی شد و سپس براساس ویژگی های مورفولوژیک، از بین آنها 18 نمونه بررسی و انتخاب شدند. در مرحله ی بعد، از نشانگر هم بارز ریزماهواره (SSR) جهت شناسایی هموکاریون ها استفاده شد. ده آغازگر که در نمونه های شاهد مادری دارای چندشکلی بودند برای نمونه های مورد آزمایش نیز استفاده شدند. جدایه ها براساس حضور و عدم حضور باندهای چندشکل در دو گروه کلی هتروآللیک و هموآللیک قرار گرفتند و هفت جدایه که در تمامی جایگاه های بررسی شده الگوی باندی تک باند نشان دادند به عنوان جدایه ی هموکاریون در نظر گرفته شدند. به منظور محاسبه سطح تنوع ژنتیکی بین 7 جدایه هموکاریون به دست آمده، ماتریس فاصله ژنتیکی با استفاده از نرم افزار NTSYSpcمحاسبه شد و دندروگرام مربوطه ترسیم گردید. تشابه ژنتیکی جفت نمونه ها بین 17/0 تا 67/0متغیربود. در مرحله ی بعد نمونه های شماره 4 و 8 با بیشترین فاصله ژنتیکی نسبت به سایر نمونه ها جهت تشکیل هیبرید در تلاقی شرکت داده شدند. نتیجه این تلاقی، تولید هیبرید N1 بود که با افزایش ناگهانی در رشد و تولید میسلیوم هوایی در محل الحاق همراه بود که در مقایسه با والدهای هموکاریون، سرعت رشد بیشتری داشت. در ادامه، جهت تایید مولکولی هیبرید حاصل، واکنش PCR-SSR با استفاده از یک پرایمر (AbSSR 45) انجام گرفت. همانطور که انتظار می رفت در هیبرید N1 همانند نمونه ی شاهد هتروکاریون، دو باند قابل امتیازدهی حاصل شد که نشان دهنده ی وجود دو هسته ی غیرخواهری در هر واحد سلولی آن می باشد. نتایج نشان دادند که با استفاده از نشانگر SSR می توان با احتمالی بیش از 8/99 درصد نسبت به قطعیت هموکاریونی پس از اجرای آزمایش با 10 آغازگر دست یافت و به این ترتیب از آنها در برنامه های اصلاحی جهت تولید هیبرید بهره برد.کلید واژگان: تنوع ژنتیکی, تنوع مورفولوژیکی, نشانگر هم بارز, هتروکاریونIntroductionEdible white button mushroom (Agaricusbisporus) is the most common edible mushroom in Iran and the world. The yield of this mushroom is less than the average of yield in the world because of strain degeneration and using strains with low yield. Most of the current hybrids are either identical or very similar to the first hybrids. Ongoing breeding programs are exploiting the variability in Agaricus germplasm to produce new varieties with better traits including higher yield and resistance to biotic and abiotic stresses. One of the breeding programs is F1 production from parental homokaryons crossing. These homokaryonsis were isolated among germinated basidiospores on the culture media. During the last decades, various molecular markers based on nucleic acid polymorphisms (such as Restriction Fragment Length Polymorphism, Random Amplification of Polymorphic DNA, Amplified fragment of Length Polymorphism, Inter Simple Sequence Repeat, Simple Sequence Repeat markers) have been used to differentiate homokaryons and heterokaryons. Microsatellites consist of short tandem repeat motifs distributed throughout the genome. Microsatellites are usually highly polymorphic due to a high degree of variation in the number of repeats among individuals. Microsatellite markers are multiallelic and co-dominant and thus tend to be more informative than other marker systems. Microsatellite markers have been widely developed in animals and plants and more recently in fungal species. The presence of microsatellites in the genome of A. bisporus was previously reported.Materials And MethodsIn this research, 160 germinated basidiospores were collected from commercially cultivated strain A15 and they were grown on compost extract agar (CEA). The mycelial growth rate of these160 isolates was evaluated at 25°C on CEA medium. 18 isolates with slow growing rate were selected from 160 isolates. In the next step, co-dominant SSR markers were used to homokaryons detection. Ten SSR primers showed polymorphism in parental control samples that were used to this experiment. The isolates were divided into two general homoallelic and heteroallelic groups and seven isolates from homoallellic group, which showed one-band pattern, characterized as putative homokaryon. Genetic similarity was calculated by NTSYSpc software version 2.02 e using UPGMA method. In the next step of experiment, the isolates (4 and 8) had minimum genetic similarity that was crossed to produce hybrid. In order to confirm the hybrid formation, PCR-SSR reaction with a primer (AbSSR 45) was performed.Results And DiscussionsBasidiospores were collected and allowed to germinate on CEA medium. Putative homokaryons were different in colony morphology and growth rate compared to the original heterokaryons. Mycelium samples showed different colony morphology including tomentose, apprised and strandy mycelium. Different growth rate can be affected by genetic factors in nucleus and mitoconderia. After four weeks, mycelium browning was appeared in liquid compost extract medium and created a disturbance in DNA extraction. To solve this problem, DNA was extracted from three-week old mycelium. Mycelium browning may cause by phenolic compounds produced by mycelium and enzymes that catalyze melanin biosynthesis reactions. Ten primers were used to homokaryon isolation. These primers were situated on the 9 linkage groups of 13 haploid chromosomes. Seven isolates were distinguished as putative homokaryon that showed one-band in all primers on the gel electrophoresis. The results of genetic similarity calculation showed that this index was variable between 0.17 to 0.67in 7 homokaryon isolates and the minimum genetic similarity (0.17) was observed between isolates 4 and 8. These two isolates were crossed and the result of this crossing was N1 hybrid. Also, other homokaryon isolates were crossed and mating incompatibility was observed in some of them. According to these observations, it is suggested that in future studies, in addition to genetic similarity, sexual incompatibility should also be considered. Hybrid N1 produced aerial mycelium and had higher growth rate in comparison to parental homokaryons and similar to heterokaryon control, had two-bands pattern. This two bands pattern indicates the presence of two non-sister nucleuse in each cells. Finally, the results showed that SSR marker can result to accurate detection of homokaryons.ConclusionsThe aim of the present study was screening homokaryon isolates of A.bisporus using SSR markers to obtain hybrid. Results showed that growth rate of homokaryon isolates were lower than the heterokaryons. Since, SSR markers were able to show high polymorphism in the isolates, thus it can be said that these markers are suitable to homokaryon screening. Final result of this study is N1 hybrid that can compare to commercially cultivated strains.Keywords: Genetic variation, Morphological variation, Heterokaryon, Codominant marker
-
عناب (Zizyphus jujuba Mill.) به عنوان یک میوه ارزشمند و مقاوم به شرایط مختلف آب و هوایی در بسیاری از مناطق ایران گسترش دارد. از عناب علاوه بر صادرات بعنوان گیاه دارویی نیز استفاده می شود لذا ارزش اقتصادی قابل توجهی دارد. ارزیابی تنوع ژنتیکی در مواد گیاهی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و گام اولیه برای شناسایی و نگهداری ذخایر ژنتیکی و از اصول اولیه اصلاح گیاهان محسوب می شود. استفاده از نشانگرهای DNA از بهترین روش های موجود برای بررسی تنوع ژنتیکی می باشند. در این بررسی از نشانگر ISSR به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 31 اکوتیپ عناب جمع آوری شده از هشت استان عناب خیز کشور استفاده گردید. تعداد 13 آغازگر در واکنش PCR آزمایش شدند که شش آغازگر DNA ی الگو را بخوبی تکثیر و در بین نمونه ها چندشکلی را آشکار نمودند. از میان 84 مکان ژنی شناسایی شده، تعداد 70 مکان (83 درصد) چندشکلی نشان دادند. تجزیه خوشه ایاکوتیپ ها بر اساس ضریب تشابه دایس و به روش UPGMA انجام گرفت. در تجزیه خوشه ای، نمونه ها در سطح تشابه 85/0 در هفت گروه اصلی جای گرفتند. بیشترین تشابه ژنتیکی (95/0) بین نمونه های کلاله و درح و همچنین نوغاب و دوستیران و کمترین تشابه ژنتیکی (48/0) بین نمونه های برزادران و کنگان بدست آمد. آغازگرهای(AC)8YT و (GA)8Aمناسب ترین آغازگرها برای مطالعات بعدی تشخیص داده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که تنوع کل نمونه های کشور تقریبا در تنوع ناحیه خراسان جنوبی خلاصه شده است. همچنین در اکوتیپ های متعلق به استان های اصفهان و مازندران، سطح قابل ملاحظه ای از تنوع مشاهده شد.کلید واژگان: تنوع ژنتیکی, نشانگر مولکولی ISSR, Zizyphus jujubaIntroduction Jujube (Zizyphus jujuba Mill.) as a valuable medicinal plant and adapted to different climatic conditions is widespread in many parts of Iran. Nowadays, beside the export of its fruit, jujube is also used as an herbal medicine to treat the diseases, so it has a high economic value. Study on genetic diversity is the first step to identify and preservation of germplasm. It is also considered as the basic principles of plant breeding. DNA markers seem to be the best way in determination of the genetic diversity. Inter simple sequence repeats (ISSR) markers are highly polymorphic and combine most benefits of Simple Sequence Repeats (SSRs) and amplified fragment length polymorphism (AFLP) to the generality of random amplified polymorphic DNA (RAPD).
