دکتر علیرضا عباسی
-
بررسی تاثیر مولکول سیگنال دهنده نماتد ascr#18 در القای مقاومت به زنگ قهوه ای گندم Puccinia triticina
زنگ برگ یا زنگ قهوه ای گندم که توسط قارچ بیوتروف Puccinia triticina (Pt) ایجاد می شود، یکی از مخرب ترین بیماری های گندم در سرتاسر جهان است و تاثیر منفی آن بر عملکرد محصول با افزایش دما به دلیل تغییرات آب وهوایی تشدید می شود. آسکاروزیدها فرمون های نماتدی هستند که فعالیت های القاکننده مقاومت در برابر پاتوژن ها و آفات میکروبی در محصولات مختلف را دارند. در مطالعه حاضر تاثیر ascr#18، آسکاروزید اصلی نماتدهای انگلی گیاهی بر آلودگی گندم رقم بولانی با نژاد PKTTS از زنگ قهوه ای گندم بررسی شده است. محلول پاشی گیاهچه های دوهفته ای بولانی با غلظت های ماکرومولاری از ascr#18 ، 24 ساعت قبل از آلودگی با اسپورهای زنگ قهوه ای گندم انجام شد. نتایج نشان داد که پس از محلول پاشی با ascr#18 تعداد جوش های زنگ روی برگ های گندم تیمار شده به میزان 55 تا بیش از 80 درصد کاهش یافت که نشان می دهد ascr#18 می تواند باعث مقاومت القایی در گندم در برابر زنگ قهوه ای می شود. همچنین پیش تیمار با ascr#18 باعث افزایش بیان ژن های کیتیناز 3 و PAL که از ژن های درگیر در مسیر مقاومت به بیماری های گیاهی هستند، شد. به طورکلی باتوجه به اثرات محافظتی گسترده آسکاروزیدهای نماتد در غلظت های بسیار پایین در مقایسه با القاء کننده مقاومت شیمیایی، مانند ABA، استدلال می شود که این فرمون در آینده می تواند ابزار جالبی برای افزایش تولیدات گیاهی سازگار و پایدار با محیط زیست باشد.
کلید واژگان: آسکروزیدهای نماتد, زنگ قهوه ای گندم, گندم, مقاومت القاییLeaf rust, caused by the pathogenic biotrophic fungus Puccinia triticina (Pt), is one of the most destructive wheat diseases worldwide and its negative impact on crop yields is exacerbated by higher temperatures due to climate change. Ascarosides are nematode pheromones with resistance-inducing activities against microbial pathogens and pests in various crops. We investigated the effect of ascaroside ascr#18, the major ascaroside of plant-parasitic nematodes, on infection of cv. Boolani wheat (Triticum aestivum L.) with the virulent Pt race PKTTS. After spraying with ascr#18 in the micromolar concentration range 24 hours before inoculation with fungal uredospores, the number of rust pustules on ascr#18-treated wheat leaves was greatly reduced, by 55 to over 80%, showing that ascr#18 can induce resistance in wheat to Pt. Pretreatment with ascr#18 also further enhanced the expression of defense marker genes PAL and Chitinase 3 in response to Pt as compared with untreated Pt-infected plants. Our results are consistent with and further extend previous reports that ascr#18 triggers plant immunity and primes plant for protection against pathogens. Given its broad protective effects at very low concentrations as compared to chemical resistance inducer, such as salicylic acid mimics, argue that it is an interesting tool for strengthening environmentally friendly, sustainable plant production.
Keywords: Induce Resistance, Leaf Rust, Nematode Ascroside, Wheat -
مقدمه و هدف
گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) یکی از گیاهان دانه روغنی مهم در دنیا است که به دلیل تحمل بالا به خشکی و شوری در ایران اهمیت زیادی پیدا کرده است. دو عامل مهم در توسعه کشت گلرنگ، افزایش عملکرد روغن و زودرسی آن است. با توجه به این که مهم ترین قدم در مسیر اصلاح گیاهان، ایجاد تنوع و استفاده از این تنوع در مسیر انتخاب است، در این آزمایش تعداد زیادی ژنوتیپ گلرنگ از نظر صفات مهم کمی و کیفی مورد ارزیابی قرار گرفت.
مواد و روش هادر این مطالعه تعداد 160 ژنوتیپ داخلی و خارجی در قالب طرح آگمنت با سه شاهد (ارقام معرفی شده گلدشت، پدیده و گلمهر) در پنج تکرار بهصورت کشت پاییزه مورد ارزیابی قرار گرفت و صفاتی چون تاریخ گل دهی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی، خارداری، عملکرد دانه، درصد روغن، وزن هزاردانه، محتوای پروتئین دانه و پروفیل اسیدهای چرب شامل درصد اسیدهای چرب پالمتیک، استئاریک، اولئیک، لینولئیک و لینولنیک بررسی گردید.
یافته هانتایج نشان دهنده وجود دامنه 23 روزی در تاریخ گل دهی، دامنه 95 سانتی متری در ارتفاع بوته و دامنه 16 درصدی در میزان روغن دانه بود. همچنین تنوع زیادی در عملکرد دانه و سایر صفات مورد ارزیابی مشاهده گردید. نتایج نشان داد میزان پروتئین دانه در برخی از ژنوتیپ های مورد آزمایش تا حدود 20 درصد بود که از نظر ارزش تغذیه ای کنجاله اهمیت زیادی دارد. بررسی پروفیل اسیدهای چرب با کمک GC نشان داد تعداد 24 ژنوتیپ میزان اولئیک اسید بالاتر از 55 درصد داشتند. نتایج همبستگی جزء نشان داد ژنوتیپ های دارای بیشترین درصد اسید اولئیک و پالمتیک معمولا بیشترین درصد روغن را دارند و همبستگی منفی شدیدی بین اولئیک و لینولئیک وجود دارد به طوری که کاهش و یا افزایش یکی با افزایش و یا کاهش دیگری همراه است. درصد روغن های بالا فقط در ژنوتیپ های خاردار مشاهده شد و همبستگی معنی داری بین درصد روغن و میزان پروتئین دانه مشاهده نشد به طوری که ژنوتیپ هایی با درصد روغن و درصد پروتئین دانه بالا به طور همزمان مشاهده گردید.
نتیجه گیریدر مجموع نتایج این مطالعه نشان داد تنوع بسیار زیادی بین ژنوتیپ های جمع آوری شده وجود دارد که می توان از این تنوع در برنامه های اصلاحی بهره برد.
کلید واژگان: اسید چرب, پروتئین دانه, روغن, گلرنگIntroduction and objectiveSafflower (Carthamus tinctorius L.) is one of the most important oilseed crops in the world, which has gained great importance in Iran due to its high tolerance to drought and salinity. Two important factors in the development of safflower cultivation are the increase of oil yield and early maturity. Considering that the most important step in plant breeding is creating diversity and using this diversity in selection, in this experiment, a large number of safflower genotypes were evaluated in terms of important quantitative and qualitative traits.
Material and methodsIn this study, 160 local and imported genotypes were evaluated in the form of an augmented design with three controls (introduced cultivars Goldasht, Padideh and Golmehr) in five replicates as winter cultivation, and traits such as flowering date, Plant height, number of branches, spininess, seed yield, oil percentage, 1000 seed weight, seed protein content and fatty acid profile including percentage of palmitic, stearic, oleic, linoleic and linolenic acids were investigated.
FindingsThe results showed the existence of a range of 23 days for flowering date, a range of 95 cm in plant height and a range of 16% in the amount of seed oil. Also, a large variation was observed in seed yield and other evaluated traits. The results showed that the amount of seed protein in some tested genotypes was up to 20%, which is very important in terms of the nutritional value of meal. Examining the fatty acid profile with the help of GC showed that 24 genotypes had oleic acid content higher than 55%. The results of partial correlation showed that the genotypes with the highest percentage of oleic and palmitic acid usually have the highest percentage of oil and there is a strong negative correlation between oleic and linoleic, so that the decrease or increase of one is associated with the increase or decrease of the other. High oil percentage was observed only in thorny genotypes and no significant correlation was observed between oil percentage and seed protein content, so that genotypes with high oil percentage and high seed protein percentage were observed at the same time.
ConclusionOverall, the results of this study showed that there is a great diversity between the collected genotypes, which can be used in breeding programs.
Keywords: Fatty acid, Seed protein, Oil, Safflower -
هدف
به دلیل کمبود آب و تنش خشکی آخر فصل در کشت دیم عدس در ایران، مطالعه حاضر با هدف شناسایی ژن های دخیل در تحمل به تنش خشکی و بررسی تغییرات آن ها به منظور شناسایی نقش آن ها در این فرایند، در ژنوتیپهای حساس و متحمل عدس، انجام شد.
مواد و روش هابه منظور شناسایی توالی توافقی ناحیه رمزکننده ژن های انتخابی دخیل در تحمل به تنش خشکی گیاه عدس، ابتدا توالی های قطعات بیانی و خوانش ژن هایAQUAPIP2 ،FBA، OEE2، WRKY1 و XTH با استفاده از توالی های ارتولوگ در سایر گیاهان هم خانواده عدس شناسایی شدند. در پژوهش حاضر، به منظور القای تنش خشکی، از آبیاری 60،90 و 30 درصد ظرفیت زراعی به ترتیب برای شاهد، تنش متوسط و شدید استفاده شد. RNA گیاه عدس، از بوته های تحت تنش و شاهد استخراج، cDNA آن ها تهیه و بیان ژن های شناسایی شده، توسط تکنیک qRT-PCR، سنجیده شد. برای درک بهتر پاسخ، تاثیر تنش خشکی بر برخی صفات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه عدس، ارزیابی شد.
یافته هابا افزایش شدت تنش خشکی، ارتفاع بوته، وزن تر اندام هوایی و ریشه، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، محتوای نسبی آب برگ، شاخص سطح برگ، کلروفیل و پروتیین برگ، کاهش و تراکم کرک برگ، میزان نشت الکترولیتی، پرولین و کربوهیدرات، محتوای مالون دی آلدهید و غلظت هیدروژن پراکسید، افزایش یافتند. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده های بیان نسبی ژن نشان داد که با افزایش شدت تنش، بیان نسبی ژن هایAQUAPIP2 ، FBA و WRKY1، افزایش معنی دار و بیان XTH و OEE2 کاهش معنی دار یافت.
نتیجه گیریافزایش شدت تنش خشکی، منجر به افزایش بیان نسبی ژن های AQUAPIP2، FBA و WRKY1 شد. افزایش محتوای نسبی آب برگ و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان وکاهش غلظت هیدروژن پراکسید، تحت تاثیر افزایش بیان AQUAPIP2 و WRKY1 بود. افزایش بیان نسبی FBA منجر به افزایش غلظت کربوهیدرات شد. نتایج نشان می دهد که این سه ژن دخیل در تحمل به تنش خشکی در عدس بودند.
کلید واژگان: ژنوتیپ متحمل, ژنوتیپ حساس, شدت تنش, محتوای نسبی آب برگObjectivesThe research was conducted to study changes in expression pattern of some genes involved in drought tolerance due to the problem of terminal drought stress in rainfed lentil agriculture in Iran.
Material and methodsIn order to identify the consensus sequence of the coding sequence (CDS) of selected lentil genes; Aquaporin PIP2, Fructose bisphosphate aldolase, Oxygen-evolving enhancer protein2, WRKY1 and Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase, expressed sequence tag (EST) and reads were identified through similar ortholog sequences in other leguminosae plants. 90, 60 and 30 percent of field capacity were considered as control, medium and severe stress respectively. RNA was extracted from both control and severe drought stress treated plants leaf samples, cDNA was synthesized from RNA samples. Expression profiles of the genes, were determined via real time PCR technique. To represent the effect of drought stress on lentil plant, some morphological, physiological and biochemical characteristics were measured.
ResultsCharacteristics like plant height, shoot fresh weight, root fresh weight, shoot dry weight, root dry weight, relative water content, leaf area index, chlorophyll and protein content decreased due to drought stress, leaf trichome density, electrolyte leakage index, proline and carbohydrate content, malondialdehyde and hydrogen peroxide increased in drought stress. Analysis of real time PCR demonstrated expression of AQUAPIP2، FBA and WRKY1 genes were increased and expression of XTH and OEE2 genes were decreased under severe drought stress condition.
ConclusionsThe results show that AQUAPIP2, FBA and WRKY1 genes are involved in drought tolerance. Due to higher expression of AQUAPIP2 and WRKY1 genes in the tolerant genotype, reduction of RWC in this genotype is less. Less increase in hydrogen peroxide in the tolerant genotype, partly influenced by higher expression of AquaPIP2 gene and higher activity of antioxidant enzymes, which was influenced by higher expression of AquaPIP2 gene in tolerant genotype than susceptible genotype. The increase in carbohydrate content in both genotypes was partially affected by FBA gene expression.
Keywords: Drought stress, lentil, ortholog sequences, susceptible genotype tolerant genotype -
باکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) با تعدیل بیان miRNA، بهبود ریشه و باعث تحمل خشکی می شوند. جهت بررسی اثر توام miRNA و PGPR بر تحمل به خشکی لوبیای معمولی در یک آزمایش فاکتوریل کاملا تصادفی در سه تکرار، ژنوتیپ های صدری و یاس در شرایط خشکی 30% و FC = 60% و PGPR (تلقیح با جدایه اول، دوم و مخلوط دو جدایه) به همراه شاهد بررسی شدند. تنش خشکی پنج هفته پس از کاشت اعمال (به مدت 10 روز) شد و سپس از سه برگچه دوم و ریشه نمونه گیری شد. نتایج نشان داد که PGPR ها منجر به پایداری غشا، بهبود ریشه و... می شوند. miRNA های دخیل در خشکی بر اساس همولوژی بین EST های NCBI و miRNA هایmiRBase باBLASTn شناسایی شدند. miRNA ها متعلق به خانواده های miR408، miR5021، miR5565e و miR9559هستند و در رشد، تحمل به تنش و... نقش دارند. مشاهده شد که میزان بیان miR9559-3P در شرایط خشکی و تلقیح باکتری در گیاه حساس و متحمل به خشکی کاهش یافت. در حالت عدم تلقیح باکتری، میزان بیان miR9559-3P در گیاه حساس بیشتر بود. احتمالا در گیاه حساس، miR9559-3P با نقش تنظیم کنندگی منفی و هدف قرار دادن درصد بیشتری از ژن های هدف، باعث افزایش حساسیت به تنش شد، اما گیاه متحمل با یک نمایش تنظیمی خاص و کاهش بیان miR9559-3 باعث کاهش تخریب رونوشت های miR9559-3P، بیان بیشتر ژن هدف و بهبود تحمل به تنش شد. با توجه به این که PGPR ها با تعدیل بیان miRNA منجر به تحمل خشکی و افزایش تولید گیاه می شوند، استفاده از آن ها به عنوان کود زیستی یک روش جایگزین مناسب کود شیمیایی می باشد.
کلید واژگان: تنش خشکی, EST, miRNA, PGPR, Phaseolus vulgaris LTo study the effect of miRNA and PGPR on drought tolerance, Sadri and Yas bean genotypes were subjected to drought conditions (FC = 90%, 60% and 30%) and bacterial treatments (no bacteria, isolates B1, B2 and mixture 2 bacterial isolates), using CRD design with three replications in a factorial arrangement, Drought stress was applied five weeks after planting (for 10 days) and second trifoliate and root were used for sampling. The results showed that PGPRs lead to membrane stability, root development, etc. To identify the potential miRNAs involved in drought stress, the publicly available EST sequences of the plant were obtained from NCBI and blasted against the previously known Plant miRNAs. Ultimately, five distinguished potential miRNAs were acquired in the plant (belonging to four families: miR408, miR5021, miR5565e and miR9559). Candidate miRNAs were involved in growth, stress tolerance, etc. miR9559-3P expression decreased in drought and bacterial inoculation conditions in drought sensitive and tolerant plants. However, in the absence of bacterial inoculation, the expression of miR9559-3P was higher in sensitive plants. miR9559-3P might increase sensitivity to drought stress by negatively regulating role and targeting a higher percentage of target genes in sensitive plants. However, the tolerant plant with a special regulatory display and reduced expression of miR9559-3P reduced the degradation of miR9559-3P transcripts, increased the expression of the target gene and improved stress tolerance. Since PGPR modulate miRNA expression and lead to drought tolerance and increase plant yield, using these bacteria as biofertilizer can be a suitable alternative method of chemical fertilizer.