Materials and Methods In order to study of the genetic diversity among 31 ecotypes collected from eight Jujube-rich provinces, including South Khorasan, Razavi Khorasan, Mazandaran, Golestan, Qom, Isfahan, Lorestan and Fars. Genomic DNA was extracted by CTAB method and polymerase chain reaction (PCR) was performed with 13 ISSR primers in which six most efficient primers were selected. Cluster analysis based on Dice similarity coefficient and Unweighed Pair Group Method with Arithmetic Mean (UPGMA) was carried out and POPGENe.3.2 software was used to determine the similarity of populations with each other.
Results and Discussion 84 loci were amplified and 70 of them (83%) revealed a proper polymorphism with the size between 200 and 2000 base pair. The average number of amplified and polymorphic bands per primer was 14 and 11.6 respectively. Primers with di-nucleotide repeats produced more polymorphic bands than ones with tri-nucleotide repeats. It seems that this is due to a higher frequency of sequences containing di-nucleotide repeats in intergenic regions and higher possibility of mutation revealed in more diversity in comparison to gene coding regions. Anchored primers with 1 or 2 nucleotides at the 5 end make sure annealing only to the ends of SSRs in template DNA, so avoiding internal priming and smear formation. In addition, the anchor lets only a subset of the microsatellites to serve as priming sites. Primers (AC)8YT and (GA)8A with the higher percentage of polymorphism is recommended for further analysis. According to the cluster analysis, the ecotypes could be classified into seven main groups at the 0.85 level of genetic similarity. The most genetic similarity (0.95) was observed between ecotypes from Kalaleh and Doroh and also Noghab and Dustiran and the least genetic similarity (0.48) observed between Kangan and Borzaderan. POPGENe.3.2 software data indicated that populations of Isfahan and South Khorasan had the slightest difference while populations of Isfahan and Razavi Khorasan showed the most difference.
Conclusions In general results demonstrated that the total diversity of jujube ecotypes in Iran is summarized in the area of South Khorasan province. Given data showed that South Khorasan has been an original place of cultivation of this medicinal plant, this area could be considered as one of the important centers of jujube diversity. In addition, significant levels of diversity were observed among ecotypes belonging to Isfahan and Mazandaran provinces.Keywords: Genetic diversity, ISSR marker, Zizyphus jujuba -
کم آبی مهمترین تنش غیرزیستی است که تولید محصولات زراعی را در مناطق خشک و نیمه خشک دنیا و ایران محدود می کند. به منظور انجام مقایسات کنترل شده ابتدا پاسخ فیزیولوژیک دو ژنوتیپ متمایز MCC508 و MCC521 نخود به تنش کم آبی بررسی و سپس بیان دو ژن موثر در همان شرایط اندازه گیری شد. رطوبت نسبی برگ MCC508 به ویژه پس از 24 ساعت در حد معنی داری کمتر از MCC521 بود (05/0 ≥p). در MCC508 پایداری غشا ثبات بیشتری داشت به طوری که نشت الکترولیت و میزان تجمع مالون دی آلدئید (MDA) تقریبا ثابت بود. اما چهار روز تنش، باعث افزایش 2/1 برابری نسبت به شاهد شد. میزان تجمع پرولین چهار روز پس از تنش در MCC508 و MCC521 به ترتیب 8/16 و 4/9 میکرو مول بر گرم بافت تر برگ بود که نسبت به شاهد 1/5 و 8/3 برابر افزایش داشت. بیان نیمه کمی دو ژن Dehydrin1 و CapLEA-1 در ژنوتیپ متحمل MCC508 به ترتیب با 4 و 1/2 برابر نسبت به شاهد، افزایش معنی داری نشان داد (05/0 ≥p) و با ادامه روند تنش این افزایش ادامه داشت. بیان ژن CapLEA-1 در ژنوتیپ حساس تغییرات معنی داری نشان نداد، اما بیان ژن Dehydrin1 در ابتدا نسبت به شاهد 4/1 برابر افزایش و سپس با ادامه تنش کاهش یافت (05/0 ≥p). با توجه به نقش ژن هایDehydrin1 وCapLEA-1 در حفظ ساختار لیپیدها و غشای سلولی، پایداری تاخوردگی صحیح پروتئین ها و سم زدایی به نظر می رسد سطح بیان بالاتر و منظم تر این ژنها می تواند یکی از دلایل احتمالی تحمل بیشتر ژنوتیپ MCC508 نسبت به MCC521 در برابر تنش کم آبی باشد.کلید واژگان: تنش کم آبی, نخود, CapLEA, 1 وDehydrin 1Water deficit is the most important abiotic stress limiting crop productivity in most arid and semi-arid areas of the world and Iran. In order to achieve precise experimental comparisons, the response of chickpea genotypes MCC508 and MCC 521 to water deficit was evaluated and then expression of the genes assessed under the same stress situation. Decreasing trend of Relative Water Content (RWC) was significantly less in MCC508 compared with MCC521, especially after 24 hours (p≤0.05). Membrane Stability Index (MSI) was also higher in MCC508 whereas electrolyte leakage and Malondialdehyde (MDA) accumulation were almost stable but increased 1.2-fold relative to control after four days stress. Proline was accumulated up to 16.8 and 9.4 µ mol g-1FW in MCC508 and MCC521 after 4 days, which indicated an increase of 5.1 and 3.8 fold related to the control, respectively. Semi-quantification gene expression analysis for Dehydrin1and CapLEA-1 showed different response to water deficit for each genotype. Both of these genes up-regulated in tolerant genotype MCC508 with the amount of 4 and 2.1 fold compared to their respective control (p≤0.05) so that the up-regulation trend steadily continued under the stress situation. However, CapLEA-1 expression was not significantly regulated in the sensetive genotype; instead, Dehydrin1regulation was significantly evident as much as 1.4 fold increase and then decreased (p≤0.05). It, therefore, seems that stable, high up-regulation of Dehydrin1and CapLEA-1 genes and their function (stability of lipids and cell memebrane, correct protein folding and detoxificaton) might be a possible reason for high tolerancy response to water deficit in MCC508 compared to MCC521.Keywords: chickpea, CapLEA-1, Dehydrin 1, water deficit stress
-
از میان تنش های غیر زیستی، تنش شوری به دلایلی همچون افزایش استفاده از کود های شیمیایی، گرم شدن زمین و بالا آمدن سطح آب دریاها، رو به افزایش است. تحت شرایط تنش شوری کاهش آب در دسترس، سمیت یون سدیم و عدم تعادل یونی مستقیما باعث کاهش تثبیت کربن و تولید زیست توده در گیاهان می شود. یون پتاسیم یکی از اصلی ترین عواملی است که می تواند تنش حاصل از سمیت سدیم را خنثی کند به همین دلیل توانایی تحمل تنش شوری در گیاهان به نسبت بالایی به جذب پتاسیم آنها بستگی دارد. HKTها خانواده ای از ناقلین پروتئینی هستند که ناقلین اختصاصی Na+ یا Na+ و K+ هستند و نقش کلیدی در تنظیم تعادل یونی سلول بازی می کنند. در پژوهش حاضر نشت الکترولیت، روند تغییر شاخص K+/Na+ و الگوی بیان ژنی از زیر خانواده HKT2 در ریشه گیاه Aeluropus littoralis تحت تنش شوری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تفاوت معناداری را در الگوی بیان ژن در طی زمان و غلظت های مورد مطالعه و افزایش شدید AlHKT و بازیابی تعادل دوباره K+ را نشان داد. بطوری که می توان پیشنهاد داد که پاسخ سریع و افزایشی بیان هم ناقلین Na+ و K+ در تحمل به تنش شوری آلوروپوس نقش آفرینی می نماید.