Keywords: Drought stress, EST, miRNA, PGPR, Phaseolus vulgaris L -
با توجه به تاثیر شوری برجوانه زنی بذر، پژوهش حاضر با هدف بررسی تنوع صفات جوانه زنی 91 رقم زراعی و 204 توده بومی گندم نان به همراه سه رقم شاهد (سیستان، نارین و ارگ) تحت شوری (60 و 120 میلی مولار سدیم کلرید) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با دو تکرار در ظروف پتری دیش انجام شد. تنوع بالایی بین ژنوتیپ های گندم از نظر طول گیاهچه و ساقه چه، شاخص جوانه زنی و بنیه بذر تحت هر دو شرایط تنش شوری وجود داشت؛ در حالی که انرژی جوانه-زنی و درصد جوانه زنی تنوع پایینی داشتند. همبستگی مثبت و معنی داری بین تمام صفات (به جزء همبستگی 25/0- طول ریشه-چه با نسبت طول ساقه چه به ریشه چه در شاهد) تحت هر سه شرایط (شاهد، 60 و 120 میلی مولار سدیم کلرید) وجود داشت. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه به عامل ها، PC1 و PC2 تحت تیمار 60 میلی مولار سدیم کلرید به ترتیب وزن گیاهچه و درصد جوانه زنی نام گذاری شدند. تحت تیمار 120 میلی مولار سدیم کلرید، PC1 و PC2 به ترتیب درصد جوانه زنی و وزن گیاهچه نام گذاری شدند. نتایج بای پلات، توده های بومی IP624925، IP628189 وIP624838 به همراه ارقام ADL، AFLAK، KHAZAR1 و RIJAW به عنوان ژنوتیپ های برتر تحت تیمار 60 میلی مولار سدیم کلرید شناسایی شدند. همچنین، توده های بومیIP627103،IP626566 ،IP624596 ، IP625433 و IP628189 به همراه ارقام SHIROODI و DASTJERDI به عنوان ژنوتیپ های برتر تحت تیمار 120 میلی مولار سدیم کلرید انتخاب شدند . در کل، ژنوتیپ های انتخابی بر مبنای تجزیه آماری چندمتغیره به عنوان مواد ژنتیکی با پتانسیل تحمل به شوری شناسایی شدند.کلید واژگان: آماره های چند متغیره, ژنوتیپ, شاخص های جوانه زنی, شوری, گندمGiven the importance of salinity at the germination stage, this study was carried out with the aim of investigating the diversity of germination traits in bread wheat 91 cultivars and 204 landraces along with three control varieties (Sistan, Narin, and Arg) under salinity (60 and 120 mM NaCl) as a factorial experiment in a completely randomized design with two replicates in petri dishes. There was a high diversity between wheat genotypes in terms of shoot and root length of seeding, shoot-to-root length ratio, germination index, and seed vigor under both sat stress conditions; while germination energy and germination percentage had low variation. There was a positive significant correlation between all the traits (except the root length of seeding and the shoot-to-root length ratio) under all three conditions (control, 60 and 120 mM NaCl). From the factor analysis, the PC1 and PC2 under 60 mM NaCl treatment were named as seedling weight and germination percentage, respectively. Under 120 mM NaCl treatment, PC1 and PC2 were named as germination percentage and seedling weight, respectively. Based on the biplot, IP624925, IP628189, and IP624838 landraces and ADL, AFLAK, KHAZAR1, and RIJAW cultivars were identified as superior genotypes under 60 mM NaCl treatment. Moreover, IP627103, IP624596, IP626566, IP625433, and IP628189 landraces and Shiroodi and Dastjerdi cultivars were selected as superior genotypes under 120 mM NaCl treatment. Overall, the selected genotypes were identified as genetic material with the potential of salinity tolerance based on multivariate statistical analysis. Keywords: multivariate analysis, genotype, Germination indicators, Salt, Wheat
-
مقدمه
سیتوکروم P450 نقش مهمی در واکنش های اکسیداتیو در طول بیوسنتز متابولیت های ثانویه از جمله ترپنوییدها ایفا می کند.
هدفهدف از این تحقیق شناسایی ژن CYP72A154 به عنوان ژن دخیل در مسیر بیوسنتز گلیسیریزین در شیرین بیان ایرانی بود.
روش بررسیژن CYP72A154 از شیرین بیان ایرانی جدا و در ناقل PTG19-T کلون شد. پس از تایید طول قطعه، پلاسمید نوترکیب برای تعیین توالی ارسال شد. از NCBI BLAST برای تجزیه و تحلیل همولوژی توالی نوکلیوتیدی/پروتیینی بین Glycyrrhiza glabra و سایر گیاهان استفاده شد. توصیف توالی های اسید آمینه پیش بینی شده مانند همسانی توالی، دومین های پروتیینی و مکان های عملکردی، با استفاده از InterProscan انجام شد. RT-PCR برای بررسی بیان نسبی این ژن در ریشه شیرین بیان انجام شد.
نتایجطول کوآری 314 aa بود که پس از بghست در NCBI حدود 78 تا 80 درصد یکسانی با سیتوکروم P450 72A154 و 11-oxo-beta-amyrin 30-oxidase در گونه های G. glabra ،G. uralensis و G. pallidiflora و همچنین حدود 64 تا 67 درصد با سایر گونه های خانواده Fabaceae داشت. تجزیه و تحلیل TMHMM نشان داد که تعداد Expe اسیدآمینه ها در TMH ها 22/11931 و تعداد Exp ،60 آمینو اسید اول 20/013 بود. نتایج RT-PCR نشان داد که بیان این ژن با ژن b-AS و CYP88D6 که هر دو در مسیر بیوسنتز گلیسیریزین نقش دارند، قابل مقایسه است.
نتیجه گیری:
با توجه به تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک و RT-PCR می توان بیان کرد که قطعه مورد نظر متعلق به ژن CYP72A154 بوده و در بیوسنتز گلیسیریزین نیز نقش دارد.
کلید واژگان: شیرینبیان, سیتوکروم P450, همسانی, آنالیز بیوانفورماتیک, RT-PCRBackgroundCytochrome P450s have essential roles in oxidative reactions during the biosynthesis of secondary metabolites, such as terpenoids.
ObjectiveThis research was aimed to identify the gene CYP72A154 as a gene involved in the glycyrrhizin biosynthesis pathway in Iranian licorice.
MethodsCYP72A154 gene was isolated from Iranian licorice and cloned it into the PTG19-T vector. After confirmation of fragment length, the recombination plasmid was sent for sequencing. NCBI BLAST was used to analyze the nucleotide/ protein sequence homology between Glycyrrhiza glabra and other plants. The characterization of predicted amino acid sequences such as sequence homology, protein domains and functional sites, was performed using InterProscan. RT-PCR was performed to improve the relative expression this gene in the licorice root.
ResultsThe query length was 314 aa, which after blasting in NCBI had about 78 to 80 % identity to the cytochrome P450 72A154 and 11-oxo-beta-amyrin 30-oxidase in species of G. glabra, G. uralensis and G. pallidiflora, as well as about 64 to 67 % with other species of the Fabaceae family. TMHMM analysis indicated the Exp number of AAs in TMHs was 22.11931, Exp number and first 60 AAs was 20.013. The results of RT-PCR revealed that the expression of this gene was comparable to the β-AS gene and CYP88D6, both being involved in the glycyrrhizin biosynthesis pathway.
ConclusionAccording to bioinformatics analysis and RT-PCR, it can be stated that the desired fragment belongs to the CYP72A154 gene and is also involved in the biosynthesis of glycyrrhizin.
Keywords: Glycyrrhiza glabra, Cytochrome P450s, Homology, Bioinformatic analysis, RT-PCR -
به منظور بررسی تنوع ژنتیکی و طبقه بندی ارقام جو در شرایط آبیاری مطلوب و محدود، آزمایشی بر روی 138 رقم جو در قالب طرح آلفا لاتیس با دو تکرار در مزرعه آموزشی دانشگاه تهران مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف ارقام از لحاظ تمام صفات در هر دو شرایط آزمایش بسیار معنی دار بوده و تنوع ژنتیکی زیادی را بین صفات نشان داد. با توجه به نتایج تجزیه رگرسیون و علیت در شرایط آبیاری مطلوب صفات تعداد دانه در بوته و عملکرد بیولوژیکی و در شرایط آبیاری محدود صفات عملکرد بیولوژیکی و شاخص برداشت از مهم ترین صفات موثر بر عملکرد دانه بودند. با توجه به نتایج تجزیه به عامل ها در هر دو شرایط آبیاری مطلوب و محدود چهار عامل انتخاب شدند که به ترتیب 33/80 و 93/79 درصد از تغییرات را توجیه کردند. که عامل اول با توجیه بیش ترین تغییرات داده ها به عنوان عامل عملکرد نام گذاری شد. بر اساس پراکنش ارقام در نمودار بای پلات در شرایط آبیاری مطلوب ارقام 54، 57، 37، 103، 31، 30، 2 و 29 و در شرایط آبیاری محدود ارقام 130، 127، 124، 97، 122، 99، 29 و 55 که از لحاظ عامل های اول و دوم در سطح بالایی قرار گرفتند به عنوان ارقام برتر انتخاب شدند. براساس تجزیه خوشه ای ارقام مورد بررسی در شرایط آبیاری مطلوب و محدود ارقام به 4 و 5 گروه تقسیم شدند که نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای گروه بندی ارقام بر اساس نمودار بای پلات را تایید کرد.
کلید واژگان: تنوع ژنتیکی, تجزیه خوشه ای, تجزیه رگرسیون, تجزیه علیت, عملکرد و اجزا عملکردIn order to study of genetic diversity and classify barley cultivars under optimal and limited irrigation conditions an experiment was evaluated on 138 barley cultivars using alpha latis design with two replications at research field of Tehran University. Result of analysis of variance showed that there are highly significant differences among cultivars in studied traits which reveal high genetic variation among the cultivars. According to stepwise regression and path analysis, under optimal irrigation condition, seed number per plant and biological yield, and under limited irrigation condition biological yield and harvest index were the most important traits affecting grain yield. Factor analysis showed that in both optimal and limited irrigation conditions four factors were selected, which explained 80.33 and 79.93% of the changes, respectively. In both cases, the first factor was named as the performance factor explanation the most data changes. According to the biplot diagram, in optimal condition, cultivars 54, 57, 37, 103, 31, 30, 2 and 29 , and in limited irrigation, cultivars 130, 127, 124, 97, 122, 99, 29 and 55 which were at a high level in terms of the first and second factors, were selected as superior cultivars. Cluster analysis in n under optimal and limited irrigation conditions grouped cultivars into four and five clusters respectively. Which the results of cluster analysis confirmed grouping cultivars based on biplot diagram.
Keywords: Genetic diversity, Cluster Analysis, regression analysis, Path analysis, Yield, Yield components -
سویا از مهم ترین گیاهان دانه روغنی است که از مشکلات تولید آن کاهش قوه نامیه و بنیه بذر طی مدت نگهداری و پیش از کشت می باشد. به منظور تعیین اثر زوال بر بذر سویا و همچنین تعیین اثر اتیلن و اسید سالیسیلیک بر بهبود زوال بذر، طی این تحقیق بذور سویا در معرض پیری تسریع شده به مدت 0، 6 و 10 روز و پیری طبیعی به مدت 6 ماه قرار گرفتند. بذور پس از پیری با اسید سالیسیلیک با غلظت 50 میکرو مولار و ACC (پیش ماده اتیلن) با غلظت 10 میکرو مولار به مدت 6 ساعت در دمای 25 درجه سانتی گراد تیمار شدند. همچنین دسته ای بذور پس از آزمون پیری تسریع شده و طبیعی بدون هیچ تیماری به عنوان شاهد (بذر خشک) استفاده شدند. درصد جوانه زنی، فعالیت آنزیم های کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، گلوتاتیون پراکسیداز، پروتیین کل و مالون دی آلدهید مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بیان ژن های CTR1 و NPR1 در بذور خشک و همچنین طی 6 و 12 ساعت تحت اثر آب، اسید سالیسیلیک و ACC به روش Q-RT- PCR مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش پیری درصد جوانه زنی کاهش یافت. میزان مالون دی آلدهید افزایش و میزان پروتیین کل کاهش یافت. فعالیت آنزیم های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز کاهش یافت. در مجموع می توان گفت پیری سبب اختلال در صفات فیزیولوژیکی بذر می گردد و اسید سالیسیلیک و اتیلن نمی توانند سبب بهبود زوال بذر سویا شوند.
کلید واژگان: زوال بذر, مالون دی آلدهید, کاتالاز, CTR1, NPR1Glycine max is one of the important oilseed plants in all of the world. One of the problems of G. max production is seed deterioration and low germination and vigor during seed storage and before planting time. To investigate the effects of deterioration on seed and the effects of salicylic acid and ethylene on the improvement of the deteriorated seed of G. max were conducted accelerated aging test for 0, 6 and 10 days and a natural aging test for 6 months. After aging conditions, seeds were imbibed with 50 M salicylic acid and 10 M ACC (precursor of ethylene) for 6 hours at 25 °C. Also, a bach of seed after the natural and accelerated aging test was used without any hormonal treatment as a control seed (called dry seed). Germination percentage, the enzyme activity of catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, total protein, and malondialdehyde were measured. Gene expression of CTR1 and NPR1 were investigated on dry seed and under imbibitions of water, salicylic acid and ACC at 6, 12 hours with the Q-RT-PCR method. Seed germination decreased. Amount malondialdehyde increased and total protein decreased. Enzyme activities of catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase were decreased. and electrical conductivity increased with the progress of aging. Gene expression varied on different days and different hours. Salicylic acid and ACC had different effects on measured traits. All together aging caused disturbing of seed physiology and salicylic acid and ACC were not able to improve deteriorated soybean seed.
Keywords: seed deterioration, Malondialdehyde, Catalase, CTR1, NPR1 -
تنش های غیرزیستی تاثیر عمده ای بر رشد و عملکرد گیاهان زراعی دارند. بررسی خصوصیات بیوشیمیایی و فعالیت آنزیمی ژنوتیپ های مختلف گیاهی در شرایط تنش خشکی می تواند سبب شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش های غیرزیستی شود. در مطالعه حاضر، اثر تنش خشکی بر فعالیت آنزیم های پاداکسندگی و بیوشیمیایی برگ 10 ژنوتیپ لوبیا در سطوح مختلف تنش به صورت آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار، در گلخانه پژوهشی دانشگاه تهران مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش تنش خشکی نسبت به شرایط نرمال رطوبتی، میزان محتوای پروتیین کل کاهش یافت و ژنوتیپ خمین در تنش 25 درصد ظرفیت زراعی در میان سایر ژنوتیپ ها، کمترین میزان پروتیین کل را به خود اختصاص داد. بیشترین میزان فعالیت آنزیم کاتالاز، در ژنوتیپ COS-16 در سطح آبیاری 75 درصد ظرفیت زراعی به میزان 196/0 میلی گرم پروتیین در دقیقه، برای آنزیم آسکوربات پراکسیداز در تنش 50 درصد ظرفیت زراعی 226/0 میلی گرم پروتیین در دقیقه و برای آنزیم گایاکول پراکسیداز در سطح آبیاری 75 درصد ظرفیت زراعی 293/0 میلی گرم پروتیین در دقیقه مشاهده شد. میزان فعالیت آنزیم پلی فنول اکسیداز و محتوای پرولین در تنش شدید نسبت به شرایط نرمال رطوبتی افزایش نشان داد که زیاد شدن محتوای این دو آنزیم می تواند دلیلی بر فزایش تحمل گیاه به تنش خشکی باشد. بیشترین میزان فعالیت آنزیم پلی فنول اکسیداز در تنش 25 درصد ظرفیت زراعی، به ژنوتیپ COS-16 به میزان 183/0 میلی گرم پروتیین در دقیقه تعلق داشت. همچنین روند افزایشی محتوای مالون دی آلدهید در برگ در تنش شدید مشاهده شد. بر اساس نتایج به دست آمده و در میان ژنوتیپ های مورد بررسی، ژنوتیپ COS-16 متحمل و ژنوتیپ خمین، حساس به تنش خشکی تشخیص داده شدند.