کلید واژگان: آلوروپوس, بیان ژن, پتاسیم, سدیم, ناقل غشایی, هالوفیتAmong abiotic stresses, salinity has been increasing over the time for many reasons like using chemical fertilizers, global warming and rising sea levels. Under salinity stress, the loss of water availability, toxicity of Na+ and ion imbalance directly reduces carbon fixation and biomass production in plants. K+ is a major agent that can counteract Na+ stresses, thus the potential of plants to tolerate salinity is strongly dependent on their potassium nutrition. HKTs (High-affinity K+ Transporters) are a family of transporters that mediate Na+-specific or Na+-K+ transport and play a key role in the regulation of ion homeostasis. In this study, we intended to focus on Electrolyte Leakage, ratio of K+/Na+, transcriptomic responses of a subclass two HKT in the roots of Aeluropus littoralis under salt stress. We investigated a noticeably different expression pattern over studied time points and found a snappy increase of AlHKT and rebalance of K+ concentration. It can be suggested that the early and high response of a Na+-K+ coupled transporter acted as a part of A. littoralis salt tolerance.Keywords: Aeluropus littoralis, Flame photometry, Membranous HKT, Potassium, Sodium, Real, time PCR -
بنه گیاهی دو پایه می باشد که علاوه بر ارزش بالای تغذیه ای و دارویی، بدلیل داشتن صفات مطلوب یکی از مهمترین پایه های پسته اهلی محسوب می شود. با توجه به این که انتخاب به کمک نشانگر می تواند به علت طولانی بودن دوران نونهالی بنه باعث تسریع کارهای اصلاحی گردد، ناحیه ی تکثیر شونده با توالی مشخص ( اسکار) جهت شناسایی جنسیت مورد استفاده قرار گرفت. در این پژوهش نه نمونه ی برگی بنه از درختان نر و ماده شناخته شده و یک نمونه شناخته نشده جمع آوری و با استفاده از یک جفت آغازگر اسکار مورد مقایسه قرار گرفتند. بر اساس نتایج، تنها یک باند تقریبا 300 جفت بازی در نمونه های ماده تکثیر شد که در نمونه های نر مشاهده نگردید. با وجود این که مکانیزم تعیین جنسیت در پسته همچنان ناشناخته است، با توجه به پیوستگی نشانگر با جایگاه تعیین کننده جنسیت، می توان از نشانگرهای اسکار جهت تعیین جنسیت دانهال بنه استفاده کرد.کلید واژگان: بنه, نونهالی, تعیین جنسیت, اسکارPistacia atlantica Desf. mutica is a dioecious plant. In addition to having a high nutrition and medical value, it is considered as an important Pistacia vera stock because of desirable properties. Pistacia species has along juvenile stage and persumably marker assistance selection can enhance its breeding program. Sequence Characterized Amplified Region (SCAR) has been used to determine sex in Pistacia atlantica Desf. mutica. In this experiment,9 leaf samples of known male and female trees and 1unknown sample were collected and tested with a pair of SCAR primers. According to the results, only anapproximately 300 bp fragment was amplified in all female trees and it was absent in male trees. Although sex determination mechanism in Pistacia is still unknown, since correlations between SCAR marker and sex locus, we can useSCAR marker could be used for sex determination in Pistacia atlantica Desf. Mutica seedlings.Keywords: Pistacia atlantica Desf. mutica, Juvenile, Sex determination, SCAR
-
در روش های کلاسیک انتقال ژن به گیاهان، عموما از تکنیک های مختلف کشت بافت گیاهی استفاده می شود. استفاده از فنون کشت بافت، فرایند انتقال ژن به گیاهان را با مشکلات متعددی همچون صرف زمان و هزینه زیاد، نیاز به مهارت، تخصص و تجربه، و بروز تغییرات ژنتیکی ناشی از تنوع سوماتیکی، مواجه ساخته است. از این رو، در سال های اخیر، محققان به ابداع روش های تسهیل شده انتقال ژن اهتمام ورزیده اند که بی نیاز از فرایند کشت بافت بوده و پاسخگوی نیازهای تحقیقات نوین بیولوژی مولکولی باشند. در این بین، روش غوطه وری گل در سوسپانسیون آگروباکتریوم، توجه زیادی را به خود معطوف داشته است. در این تحقیق با هدف بررسی امکان انتقال ژن به گیاهان خانواده چتریان از طریق روش غوطه وری گل، گیاهان یکساله (شوید، رازیانه و گشنیز) و گیاهان دوساله (جعفری، هویج و کرفس) مورد آزمایش قرار گرفتند. گیاه آرابیدوپسیس نیز به عنوان گیاه مدل برای کنترل روش آزمایشی استفاده شد. گل های گیاهان موردنظر در مراحل مختلف نمو گل آذین در سوسپانسیون باکتری آگروباکتریوم حامل پلاسمید ناقل دوگانه PBI121 حاوی ژن گزارشگر گیاهی uidA (gus) و نشانگر گزینشگر گیاهی nptII غوطه ور شدند. اگرچه تولید گیاهچه های آرابیدوپسیس تراریخته و حصول نرخ تراریزش بسیار مطلوب برای این گیاه مبین صحت روش آزمایشی بود، ولی موفقیت چندانی در گیاهان خانواده چتریان حاصل نشد. پس از گزینش و آنالیز بیش از 10000 بذر از شش گونه گیاهی مورد آزمایش، تنها یک گیاهچه کرفس تراریخته شناسایی گردید. با استفاده از واکنش PCR، حضور ژن nptII در تنها گیاهچه کرفس تراریخته حاصل مشخص گردید، اما فعالیت ژن گزارشگر gus در آن تائید نشد. گیاهچه های تراریخته آرابیدوپسیس بیان کننده ژن گزارشگر gus با استفاده از تست هیستوشیمیایی X-Gluc و واکنش PCR تائید شدند.