کلید واژگان: پروتئین کل, تحمل, تنش اکسیداتیو, تنش خشکی, لوبیاAbiotic stresses have major impacts on crop growth and yield. Investigation of biochemical properties and enzymatic activity of different plant genotypes under drought stress conditions can identify tolerant genotypes to abiotic stresses. In the present study, the effect of drought stress on the activity of antioxidant and biochemical enzymes at leaves of 10 bean genotypes at different water stress levels was investigated as a factorial experiment in a randomized complete block design with three replications in the research greenhouse of University of Tehran. Compared to normal moisture conditions, when drought stress increased, the total protein content decreased and Khomein genotype had the lowest total protein content among other genotypes at 25% of field capacity stress. The highest catalase activity was observed at COS-16 genotype (0.196 mg/min protein) at irrigation level of 75% of field capacity, ascorbate peroxidase (0.226 mg/min protein) at 50% of field capacity and guaiacol peroxidase at the irrigation level of 75% of the field capacity (0.293 mg/min protein). Increasing the activity of polyphenol oxidase enzyme and proline content in severe stress compared to normal moisture conditions showed that increasing the content of these two enzymes can be a reason for increasing plant tolerance to drought stress. COS-16 genotype had the highest polyphenol oxidase activity (0.183 mg/min protein) at 25% of field capacity. Also, increasing trend of malondialdehyde content in leaves was observed under severe stress. Based on the results, among the studied genotypes, COS-16 was identified as tolerant genotype and Khomein genotype was drought sensitive.
Keywords: Beans, Drought stress, oxidative stress, tolerance, total protein -
بیماری ساق سیاه که توسط قارچ Leptosphaeria maculans ایجاد می شود، تولید کلزا را در ایران و جهان، به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش، سه ژن PR10.1، Chitinase و DRR206 از نخود فرنگی (Pisum sativum) به کلزا منتقل شد و کارایی آن ها در ایجاد مقاومت به بیماری ساق سیاه در قالب دو آزمایش، مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش اول، سه تراژن از لاین تراریخت Wester کلزا، از طریق آمیزش برگشتی، به چهار رقم زراعی Sentry، OAC Triton، Apollo وMillenniUM 03 منتقل شدند و تاثیر پس زمینه ژنتیکی سه رقم مختلف بر پاسخ به بیماری، بررسی شد در آزمایش دوم و جهت مطالعه تاثیر تجمیع دو به دوی تراژن ها بر سطح مقاومت، لاین های مختلف وستار تراریخت با یکدیگر آمیزش داده شدند. غربالگری گلخانه ای بیماری ساق سیاه به روش مایه زنی لپه صورت گرفت. تراژن DRR206 در رقم Sentry و ترکیب دو تراژن Chitinase×DRR206، بالاترین مقاومت را ایجاد کرد. به طورکلی تراژن DRR206، بهترین عملکرد را در کاهش بیماری داشت که به نظر می رسد، این تاثیر از طریق به تاخیر انداختن مراحل اولیه توسعه بیماری صورت می گرفت. لاین های امیدبخش حاصل از این پژوهش، پس از آزمایش های مزرعه ای، قابلیت به کارگیری در برنامه های به نژادی آزادسازی رقم را خواهند داشت.
کلید واژگان: تراریخت, ساق سیاه, کلزا, نخود فرنگی, PR10.1, chitinase, DRR206Blackleg caused by Leptosphaeria maculans is one of the important diseases widely affecting canola production worldwide. Effectiveness of three plant defence related genes transferred from pea (Pisum sativum) to canola was tested against blackleg in two experiments. In the first experiment, three transgenes including PR10.1, Chitinase, and DRR206 were transferred from transgenic Wester variety into four commercial cultivars (Apollo, Sentry, OAC Triton, and MillenniUM 03) via backcrossing to examine the effects of different genetic backgrounds on disease response. In the second experiment, to study the effect of gene pyramiding on level of disease resistance, three transgenic Wester lines were crossed. Cotyledon inoculation was performed for indoor disease screening tests of blackleg. DRR206 in Sentry and Chitinase×DRR206 appeared to be the best combinations conferring disease resistance. Overall, DRR206 had the highest impact on disease, probably due to delayed infection development. Promising lines of this research could be utilized in breeding programs and cultivar release projects after field trials.
Keywords: chitinase, Disease Screening, DRR206, PR10.1, Transgenic Plants -
این تحقیق، با هدف شناخت برخی مکانیزم های فیزیولوژیک مرتبط با ذخیره سازی در ارقام مختلف گندم، به صورت آزمایش اسپلیت پلات و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار، در مزرعه آزمایشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران در شهر کرج، در دو سال زراعی 96-1394 انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل 22 رقم گندم به عنوان عامل اصلی و محلول پاشی جیبرلیک اسید در مرحله پیدایش گره دوم ساقه (GA3) در دو سطح (صفر (شاهد) و 100 میلی گرم در لیتر) به عنوان عامل فرعی بودند. نتایج نشان داد که محلول پاشی جیبرلیک اسید، سبب افزایش معنی دار وزن خشک و وزن مخصوص ساقه، سطح برگ، کلروفیل و همچنین عملکرد دانه در ارقام مختلف گندم در هر دو سال آزمایش شده است که از بین این صفات، وزن خشک ساقه، بیشترین تاثیرپذیری و افزایش را در شرایط محلول پاشی جیبرلیک اسید نشان داد. همچنین همبستگی مثبت و معنی داری بین وزن خشک ساقه با وزن مخصوص ساقه و انتقال مجدد در ارقام مختلف در شرایط محلول پاشی جیبرلیک اسید وجود داشت. ارقام شبرنگ و دز در شرایط محلول پاشی جیبرلیک اسید، بیشترین میزان صفات مرتبط با ذخیره سازی (وزن خشک و وزن مخصوص ساقه) را داشتند که به دلیل انتقال مجدد، بالا عملکرد دانه بالاتری را نیز دارا بودند. به طورکلی در این تحقیق، کاربرد خارجی جیبرلیک اسید سبب تقویت توان ذخیره سازی، قدرت منبع و عملکرد در ارقام مختلف گندم شد.
کلید واژگان: انتقال مجدد ذخایر ساقه, سطح برگ, عملکرد دانه, قدرت منبع, کلروفیل برگThis study has been conducted to recognize some of the physiological mechanisms related to the storage in different wheat cultivars as a split-plot experiment in a randomized complete blocks design with three replications at the experimental farm of Agriculture and Natural Resources ofUniversity of Tehran in Karaj, during two crop years of 2014-2016. Experimental treatments consisted of 22 wheat cultivars as the main plots and gibberellic acid (GA3) at two levels (0 mg/L (control) and 100 mg/L) as the sub plots. Results showed that gibberellic acid spraying significantly increased stem dry and specific weights, leaf area, chlorophyll and grain yield in different wheat cultivars in both experimental years. Among these traits, the shoot dry weight had the highest response to gibberellic acid spraying. There was also a significant positive correlation between stem dry and stem specific weights and remobilization in different cultivars under gibberellic acid spraying condition. Shabrang and Dez cultivars had the highest storage related traits (stem dry and specific weights) under gibberellic acid spraying condition which resulted in higher grain yield. These cultivars had the highest grain yield due to higher stem reserves remobilization capacity. In this study, exogenous application of gibberellic acid has generally strengthened the stem storage capacity, source strength and yield in different wheat cultivars.
Keywords: Leaf area, Leaf chlorophyll, Seed yield, stem reserves remobilization, source strength -
مقدمه و هدف
گلرنگ گیاهی روغنی مناسب مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. اصلاح گلرنگ برای عملکرد مستلزم شناسایی مولفه های مهم تاثیر گذار بر عملکرد می باشد. استفاده موثر از تجزیه و تحلیل روابط بین عملکرد و اجزای آن در اصلاح نباتات مستلزم تلفیق نتایج تجزیه های چند متغیره با واقعیت های فیزیولوژیکی گیاه است.
مواد و روش هادر این تحقیق آزمایش در چارچوب طرح آگمنت بر روی 106نمونه گلرنگ دریافت شده از بانک ژن گیاهی آلمان با شمول تعداد پنج شاهد تجاری انجام گردید. تجزیه های چند متغیره بر روی صفات مختلف مربوط به عملکرد دانه و فنولوژی گیاه انجام گرفت.