کلید واژگان: غوطه وری گل, انتقال ژن, خانواده چتریان, آرابیدوپسیس, اگروباکتریومPlant tissue culture techniques are used as basic requirement of common plant transformation systems. In most cases of plant transformation، a reproducible regeneration protocol is the limiting step due to long time lasting، specialized facilities and well experienced persons. Furthermore، tissue culture procedures induce somaclonal variation among regenerated transgenic plants. Therefore، recently current studies in plant molecular biology prefer plant transformation procedures avoiding tissue culture phase. Various in plant a transformation procedures have been explored، among which the floral dip method is the most reliable in vivo transformation method. In this research، with the aim of evaluating the ability of floral dip method for genetic transformation of some Apiaceae plants، we studied Dill (Anethum graveolens)، Fennel (Foeniculum vulgare)، Coriander (Coriandrum sativum)، Carrot (Daucus carrota)، Parsley (Petrocelium sativum) and Celery (Apium graveolens). Arabidopsis thaliana was used as a model plant of experimental procedure. Flowers، in different stages of inflorescence development، were immersed in different suspension of Agrobacterium tumefaciens carrying the plant binary vector pBI121. This vector carries plant reporter gene uidA (gus) and the plant selectable marker gene npt II. Although، producing transgenic Arabidopsis plants with a high transformation rate of 4% verified the accuracy of experimental procedure، floral dip method was not successful for transformation of Apiaceae plants. Only one transformed celery plantlet، carrying nptII gene with no expression of GUS، was obtained bby screening more than 10000 seeds produced by treated plants from all the species. Transgenic Arabidopsis plants expressing gus reporter gene were confirmed through PCR and histochemical assays.Keywords: Floral dip, Plant transformation, Apiaceae, Arabidopsis, Agrobacterium -
سیر (.Allium sativum L) یکی از ارزشمندترین گیاهان صنعتی- دارویی می باشد که به دلیل اهمیت بالای آن از ابعاد مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته است، اما اطلاعات بسیار اندک و ناقصی راجع به پراکندگی، تنوع و طبقه بندی آن در سراسر جهان وجود دارد بطوریکه تنها گروه بندی های موجود، بر اساس عناوین تجاری، محلی، منطقه جغرافیایی رویش و برخی ویژگی های فنوتیپی می باشند. عمده ترین دلیل آن نیز عقیم بودن و عدم تولید گل در سیر است که طبقه بندی مورفولوژیکی آن را مشکل ساخته است. به همین دلیل پژوهش حاضر به عنوان اولین مطالعه کاربرد نشانگر ISSR (Inter Simple Sequence Repeat – نواحی بین توالی های ساده تکراری) روی توده های بومی ایران و با اهداف مطالعات تاکسونومی در سطوح زیر گونه ای، تشخیص تفاوت های ژنتیکی بین اکوتیپ های بومی ایران با فنوتیپ های متفاوت و همچنین بررسی وجود اختلاط فیزیکی بین اکوتیپ های سیر ایرانی و برخی از سیر های وارداتی و شناسایی توده های تکراری در مجموعه های ژرم پلاسم ایران صورت پذیرفت. بر اساس نتایج این پژوهش 26 توده جغرافیایی (اکوتیپ) مورد مطالعه، در 24 شاخه متفاوت قرار گرفتند و با گروه بندی آنها در سطح شباهت 69/0 نمونه ها در چهار گروه مختلف قرار گرفتند که با محدوده پراکندگی جغرافیایی نمونه ها انطباق داشت. گروه اول شامل توده های جمع آوری شده از شمال و شمال غرب استان همدان؛ گروه دوم شامل اکوتیپ های پراکنده در غرب و جنوب غرب استان همدان، مناطق مرکزی، شرق و جنوب شرق ایران؛ گروه سوم توده جمع آوری شده از اهواز و گروه چهارم شامل نمونه هایی از شمال و شمال شرقی کشور بود.
کلید واژگان: تنوع درون گونه ای, چند شکلی ژنتیکی, فیلوژنی, گروه بندی مولکولیGarlic (Allium sativum L.) as one of the most valuable industrial and pharmaceutical plants has been studied from many aspects because of its importance. But there is not any sufficient and reliable information about its distribution and classification. So its types are categorized according to traditional، local or geographical names or some visual traits. The most important reason is the sterility of garlic and its flowering inability. This study، as the first report of using ISSR and M13 markers on Iranian garlic ecotypes، was performed to evaluate the genetic diversity and relationship and distinguish the repetitious clones among populations from Iran. According to our results، 26 studied clones were categorized as 24 different genotypes with a possibility of classifying them into four groups coincide with their geographical gathering zone. Group one contains ecotypes from north and western North of Hamadan province and group two contains clones from west and south west of Hamadan province، central، east and south east of Iran. Sample from Ahvaz was the only member of group three and ecotypes from North and eastern north of Iran formed group four. -
عناب گیاه داروئی ارزشمندی است که در طب سنتی ایران جایگاه ویژه ای دارد. با تمام اهمیتی که گیاهان منطقه ای مانند عناب در اقتصاد و اشتغال زائی مناطق مختلف کشور دارند، در عرصه پژوهش و فناوری جزء گیاهان فراموش شده به حساب می آیند. با عنایت به اهمیت اقتصادی و داروئی این گیاه، اولین قدم برای برنامه های اصلاحی عناب، اطلاع از تنوع ژنتیکی و روابط خویشاوندی بین ارقام مختلف آن است. در این پژوهش از 34 اکوتیپ عناب که از هشت استان عناب خیز کشور جمع آوری شده اند، استفاده گردید. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی با استفاده از نشانگر RAPD در گیاه عناب، 15 آغازگر RAPD مورد بررسی قرار گرفت که 6 آغازگر در بین نمونه ها دارای چندشکلی مطلوبی بودند و در مجموع تعداد 65 جایگاه تکثیر کردند که در این بین تعداد 49 جایگاه (75 درصد) چندشکلی نشان دادند. میانگین تعداد باندهای تکثیر شده به ازای هر آغازگر 83/10 و میانگین تعداد باندهای چندشکل برای هر آغازگر 1/8 بود. گروه بندی اکوتیپ ها به روش تجزیه خوشه ایو با استفاده از الگوریتم UPGMA انجام شد که نمونه ها به دو گروه اصلی در ضریب شباهت 82/0 تفکیک شدند. بیشترین شباهت ژنتیکی (92 درصد) میان اکوتیپ های مازندران و گلستان و بیشترین تنوع در اکوتیپ های خراسان جنوبی مشاهده شد. قرابت اکوتیپ های خراسان جنوبی و اصفهان منشاء احتمالی مشترکی برای تنوع در این مناطق را نشان داد. نتایج این مطالعه حاکی از وجود تنوع ژنتیکی مناسب جهت بهره گیری در پروژه های به نژادی آتی بود.
کلید واژگان: پلی مورفیسم مولکولی, تجزیه خوشه ایJujube (Ziziphus jujuba Mill.) is a valuable medicinal plant which is important in Iranian traditional medicines. Although the regional plants such as jujube play an important role in our economy، but they are forgotten in research and technology. Considering the economic and medicinal importance of jujube، the first step in breeding programs is determination of the genetic diversity among the individuals. 34 ecotypes of jujube، which have been collected from eight provinces of Iran، were used in this study. The genetic relationships of Iranian jujube ecotypes were analyzed using Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) marker. Six out of 15 random decamer primers applied for RAPD analysis، showed an informative polymorphism. According to clustering analysis using UPGMA''s methods، the ecotypes were classified into two major groups at the 0. 81 level of genetic similarity. The highest value of similarity coefficient (0. 92) was detected between Mazandaran and Golestan ecotypes and the most genetic diversity was observed in ecotypes of Khorasan-Jonoubi. The affinity of Khorasan-Jonoubi and Esfahan ecotypes indicated a possible common origin for the variation in these areas. Results indicated that RAPD analysis could be successfully used for the estimation of genetic diversity among Ziziphus ecotypes and it can be useful for further investigations.