یافته هانتایج تجزیه همبستگی ساده مبین همبستگی های بالا بین صفات مهم دخیل در عملکرد دانه و قطر ساقه بود. تجزیه رگرسیون گام به گام عملکرد دانه تک بوته بر روی صفات مورد بررسی منجر به برازش مدلی شامل صفات تعداد دانه در گیاه، وزن هزار دانه، تعداد قوزه در بوته، تعداد دانه در قوزه با اثرات مثبت و تعداد شاخه فرعی ثالثیه با اثر منفی گردید. تجزیه عاملی قادر به استخراج پنج عامل بود که مجموعا 74درصد واریانس داده های اولیه را توضیح می دادند. عامل اول عمدتا بر صفات دخیل در شکل گیری عملکرد و عامل دوم عمدتا بر صفات فنولوژیک تاثیرگذار بود. عامل های سوم، چهارم و پنجم به ترتیب بر صفات تعداد دانه در قوزه، ارتفاع شاخه دهی و تعداد روز تا خروج از روزت موثر بودند. بر اساس نتایج تجزیه های چند متغیره، تمرکز بر تعداد شاخه فرعی اولیه و ثانویه بیشتر، قطر بیشتر ساقه، اجزای عملکرد و ارتفاع بیشتر می تواند برنامه های اصلاحی در جهت افزایش عملکرد را بهبود بخشد.
نتیجه گیریاستفاده موثر از نتایج تجزیه های آماری چند متغیره مستلزم تلفیق خروجی های نرم افزار های آماری با اطلاعات فیزیولوژیکی می باشد. این موضوع به عنوان تجزیه های عملگرا در این مقاله مطرح شده است.
کلید واژگان: برنامه های اصلاحی, تجزیه عاملی عملگرا, تجزیه های چند متغیره, سیستم کنترل درونی گلرنگIntroduction and ObjectiveMedicinal plants have many applications in the treatment of humans, among which chamomile is one of the most valuable and widely used medicinal plants in the world. One of the most important breeding programs is the recognition of genetic diversity for the initial evaluation of plant masses. For this purpose, a study of genetic diversity and classification of experimental chamomile ecotypes was designed and implemented.
Material and Methods25 native and foreign ecotypes of chamomile were evaluated in a randomized complete block design with four replications in the research farm of German Pharmaplant. Some of these ecotypes were collected from their natural growing areas and some were chamomile cultivars. For this purpose, some morphological, phenological and essential traits were evaluated.
ResultsThe results of analysis of variance showed that the difference between ecotypes in terms of all traits was significant at the level of 1% probability and showed great genetic diversity between traits. The results of phenotypic correlations and comparison of the mean of the studied traits showed that the traits of essential oil percentage, flower diameter, number of flowers and shoot weight were among the important and effective traits on essential oil yield. Slovakia, Izeh (2) and Poland had the highest fresh and dry shoot weight, flower diameter and essential oil yield, but Izeh (1) and Darrehshahr had the highest percentage of essential oil. According to the results of factor analysis, three factors were selected that explained 85.79% of the changes. The first factor, which justified the highest percentage of data changes, was named as the essential oil yield factor, which after drawing a biplot based on two components, Izeh (2) and Poland ecotypes were identified as superior ecotypes. Cluster analysis also classified the ecotypes into four groups, which performed well in differentiating the ecotypes based on the desired traits, and confirmed the distribution of the ecotypes based on the biplot diagram.
ConclusionThe results showed that the essential oil percentage, flower diameter, number of flowers and shoot weight were important and effective traits on essential oil yield. Due to the fact that diversity for these traits was observed among the studied ecotypes, so screening to increase these traits can increase yield. Slovakia, Izeh (2) and Poland had the highest fresh and dry shoot weight, flower diameter and essential oil yield, but Izeh (1) and Darrehshahr ecotypes had the highest percentage of essential oil.
Keywords: Breeding Programs, Functional Factor Analysis, Multivariate Analysis, Internal Control System of Safflower -
شناسایی منابع ژن های مقاومت گیاهچه ای و گیاه کامل برای هرمی کردن ژن ها، آرایش ژنی و ایجاد ارقام گندم دارای مقاومت پایدار، برای کنترل زنگ قهوه ای گندم، با عامل .Puccinia triticinea Erickss امری ضروری است. در این پژوهش تعداد 218 ژنوتیپ گندم بومی ایران که از مناطق مختلف جمع آوری شده بود، در مزرعه آزمایشی ایستگاه تحقیقات کشاورزی گلستان اهواز طی سال 99-1398 به صورت خطوط یک متری کشت شده و با پاتوتیپ های شایع زنگ قهوه ای خوزستان شامل LR-98-8، LR-98-14، LR-94-5 و LR-97-4 تیمار شدند. واکنش گیاهچه ای نیز در گلخانه های واحد بیماری شناسی غلات موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج با پنج پاتوتیپ شایع ایران در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو تکرار انجام شد. برای ارزیابی مقاومت از شاخص هایی تیپ آلودگی، سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری، شدت نهایی آلودگی و ضریب آلودگی استفاده شد. نتایج نشان داد که به ترتیب 10 و هفت درصد از ژنوتیپ ها در شرایط گلخانه ای و مزرعه ای مقاومت نشان دادند. در مرحله گیاه کامل واکنش 23 ژنوتیپ به صورت نیمه مقاوم (MR: moderately resistant) و 14 ژنوتیپ به صورت نیمه حساسMS: moderately susceptible)) بود. ضریب همبستگی بین شدت نهایی آلودگی، با مقادیر ضریب آلودگی و سطح نسبی زیر منحنی پیشرفت بیماری (rAUDPC)، به ترتیب 989/0 و 949/0 بود. در نهایت 30 ژنوتیپ با خصوصیات مورد نظر یعنی شدت نهایی آلودگی 40-0 درصد، ضریب آلودگی 40-0 وrAUDPC بین 30-0 درصد به عنوان ژنوتیپ های مطلوب انتخاب شدند. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های مورد نظر را در چهار گروه حساس (S: Sensetive)، نیمه حساس (MS)، نیمه مقاوم (MR) و مقاوم (R: Resistance) طبقه بندی کرد.کلید واژگان: زنگ قهوه ای گندم, سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری, مقاومت گیاهچه ای, مقاومت گیاه کاملIdentification the sources of seedling and adult plant resistance genes is important for gene pyramiding, gene deployment, and developing durable wheat cultivars to control the leaf rust with Puccinia triticinea Erickss agent. In this study, 218 Iranian wheat genotypes collected from different regions were cultivated in one-meter lines in the experimental farm of Golestan Agricultural Research Station in Ahwaz during 2019-2020 and treated with Khouzestan leaf rust prevalent pathotypes including LR-98-8, LR-98-5, LR-94-5 and LR-9-4. Seedling reactions with five prevalent pathotypes were carried out in a randomized complete block design with two replications in the greenhouses of the Cereal Pathology Unit of Seed and Plant Breeding Institute, Karaj. To evaluate resistance, we used Infection Type (IT), AUDPC (Area Under Disease Progression Curve), Final Disease Severity(FDS) and Coefficient Infection (CI) indices. The results showed that 10 percent and 7 percent of the genotypes are resistant in greenhouse and field conditions, respectively. In the adult plant stage, the responses of 23 genotypes were moderately resistant (MR) and 14 genotypes were moderately susceptible (MS). The correlation coefficients between the final disease severity, with the coefficient infection and rAUDPC were 0.989 and 0.949, respectively. Finally, 30 genotypes with the desired characteristics, ie final disease severity between 0-40%, coefficient of infection between 0-40 and rAUDPC between 0-30% were selected as the suitable genotypes. Cluster analysis classified the genotypes into four groups: susceptible (S), moderately susceptible (MS), moderately resistant (MR) and resistant (R).Keywords: Wheat Leaf Rust, Area Under Disease Progress Curve (AUDPC), seedling resistance, Adult plant resistance