Keywords: Jujube, Molecular polymorphism, Cluster analysis -
سابقه و هدفاثر سمی کادمیوم بر پارامترهای رشدی و تقسیم سلولی در مناطق مریستمی گیاهان مختلف به اثبات رسیده است. اما با وجود این شواهد، مکانیزم های مولکولی دقیق این فرآیند به خوبی شناخته نشده است. هدف از این تحقیق بررسی اثر کادمیوم بر بیان ژنهای cyclin B1 و CDK-A در نوک ریشه گیاهچه های گندم، برای شناخت مکانیزم های مولکولی تاثیر کاهشی کادمیوم بر رشد است.مواد و روش هانوک ریشه گیاهچه های گندم رشد کرده در محیط های کشت حاوی غلظت های 0، 5، 10، 15، 20، 30، 60، 90 و 120 میلی گرم بر لیتر کلرید کادمیوم برای استخراج RNA و انجام RT-PCR با استفاده از پرایمرهای اختصاصی این ژن ها مورد استفاده قرار گرفت.یافته هایافته ها نشان داد که بیان ژن cyclin B1 در غلظت های 5، 10 و 15 میلی گرم بر لیتر کلراید کادمیوم تغییری نداشته است، اما در غلظت های بالاتر از 15 میلی گرم بر لیتر اثر کاهشی آن بر روی بیان ژن کاملا مشهود است. همچنین بیان ژن CDK-A در غلظت های 60، 90 و 120 میلی گرم بر لیتر کادمیوم تحت تاثیر کاهشی کادمیوم قرار گرفت.نتیجه گیریکاهش رشد ریشه و کلوپتیل گیاهچه های گندم تیمار شده با غلظت های مختلف کادمیوم، به بیان دو ژن cyclin B1 و CDK - A و به عوامل ناشناخته دیگری غیر از بیان این دو ژن بستگی دارد.
کلید واژگان: بیان ژن, کادمیوم, cyclin B1, CDK, A, RT, PCRAim andBackgroundThe toxic effects of cadmium on growth parameters and cell division in Meristem of different plants have been demonstrated. However، the molecular mechanisms of this process are not completely understood until now. The aim of this study was to investigate the effect of cadmium on the expression of CDK-A and cyclin B1 genes in root tip of wheat seedlings for the identification of molecular cadmium limiting mechanism.Materials And MethodsTreated wheat root tips with 0، 5، 10، 15، 20، 30، 60، 90 and 120 mg/l concentrations of cadmium used for RNA extraction and RT-PCR with primers specific for cyclin B1 and CDK-A genes.ResultsResuls showed that expression of cyclin B1 gene at cadmium concentrations ranging from 5-15mg/l was invariant. But in higher concentrations (more than 15 mg/l) limiting effect of cadmium was quite clear. Also expression of CDK-A gene at 60، 90 and 120 mg/l concentrations of cadmium affected by limiting effect of cadmium.ConclusionThe decrease in root and coleoptiles growth of wheat seedlings treated with different concentration of cadmium depends on the expression of cyclin B1 and CDK-A genes and other unknown factors.Keywords: Gene Expression, Cadmium, Cyclin B1, CDK, A, RT, PCR -
آنزیمGBSS که نتیجه بیان ژن واکسی (Wx) است، کنترل کننده نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین در نشاسته می باشد. عدم بیان آنزیم مذکور و یا غیرفعال بودن آن سبب کاهش مقدار آمیلوز نشاسته و افزایش سهم آمیلوپکتین می گردد. گندم نان (Triticum aestivum L) دارای سه نسخه ژن واکسی به نام هایWx-A1، Wx-B1 وWx-D1 است که تولید نشاسته تمام واکسی در آن مستلزم غیرفعال بودن هر سه این ژن ها می باشد. این پژوهش با هدف بررسی وضعیت چند شکلی مکان ژنیWx-A1 و Wx-B1 به عنوان مقدمه ای بر تولید گندمی با نشاسته تمام واکسی انجام شد. قطعات ژنی مربوط به Wx-A1 و Wx-B1 در 20 نمونه از ارقام گندم تتراپلوئید و هگزاپلوئید ایرانی در واکنش هایPCR با آغازگرهای اختصاصی تکثیر و چند شکلی نمونه های انتخاب شده با استفاده از تکنیک های PCR-RFLP و توالی یابی مستقیم بررسی شد. با استفاده از روش های فوق، جهشی در بین لوکوس Wx-B1 مشخص نشد اما با بررسی مکان ژنیWx-A1 نمونه ها چندین جهش در ارقام هامون و الوند مشخص گردید. بر اساس تعیین توالی نمونه های دارای جهش و بررسی بیوانفورماتیکی اثر جهش های شناخته شده بر ویژگی های ساختاری آنزیم GBSS، ارقام الوند و هامون به عنوان گزینه های اصلی حامل آلل نول در مکان ژنی Wx-A1 معرفی می گردند.
GBSS protein, that is the product of Waxy gene (Wx) is one of the major enzyme in starch biosynthesis that controls the proportion of amylose to amylopechtine and its absence leads to production of starch with low amylose and higher amylopechtine content, called Waxy starch.Wx-A1, Wx-B1, Wx-D1 are three locuses in bread wheat (Triticum aestivum) genome that encodes GBSS protein and waxy starch is produced when all of them are null. In this project the polymorphism of Wx-A1 and Wx-B1 genes in 20 Tetraploid and Hexaploid Iranian wheat cultivars was studied by PCR-RFLP and Direct Sequencing techniques. Result showed any polymorphism in Wx-B1 genes of studied population But PCR-RFLP demonstrated the polymorphism in the second part of Wx-A1 gene of Hamoun and Alvand cultivars. According to sequencing and in silico studies of the mutation effects on GBSS features, the two selected cultivars can be assumed as a donor for Wx-A1 null allele. -
امروزه گیاه Papaver somniferom L. به عنوان منبع تجاری آلکالوئیدهای ارزشمند مورفین و کدئین محسوب می شود. آنزیم کدئینون ردوکتاز (Codeinone reductase) با قابلیت تبدیل کدئینون به کدئین و مورفینون به مورفین از آنزیم های کلیدی جهت مهندسی متابولیک مسیر بیوسنتز این ترکیب ها محسوب می شود. در این تحقیق ابتدا بهینه سازی انتقال ژن از طریق Agrobacterium tumefaciens دارای پلاسمید pBI121 (حاوی ژن گزارشگر gus) انجام گردید. جداسازی ژن مربوط به بیوسنتز کدئینون ردوکتاز براساس توالی موجود در بانک اطلاعاتی (NCBI) انجام و در ناقل بیانی تحت کنترل پروموتر CaMV35S کلون گردید. پس از آماده شدن سازه، ریزنمونه های هیپوکوتیلی شقایق توسط آگروباکتریوم حامل سازه نوترکیب، تلقیح شده و با استفاده از روش مولکولی PCR و آغازگرهای اختصاصی پیشرو ژن cor و برگشتی ژن nos الحاق ژن در ژنوم گیاهان تایید گردید. آنالیز HPLC نشان دهنده تغییر میزان، نوع و درصد ترکیب های آلکالوئیدی در نمونه های تراریخته نسبت به گیاهان شاهد بود. نتایج تحقیق حاضر نشان دهنده اهمیت دستورزی ژنتیکی آنزیم های مسیر بیوسنتزی مورفین در تغییر الگوی تولید متابولیت های ارزشمند بنزیل ایزوکوئینولین می باشد.
کلید واژگان: کدئینون ردوکتاز, مهندسی متابولیک, HPLC, Papaver somniferum L, _ Agrobacterium tumefaciensPapaver somniferum L. today is considered as the commercial source of the narcotic analgesics morphine and codeine. Codeinone reductase is a key gene in metabolic engineering of isoquinoline alkaloids pathway with the ability of conversion of codeinone to codein and morphine. In this project, at first optimization of the gene transfer of P. somniferum was performed via A. tumefascience containing pBI121 plasmid. This gene then was cloned in expression vectors under control of CaMV35 promoter and transferred to plants by agro transformation. After preparing the structure, hypocotyl explants of P. somniferum was inoculated by agrobacterium carrying recombinant structures. HPLC analysis indicated the variation of the amount, type and percentage of alkaloid compounds in transgenic samples compared to the control plants. The result of the evaluation showed qualitative and quantitative changes in metabolite production of transgenic and control plants. -
در مطالعه حاضر 81 نمونه متعلق به 13 گونه مختلف از جنس مریافیلوم مورد بررسی قرار گرفت که از مناطق بین ژنی هسته ای ITS1 و ITS2، مناطق کلروپلاستی matK، rbcL و trnH-psbA برای تشخیص گونه های بومی و مهاجم متعلق به این جنس استفاده گردید. نتایج نشان داد که توالی ITS1 و ITS2با اینکه حاوی جایگاه های متغیر متعددی بودند که باعث تفکیک گونه ها از همدیگر شدند ولی به دلیل درصد تکثیر پایین آنان در میان نمونه های مورد بررسی به عنوان بارکد مناسب انتخاب نشدند. اگرچه matK درصد تکثیری بالائی داشت ولی به دلیل وجود ساختار ثانویه در توالی این ژن و همچنین طول بلند آن توالی یابی مناسب آن ممکن نگردید. بر اساس نتایج به دست آمده در این مطالعه منطقه غیر کدکننده trnH-psbA و قسمتی از منطقه کدکننده ژن rbcL بخاطر دارا بودن درجه عمومیت بالای تکثیر و نیز قدرت بالای تفکیک در بین گونه های مورد بررسی مریافیلوم، به عنوان بارکد ایده آل برای تشخیص گونه های مریافیلوم معرفی شدند. بنظر می رسد که سرمایه گذاری روی تکنیک بارکدگذاری DNA می تواند ابزار قوی برای تشخیص و تفکیک نمونه های گیاهی را در اختیار پژوهشگران قرار دهد. بویژه زمانیکه از لحاظ مورفولوژیکی تشخیص گونه ها از یکدیگر مشکل باشد می توان از بارکدگذاری DNA بهره جست.
This study included 81 samples which belonged to 13 speices from Myriophyllum genus. Both nrDNA ITS1 and ITS2 and cpDNA matK, rbcL and trnH-psbA loci were used for diagnose of invasive from native plant. The nrDNA ITS1and ITS2 data proved highly variable and could differentiate between all but had low PCR amplification success,based on these result they would not recommend as a suitable barcode in Myriophyllum genus. Although matK had high amplification success but had low sequencing success which could not be ideal barcode among studied species. Based on result Non-coding trnH-psbA spacer region and a portion of the coding rbcL gene are recommended as ideal barcode that provide the necessary universality and species discrimination among Myriophyllum species. a limited investment in DNA barcoding can generate an identification tool for plant material, specifically useful for cases where morphology is inadequate to assess species identity -
اندوفیت های میکروبی که از مهمترین میکروارگانیسم های خاک محسوب می شوند با ایجاد تغییرات ژنتیکی، فیزیولوژیکی و اکولوژیکی در گیاهان میزبان خود، عملکرد آنها را در واحد سطح افزایش می دهند و امکان توسعه کشت آنها در خاک های شور، خشک یا اقلیم هایی با تنش های غیر زیستی و زیستی را فراهم می آورند. قارچ اندوفیت Piriformospora indica دارای خاصیت برانگیختگی رشد گیاه و افزایش مقاومت آن به تنش های محیطی از جمله خشکی، شوری و نیز بیماری های گیاهی می باشد. این پژوهش به بررسی توان قارچ اندوفیت P. indica در بهبود رشد و افزایش مقاومت گیاه جو (Hordeum vulgare L.) به تنش خشکی می پردازد. بدین منظور، در سال 1389، آزمایش گلخانه ای در گلخانه پژوهشکده بیوتکنولوژی اصفهان در قالب طرح کاملا تصادفی (آزمایش فاکتوریل) با دو فاکتور شامل دو سطح قارچ (تلقیح و عدم تلقیح) و سه سطح خشکی (ظرفیت زراعی (F.C.)، 50 درصد ظرفیت زراعی و 25 درصد ظرفیت زراعی) با چهار تکرار انجام گرفت. نتایج حاصله نشان داد که قارچ P. indica سبب افزایش زیست توده اندام های هوایی و ریشه گیاهان تلقیح شده نسبت به گیاهان شاهد بود، بطوریکه وزن خشک اندام هوایی و ریشه در گیاهان تلقیح شده نسبت به شاهد به ترتیب 39 و 46 درصد افزایش نشان داد. همچنین در شرایط تنش محتوای نسبی آب گیاهان تلقیح شده بالاتر بود. علاوه بر فعالیت تحریک کنندگی رشد گیاه توسط قارچ نتایج حاکی از نقش موثر این قارچ در بهبود خصوصیات گیاه جو تجت شرایط تنش خشکی خصوصا در سطح F.C.25 درصد دلالت دارد. با توجه به این نتایج و نیز امکان کشت این قارچ در محیط کشت مصنوعی و بدون حضور میزبان، به نظر می رسد که امکان استفاده از این قارچ به عنوان عامل محرک رشد گیاه در تولید کود بیولوژیک برای انواع گیاهان زراعی وجود دارد و این قارچ می تواند نقش مهمی در نیل به کشاورزی پایدار ایفاء نماید. همچنین با توجه به شرایط اقلیمی کشور ایران استفاده از این قارچ برای بهبود رشد و عملکرد گیاهانی نظیر جو، گندم و غیره تحت شرایط خشکی می تواند سودمند واقع شود.
کلید واژگان: تلقیح, تنش های محیطی, قارچ های میکوریزی, کشاورزی پایدارMicrobial endophytes, which make one of the most important classes of soil microorganisms, induce genetic, physiological and ecological alterations in their host plant and thus increase its yield and enable its cultivation in saline or dry soils or in climates facing biotic and abiotic stresses. The endophyte fungus Piriformospora indica exhibits a high effect in plant growth and increased resistance against environmental tensions like drought and salinity, as well as against phytopathogens. This work was intended to study the potential of P. indica in enhancing growth and elevating drought resistance in barley (Hordeum vulgare L.) during 2010. A greenhouse trial of completely randomized design with two fungal treatments (inoculated vs. non-inoculated) and three drought levels (F.C., 50% F.C. and 25% F.C.) with four repeats was conducted in greenhouse of Agricultural Biotechnology Research Institute (Isfahan). The results indicate that the fungus P. indica has accompanied biomass increments of both shoot and root parts in the inoculated plant compared to the control, as in inoculated plant, total shoot dry weight and root dry weight were increased by 39 and 46 percent, respectively. Also, in stress conditions RWC in inoculated plant was greater. In addition to the growth increasing activity, the effective role of the fungus in enhancing barley growth and yield under drought conditions (especially at the 25% F.C. level) is evident. According to the results, and to the fact that the fungus can be cultured on artificial (host-plant-free) growth medium, this fungus can be contemplated as making a growth stimulating agent and in producing biological fertilizer for use in crops; and it might take a significant role toward a sustainable agriculture. The application of this fungus can also be beneficial in increasing growth and production of crops such as barley and wheat under the dry conditions widely encountered in Iran. -
ژن pepck، پروتئین فسفو انول پیروات کربوکسی کیناز را کد می کند که در طی واکنش گلوکونئوژنز نقش اساسی دارد. اخیرا معلوم شده است که این آنزیم علاوه بر تامین گلوکز، دارای وظایف دیگری نیز می باشد. با توجه به این که یکی از عوامل مهم در ارزش غذایی بقولات، درصد پروتئین موجود در دانه آن ها می باشد، لذا توجه محققان به بررسی نقش احتمالی آنزیمPEPCK در متابولیسم نیتروژن و ترکیبات نیتروژنه به فرم های پروتئین در دانه این گیاهان معطوف شده است. در این تحقیق، بیان ژنpepck در رشد و نمو گیاه نخود و تاثیر آن در پرشدن و افزایش میزان پروتئین دانه مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مطالعه بیان ژنpepck در افزایش میزان پروتئین دانه گیاه نخود، ابتدا پس از اندازه گیری درصد پروتئین دانه در 20 ژنوتیپ از نخود زراعی، تعدادی بذر سالم و یکنواخت از ژنوتیپ های دارای حداقل (MCC291 و MCC373) و حداکثر (MCC053و MCC458) مقدار پروتئین، انتخاب و میزان بیان ژنpepck در آن ها با روش RT-PCR مشخص شد. با توجه به تکثیر باندهای 400 و 500 جفت بازی، تنها در ژنوتیپ های حداکثر پروتئین، احتمال می رود این آنزیم دارای دو ایزوفرم باشد که هردو فرم آن، در ژنوتیپ های با پروتئین بالا بیان می شوند در حالی که در ژنوتیپ های با حداقل پروتئین، هیچ کدام از این دو فرم بیان نمی شوند. بنابراین با توجه به این نتایج ممکن است بتوان تفاوت در بیان را به نقش احتمالی این آنزیم در پرشدن و افزایش ظرفیت دانه نسبت داد.