-
تنش خشکی، یکی از تنش های مهم غیرزیستی برای گیاهان از جمله لوبیا است؛ چراکه رشد، توسعه و عملکرد گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد؛ بنابراین شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش خشکی، بسیار ضروری است. یکی از راه های موثر در شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش خشکی، بررسی بیوشیمیایی و بیان نسبی ژن های دخیل در تنش خشکی است. بدین منظور، پژوهش حاضر بر روی شماری از ژنوتیپ های لوبیا شامل خمین، COS-16، D81083 و KS-10012، به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد. تنش خشکی در سطوح تنش شدید (25% ظرفیت زراعی)، تنش ملایم (75% ظرفیت زراعی) و آبیاری نرمال (100% ظرفیت زراعی) اعمال شد و سپس صفات محتوای نسبی آب برگ، نشت الکترولیت ها، پرولین، مالون دی آلدهید و بیان ژن های NCED، CDPK1، PIP1 و NAC مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین میزان صفت نشت الکترولیت ها، به ترتیب به ژنوتیپ های خمین به میزان 66/77% و COS-16 به میزان 25% تعلق داشت. بیشترین میزان محتوای نسبی آب برگ، در ژنوتیپ COS-16 در تنش ملایم به میزان 66/80% و کمترین میزان آن، در ژنوتیپ خمین در تنش شدید به میزان 66/46% اندازه گیری شد. روند افزایشی میزان پرولین در تمامی ژنوتیپ ها، از آبیاری 100% ظرفیت زراعی نسبت به تنش ملایم و تنش شدید مشاهده شد. همچنین روند افزایشی میزان مالون دی آلدهید در تنش شدید نسبت به شاهد مشاهده شد؛ از طرفی، ژنوتیپ خمین با داشتن بیشترین میزان مالون دی آلدهید، رتبه a و ژنوتیپ COS-16 با داشتن کمترین میزان مالون دی آلدهید، رتبه f را با در نظر گرفتن آزمون توکی به خود اختصاص دادند. افزایش نسبی بیان ژن NCED، NAC و CDPK1 در تنش شدید نسبت به تنش ملایم و بیان نسبی متفاوت ژن PIP1 نیز در سطوح مختلف تنش (%75 و 25% ظرفیت زراعی) مشاهده شد. به طورکلی، از نتایج به دست آمده از اندازه گیری صفات می توان چنین استنباط کرد که در میان ژنوتیپ های مورد بررسی، ژنوتیپ COS-16 بیشترین و ژنوتیپ خمین کمترین میزان تحمل نسبت به تنش خشکی را دارا می باشند.کلید واژگان: بیان ژن, پرولین, مالون دی آلدهید, محتوای نسبی آب برگ, نشت الکترولیت هاDrought stress is one of the important non-biological stresses for plants such as beans because it affects the growth, development and yield of the plant. Therefore, identification of drought tolerant genotypes is very important. One of the effective ways in identifying drought tolerant genotypes is biochemical investigation and relative genes expression involved in drought stress. Therefore, the present study was performed on a number of bean genotypes including Khomein, COS-16, D81083 and KS-10012 as factorial complete randomized block design. Drought stress was applied at the levels of severe stress (25% field capacity), mild stress (75% field capacity) and normal irrigation (100% field capacity) and then the relative water content, electrolyte leakage, proline, malondialdehyde and gene expression (NCED, CDPK1, PIP1 and NAC) were evaluated. Results showed that the highest and lowest electrolyte leakage traits belonged to Khomein genotypes with 77.66% and COS-16 with 25%, respectively. The highest relative water content of leaf belonged to COS-16 genotype at mild stress of 80.66% and the lowest to khomein genotype at severe stress of 25%. Increasing trend of proline content was observed in all genotypes from 100% of irrigation to mild and severe stresses. Also, increasing trend of malondialdehyde was observed in severe stress compared to control, on the other hand, Khomein genotype with the highest malondialdehyde rank a and COS-16 genotype with the lowest malondialdehyde genotype f were considered with Tukey test. Relative increase of NCED, NAC and CDPK1 gene expression was observed in severe stress compared to mild stress. Different relative expression of PIP1 gene was also observed at different stress levels (75% and 25% of field capacity). In general, it can be concluded that among the genotypes studied, COS-16 had the highest and Khomein genotype had the least tolerance to drought stress.Keywords: electrolyte leakage, gene expression, Malondialdehyde, proline, relative water content
-
توکوفرول ها (ویتامین E)، گروهی از ترکیبات آلی هستند که فعالیت های حیاتی را در سلول های گیاهی فراهم می کنند، دستگاه فتوسنتزی را از خسارت اکسیداتیو نوری در امان نگه داشته و باعث حفاظت غشای کلروپلاست از پروکسیداسیون لیپید می شوند؛ همچنین وجود آن ها در تغذیه انسانی ضروری است. در این تحقیق شش ژن دخیل در بیوسنتز توکوفرول ها شامل: HPPD/PDS1، VTE5، HPT/VTE2، VTE3/APG1/IE35، TC/VTE1، γ-TMT/VTE4 و محصولات این ژن ها به کمک پایگاه های اطلاعاتی و نرم افزارهای بیوانفورماتیک، به صورت In Silico در گیاه عدس شناسایی شدند. ترسیم درخت فیلوژنتیکی با برنامه MEGA 7 نشان داد که اکثر این ژن ها در گیاه عدس با گیاهان هم خانواده خود مانند نخود و یونجه هومولوژی بالایی دارند. پیش بینی حضور دمین های حفاظت شده مشخص کرد که پروتیین HPPD دارای دو دمین و یک زیردمین و پروتیین های γ-TMT و VTE3 هر کدام دارای یک دمین حفاظت شده می باشند. نتایج حاصل از توصیف پروتیین ها با استفاده از ابزار ProtParam تعیین کرد که بالاترین فراوانی از نظر ترکیب اسیدهای آمینه متعلق به لوسین، سرین، گلایسین و کمترین فراوانی متعلق به دو اسیدآمینه سلنوسیستیین و پیرولیزین است. با استفاده از برنامه DeepLoc-1.0 پیش بینی شد که به غیر از پروتیین HPPD که محلول در سیتوپلاسم است، پنج پروتیین دیگر در فضای بین دو غشا پلاستیدها قرار می گیرند.
کلید واژگان: بیوانفو137رماتیک, پروتئین, ژن, عدس, ویتامین ETocopherols (Vitamin E) are an important group of organic compounds that realize vital activities in plant cells. They protect the photosynthetic system from photooxidation damages and prevent the lipid peroxidation of the chloroplast membrane. The presence of this plant organic compound in human nutrition is essential. In this research, six genes involved in the biosynthesis pathway of vitamin E including HPPD/ PDS1, VTE5, HPT/ VTE2, VTE3/ APG1/ IE35, TC/ VTE1, γ-TMT/ VTE4 and their products are identified in lentil plant using databases and bioinformatics software. After this identification, genes are implemented for breeding purposes of lentil through traditional breeding or modern biotechnology methods. According to the phylogenetic tree obtained by the MEGA 7 program, it was observed that most of these genes in the lentil have high homology to legume plants such as chickpea and alfalfa. In addition, the prediction of the presence of conserved domains revealed that the HPPD protein had two domains and one subdomain, and each of the proteins γ-TMT and VTE3 had only one conserved domain. Moreover, the results of the proteins description using ProtParam tool showed that the highest frequency with respect to the amino acids belonged to leucine, serine and glycine; by contrast, selenocysteine and pyrrolysine had the lowest frequency. The use of the DeepLoc-1.0 program predicted that only HPPD proteins were soluble in the cytoplasm, while five other proteins were located in the intermembrane space.