کلید واژگان: فسفو انول پیروات کربوکسی کیناز, متابولیسم نیتروژن, PEPCKPhosphoenolpyruvate Carboxykinase (PEPCK) has been shown to be present in plants and animals, playing different metabolic roles in different tissues. The basic role of this enzyme is its contribution in the gluconeogenesis pathway. Evidences have shown that PEPCK may play a role in metabolism of nitrogenous compounds in developing seeds of legumes. In this research, pepck gene expression and the occurrence of PEPCK protein and its activity in different genotypes of chickpea (Cicer arietinume L.) were determined. Two low protein genotypes (MCC291 & MCC373) and two high protein genotypes (MCC458 & MCC053) out of 20 chickpea genotypes were selected, from which the total RNA was extracted through different stages of seed development. The expression of chickpea pepck gene was estimated by semi-quantitative RT-PCR. The results of RT-PCR showed that two isoforms of this gene were expressed in high protein genotypes, whereas in the low protein genotypes were not expressed. The differential expression of pepck gene is perhaps related to the possible role of Phosphoenolpyrovate Carboxykinase in protein content of chickpea seeds. -
گرایش روزافزون جوامع بشری به استفاده از داروهای دارای منشاء گیاهی سبب افزایش تقاضای مواد موثره گیاهان دارویی شده است. علی رغم پیشرفت های زیاد در زمینه سنتز مصنوعی مواد موثره گیاهی، هنوز هم استخراج از منابع گیاهی تنها راه دستیابی به بسیاری از مواد دارویی ارزشمند است. زمینه تحقیقاتی آلکالوئیدها هرچند سابقه کهنی دارد ولی ما هنوز در ابتدای راه شناخت کامل و بهره وری بیوتکنولوژیک آن هستیم. تاکنون در حدود 5000 نوع آلکالوئید در 15 درصد از گیاهان متعلق به 150 خانواده گیاهی شناخته شده است که در این بین آلکالوئیدهای تروپانی نظیر هیوسیامین، آتروپین و اسکوپولامین دارای کاربرد گسترده ای در پزشکی می باشند. امروزه تولید صنعتی آلکالوئیدهای تروپانی از طریق تکنیک های نوینی همچون کشت سلول و بافت گیاهی، هیبریداسیون سوماتیکی، مهندسی متابولیک، کشت مقیاس وسیع و تجاری سازی آن با استفاده از بیورآکتورها توجه زیادی به خود جلب کرده و در این مقاله مروری سعی شده است که نتایج حاصل از استفاده این تکنیک ها بررسی شود.
کلید واژگان: آلکالوئیدهای تروپانی, بیورآکتورها, کشت ریشه مویین, کشت سلول, مهندسی متابولیک -
یکی از موثرترین اقدامات جهت اصلاح گیاهان زراعی بررسی ساختار ژنتیکی آنهاست. در این تحقیق تنوع ژنتیکی تعداد 25 جمعیت گندم اینکورن از دوگونه تریتیکوم بوئتیکوم و تریتیکوم اورارتو جمع آوری شده از استان های غربی و شمال غربی ایران با استفاده از 12 جفت نشانگر ریزماهواره بررسی گردید. 12 جفت آغازگر از 2 تا 14 آلل و در مجموع 87 آلل در بین 25 ژنوتیپ تکثیر کردند که متوسط تعداد آلل ها به ازای هر جفت آغازگر 25/7 بود و محتوای اطلاعات چند شکلی از 37/0 تا 92/0 و میانگین 72/0 به دست آمد. تجزیه خوشه ایبه روش UPGMA و با ضرایب تشابه دایس و جاکارد انجام گردید. بر اساس دندروگرام ترسیم شده ژنوتیپ های گونه تریتیکوم بوئتیکوم در استان لرستان و گونه تریتیکوم اورارتو در استان کرمانشاه بیشترین تنوع را داشتند. این مسئله موید این است که به احتمال فراوان استان لرستان خاستگاه اصلی گونه تریتیکوم بوئتیکوم و استان کرمانشاه خاستگاه اولیه گونه تریتیکوم اورارتو می باشد. به طور کلی جمعیت های مورد بررسی گندم اینکورن در استان های غربی تنوع بیشتری در مقایسه با جمعیت های مربوط به استان های شمال غربی نشان دادند.
کلید واژگان: تریتیکوم اورارتو, تریتیکوم بوئتیکوم, تنوع ژنتیکی, نشانگر های ریز ماهوارهAnalysis of genetic diversity is an important and effective strategy in crop development. In this research 12 polymorph microsatellite markers used to study of genetic diversity structure of 25 accession of diploid einkorn wheats in two species (Titicum boeoticum and T.urartu) collected from west and Northwestern Regions of Iran. Totally 87 alleles amplified by 12 pairs of SSR primers used in this study. Allele number of different loci was varied from 2 to 14 alleles and 7.2 alleles per locus in average. Calculated polymorphism information content for SSR loci was in the range of 0.37 to 0.92. Similarity coefficients calculated by Dice and Jacard functions used for cluster analysis of accessions with UMGMA algorithm. Results showed further genetic distance in genotypes originated from western provinces than others. The most genetic diversity observed in Lorestan and Kermanshah for boeoticum and urartu populations respectively, probably the center of origin of these einkorn wheats in Near-East. -
گوساله های پیش نشخوارکننده براساس سه شاخص مختلف (انرژی خالص، پروتئین قابل هضم ظاهری و میانگین این دو شاخص) رشد گوساله ها را شبیه سازی می کند. به منظور ارزیابی این مدل داده های مربوط به وزن زنده، افزایش وزن روزانه، مصرف خوراک روزانه و ترکیب شیمیایی خوراک استفاده شده توسط گوساله ها در مزرعه جمع آوری شد. سپس با استفاده از مقادیر وزن زنده، افزایش وزن روزانه و مصرف خوراک روزانه که توسط مدل شبیه سازی شده بود، ارزیابی صورت گرفت. نتایج نشان دادند که بهترین تخمین ارایه شده توسط مدل برای وزن گوساله ها در سنین مختلف، بر اساس انرژی بوده است و RMSD آن 251/7 است. همچنین نتایج نشان دادند که در برآوردهای مدل از وزن بدن گوساله ها در سنین مختلف، تخمین ها در محدوده طبیعی و مقادیر محاسبه شده MBE همگی مثبت (بیش از مقادیر واقعی) بودند (با RMSD معادل 549/11، 705/16 و 251/7 به ترتیب بر اساس شاخص میانگین دو تخمین، ADP و انرژی). مدل، اضافه وزن روزانه را بر اساس انرژی به خوبی شبیه سازی می کند. تخمین ها از مشاهدات آزمایش در حد پایین تری قرار گرفته بود و بدین لحاظ MBE محاسبه شده در این مورد منفی می باشد (با RMSD معادل 250/0). در دو مورد دیگر یعنی تخمین بر اساس پروتئین قابل هضم ظاهری و تخمین بر اساس میانگین دو تخمین، نتایج نشان دادند که شبیه سازی انجام شده توسط مدل در محدوده طبیعی بوده و MBE آن مثبت است (به ترتیب با RMSD معادل 241/0 و 307/0). مدل، مصرف ماده خشک را به خوبی شبیه سازی می کند و دارای MBE مثبت است (با RMSD معادل 666/0). با توجه به روند پیش بینی ها توسط مدل شبیه سازی رشد، این مدل نقطه شروعی برای ساخت یک مدل پیچیده تر است و با توجه به تعیین صحیح روند مشاهدات، مدل مطلوبی به نظر می رسد.
کلید واژگان: شبیه سازی, ارزیابی مدل نظری, گوساله, رشد -
آلکالوئیدهای بنزوایزوکوئینی گروه متنوعی ازترکیبات ازت دار هستند که در 20 درصد گونه های گیاهی یافت می شوند. در مهندسی متابولیک جداسازی ژنهای موثر در بیوسنتز مرفین opium poppy و تولید آلکالوئیدهای ویژه دارای اهمیت می باشد. آنزیم SAT تبدیل آلکالوئید سالوتاردینول به سالوتاردینول -7 ا- استات که پیش ماده اولیه تبائین در مسیر بیوسنتزی مرفین به شمار می آید را عهده دار می باشد. در این مطالعه ژن کدکننده آنزیم SAT با استفاده از آغازگرهای مبتنی بر توالی ژن در بانکهای اطلاعاتی از گیاهان شقایق الی فرا رقم Rence جدا گردید. سپس در ناقلهای کلونینگ و ناقل بیانی تحت کنترل پیش برنده CaMV35S کلون گردید. نتایج کلونینگ این ژن با استفاده ازروش های مختلف مولکولی هضم آنزیمی و PCR تایید گردید. بیان موقت ژن sat با استفاده از روش آگرواینفیلتراسیون، منجر به تولید مرفین و کدئین و پاپاورین در برگهای تراریخت شده با ژن sat در مقایسه با برگهای غیرتراریخت گردید.
کلید واژگان: آلکالوئیدهای بنزوایزوکوئینی, سالوتاردینول, 7, ا, استیل ترانسفراز, opium poppyBenzylisoquinoline alkaloids are a diverse group of nitrogenous compounds which is found in about 20% of plant species. Isolation of effective genes involved in morphine biosynthesis of opium poppy is very important in the production of specific which can be achieved using metabolic engineering techniques. In this biosynthesis pathway, the key enzyme SAT is Involved in the conversion of salutaridinol 7-O-acetyltransferase (EC 2.3.1.150) to salutaridinol-7-O-acetate, which is the immediate precursor of thebaine. In this project, the gene encoding this enzyme was isolated using primers which were designed on the basis of the gene sequence available on data banks (NCBI) for papaver somniferum. This gene IS then cloned in expression vectors under the Control of Camv 355 promoter. The result of this cloning was confirmed using different molecular methods such as enzyme digestion and PCR. Agro infiltration method was also used for transient expression of SAT gene. The result of evaluation showed that morphine and codeine were only Produced in the leaves of transgenic plants containing SAT transgen.
Keywords: Benzylisoquinoline alkaloids, Salutaridinol 7, O, acetyltransferase, opium poppy -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 45، پاییز 1387)، ص 649
سختی دانه یکی از مهم ترین خصوصیات کیفی گندم نان است که به وسیله آن طبقه بندی تجاری و نوع فرآورده نهایی تعیین می گردد. این صفت به وسیله دو ژن کاملا پیوسته پوروایندولین a و پوروایندولین b کنترل می شود. آلل های نوع وحشی این دو مکان ژنی موجب فنوتیپ بافت دانه نرم می شوند و بروز جهش در هر یک از این دو مکان ژنی باعث سخت شدن بافت دانه می گردد. به دلیل اهمیت این صفت، 61 رقم تجاری و 92 توده بومی خالص ایرانی برای شناسایی چهار نوع آلل سختی مورد مطالعه قرار گرفتند. تعیین ارزش سختی دانه و گروه بندی به وسیله سیستم خصوصیات تک دانه انجام پذیرفت. شناسایی آلل های کنترل کننده سختی دانه توسط تکثیر با آغازگرهای اختصاصی و هم چنین تکنیک توالی های چند شکل حاصل از برش فرآورده تکثیریافته انجام گرفت. نمونه ها در سه دسته سخت، مخلوط و نرم قرار گرفتند، که فراوانی آنها در ارقام تجاری به ترتیب 6/65، 6/19 و 8/14 درصد و در توده های بومی 7/58، 13 و 3/28 درصد بود. از چهار آلل مورد مطالعه فقط سه نوع آلل در گندم های مذکور دیده شد. آلل Pina-D1b در 18 رقم، آلل Pinb-D1b در 5 رقم و آلل Pinb-D1e فقط در رقم کویر از گندم های سخت تجاری یافت شد و در گندم های سخت توده بومی فقط دو توده حامل آلل Pinb-D1b بودند. آلل Pinb-D1c در هیچ یک از نمونه ها دیده نشد. گندم های حامل آلل Pina-D1b ارزش سختی دانه معنی دار بالاتری نسبت به گندم های حامل آلل Pinb-D1b نشان دادند. به نظر می رسد این ژن ها و روش های مورد استفاده می توانند کمک موثری به انتخاب سختی دانه در برنامه های به نژادی گندم نمایند.
کلید واژگان: پوروایندولین, سختی دانه, گندمAllelic Variation of Hardness Genes (puroindoline a and b) in Iranian Commercial and Landrace WheatsKernel hardness is one of the most important characterizations on end-use quality of bread wheat and also used for their marketing classification. Kernel texture, mainly controlled by one major locus (Ha) located on the short arm of chromosome 5D. Two tightly linked genes as puroindolin a , and b covered by this major locus and designed as Pina and Pinb respectively. When both puroindolines are in their ‘functional’ wild state, grain texture is soft. When either of the puroindoline alleles is absent or alter by mutation, then the result is hard texture. In this study, 61 Iranian commercial cultivars and 92 landraces were investigated for their kernel hardness and puroindoline alleles using SKCS and, PCR and cleaved amplified polymorphic sequences (CAPS) techniques respectively. Specific primers were used to amplify Pina and Pinb. The results indicated that frequency of hard, mixed and soft genotypes were 65.6, 19.6 and 14.8% respectively, in commercial cultivars and 58.7, 13 and 28.3% in landraces varieties. Among hard type of commercial cultivars, 18 and 5, genotypes have identified as Pina-D1b and Pinb-D1b respectively. Kavir was only cultivar with Pinb-D1e allele. Pinb-D1b allele was identified in two hard types of landrace varieties. Surprisingly, Pinb-D1c was not found in any varieties. Influence of the above proindoline alleles on kernel hardness showed that the SKCS hardness index of Pina-D1b was significantly higher than that of Pinb-D1b. Our knowledge about the genetic basis of kernel hardness could provide useful information in breeding programs of bread wheat.
Keywords: Grain hardness, Puroindoline, Triticum, Wheat
- 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.