Keywords: Bioinformatics, Gene, Lentil, Protein, vitamin E -
بذور 10 گونه مختلف گیاه بومادران برگرفته از نواحی جغرافیایی مختلف ایران در گلخانه باغ گیاهان دارویی همدان (سال زراعی 1396-1397) کشت شده و در ادامه تنوع فیتوشیمیایی اسانس حاصل از هر گونه در دو مرحله قبل (سال اول) و پس از گلدهی (سال دوم) با GC-MS مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله قبل از گلدهی، 27 متابولیت گزارش شد و ترکیبات غالب (با فراوانی بیشتر از 10 درصد) بصورت 1,8-cineol، artemesia alcohol، artemesia ketone، camphor، germacrene-D، linalool، Terpineol و nerolidol گزارش شدند. بیشترین میزان 1,8-Cineole در گونه های A. alepica، A. eriophora، A. biberstinii ، A. filipendula و A. nobilis بدست آمد و دو گونه A. alepica، و A. eriophora نیز بیشترین مقدار camphor را نشان دادند. همچنین، در این تحقیق برای اولین بار ماده ارزشمند Germacrene D در دو گونه A. tenuifolia و A. wilhelmsii به ترتیب با فراوانی 19/43 و 03/47 درصد گزارش گردید. در مرحله بعد از گلدهی، 78 متابولیت بدست آمد و ترکیبات غالب بصورت Camphor، Cubenol، Chamazulene، Eucalyptol، Germacrene D، Sabinol، trans-Nerolidol، و نهایتا 2-Cyclohexen-1-ol, 1-methyl-4-(1-methylethyl)-, cis- گزارش شدند. درضمن، با توجه به نتایج تجزیه کلاستر و PCA، تمامی 10 گونه مورد مطالعه با توجه به داده های فیتوشیمیایی قبل و بعد از گلدهی به ترتیب در سه و چهار گروه مجزا قرار گرفتند. نهایتا، نتایج این تحقیق نشان داد که تفاوت در نوع ترکیب شیمیایی اسانس بومادران به فاکتورهایی مختلفی بستگی دارد، و اینکه در بین گونه های مختلف بومادران بومی ایران تنوع بین گونه ای نسبتا بالایی از لحاظ تولید انواع متابولیت های ثانویه وجود دارد.کلید واژگان: بومادران, تنوع فیتوشیمیایی, اسانس, متابولیت ثانویه, AchilleaHere, the seeds of 10 different species of the Yarrow (Achillea spp.) originated from geographically different regions of Iran were planted in the greenhouse of medicinal garden of Hamedan (2017-2018), and subsequently phytochemical variation of the essential oils of each individual species collected before and after flowering were assessed using GS-MS. Before flowering, overall, 27 metabolites were detected, among which 1,8-cineol, artemesia alcohol, artemesia ketone, camphor, germacrene-D, linalool, Terpineol and nerolidol were the superior. The maximum amounts of 1,8-cineol was observed in A. alepica, A. eriophora, A. biberstinii, A. filipendula, and A. nobilis, while both A. alepica and A. eriophora contained the highest amounts of camphor. Meanwhile, here, the maximum amounts of Germacrene D were acquired in A. tenuifolia (43.19%) and A. wilhelmsii (47.03%). Upon flowering, overall, 78 metabolites were detected, among which Cubenol, Eucalyptol, Camphor, germacrene-D, sabinol, trans-Nerolidol, Chamazulene, Chamazulene, and 2-Cyclohexen-1-ol, 1-methyl-4-(1-methylethyl)-, cis- were the superior. Based on cluster analysis and PCA constructed by the metabolite data of before and after flowering, all the 10 species of the genus Achillea were respectively grouped into three and four distinguished categories. Lastly, the results indicated that both quantity and quality of chemical composition of yarrow essential oils could be influenced by species under study, various growth and development stages, genetic background and possibly geographical/climatological factors, and that there is an acceptable phytochemical variation among them.Keywords: Achillea, phytochemical variation, secondary metabolites, Essential oils, Yarrow
-
مطالعه حاضر به منظور دسته بندی پاسخ ژنوتیپ های مختلف عدس (Lens culinaris Medik) به تنش شوری در فاز جوانه زنی و استقرار گیاهچه، در دو مرحله به صورت آزمایش فاکتوریل و برپایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه انجام شد. 44 ژنوتیپ عدس به همراه چهار سطح شوری، فاکتورهای مرحله اول و چهار ژنوتیپ عدس به همراه چهار سطح شوری، فاکتورهای مرحله دوم بودند. چهار سطح تنش شوری در آزمایش اول، حاصل ترکیب خاک معمولی با خاک دارای شوری طبیعی در نسبت های وزنی یک، دو به یک، یک به یک و یک به دو (به ترتیب خاک معمولی و خاک شور) و در آزمایش، دوم ناشی از NaCl (صفر، 60، 120 و 180 میلی مولار) بود. برخی صفات مورفولوژیکی به همراه محتوای کلروفیل a و b، کاروتنویید و پرولین مورد ارزیابی قرار گرفتند. طبق نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده ها، اختلاف معنی داری بین ژنوتیپ ها در پاسخ به تنش شوری وجود داشت و افزایش میزان خسارت، متناسب با افزایش تنش شوری بود. به منظور دسته بندی ژنوتیپ ها از نظر پاسخ به تنش شوری در آزمایش اول، تجزیه خوشه ای و تجزیه به مولفه های اصلی انجام شد و ژنوتیپ ها در چهار گروه مختلف دسته بندی شدند. چهار ژنوتیپ آزمایش دوم با توجه به نتایج مرحله اول انتخاب شدند. به طور کلی نتایج نشان داد که در بین ژنوتیپ های مورد مطالعه عدس، تنوع بالایی از نظر پاسخ به تنش شوری وجود داشت که می تواند در برنامه های اصلاح ارقام زراعی مورد استفاده قرار گیرد.کلید واژگان: استقرار گیاهچه, رقم مردم, شوری, عدس, غربالگری ژنوتیپThis project was carried out to study and classify the lentil (Lens culinaris Medik) genotypes during germination and seedling establishment, in Greenhouse and in two stages. First stage was carried out with 43 genotypes and Mardom cultivar of lentil in 4 levels of salinity and 3 replications in factorial experiment in as a completely randomized design in a combination of non-saline and saline soil in the 1, 2-1, 1-1 and 1-2 weight ratios (respectively non-saline soil and saline soil). Second stage was carried out with 3 genotypes and Mardom cultivar of lentil in 4 levels of salinity of NaCl (0, 60, 120, 180 mM) and 3 replications in a factorial experiment based on a completely randomized design. In this project, some morphological characteristics as well as the content of chlorophyll a and b, carotenoids and proline were evaluated. Analysis of the results showed that as the salinity increased, morphological traits in most genotypes were significantly damaged. For clustering genotypes in the first experiment, cluster analysis and principal component analysis was carried out and genotypes were classified in four different groups. 4 genotypes for second experiment were selected according to the results of cluster analysis. Results showed that there was high diversity in lentil genotypes in response to salt stress, and we can use this diversity in cultivars breeding programs.Keywords: genotype screening, Mardom cultivar, Lentil, salinity, Seedling establishment
-
به منظور بهینه نمودن شرایط کشت بافت گیاه گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum)، تاثیر13 ترکیب هورمونی مختلف و دو ریزنمونه کوتیلدون و هیپوکوتیل بر روی میزان باززایی سه رقم نیوتون، این فینیتی و دافینس، مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل و بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. بیشترین میزان ساقه زایی (9/11 ساقه در هر ریزنمونه) در مورد رقم دافینس بر روی محیط کشت پایه MS حاوی هورمون های 1/0=NAA و 68/0=TDZ میلی گرم در لیتر و ریزنمونه کوتیلدون، به دست آمد. پاسخ های دفاعی گیاه در مقابل عوامل محیطی، یکی از عوامل بازدارنده باززایی ریزنمونه ها در کشت بافت گیاهی است. سیگنال دهی یون کلسیم یکی از وقایع اولیه و البته مهم ترین واقعه در ایجاد پاسخ دفاعی گیاه در مقابل عوامل محیطی از جمله پاتوژن هاست، از این رو تاثیر ترکیب دارویی وراپامیل (Verapamil) به عنوان بلوکه کننده کانال های کلسیمی بر روی پاسخ دفاعی گیاه، در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور تلقیح ریزنمونه ها با Agrobacterium tumefaciens سویه LBA4404 و بر اساس شرایط بهینه شده کشت بافت، انجام شد. تاثیر وراپامیل در چهار غلظت 0، 50، 100 و 200 میلی گرم در لیتر در محیط هم کشتی، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از وراپامیل در مقایسه با نمونه شاهد، موجب کاهش پاسخ دفاعی گیاه می شود. همچنین استفاده از غلظت 50 میلی گرم در لیتر وراپامیل موجب افزایش میزان باززایی شد.
کلید واژگان: Agrobacterium tumefaciens, کشت بافت, گوجه فرنگی, وراپامیلTo optimize tomato (Solanum Lycopersicum) plant tissue culture condition, the effect of 13 different hormonal combinations and two explants of cotyledon and hypocotyl on the regeneration rate of three Newton, Infinity and Defines cultivars were investigated. Experiments were conducted in a factorial based on a completely randomized design with three replications. The highest shoot number (11.9 shoots per explant) was obtained for Defines cultivar on MS medium containing the hormones of TDZ=0.68, NAA=0.1milligrams per liter and cotyledon explant. Plant defense responses against environmental factors are one of the inhibitor factors of explants regeneration in plant tissue culture. Calcium ion signaling is one of the primary events and, of course, the most important event in plant defense response against pathogens, Therefore, the effect of verapamil as a calcium channel blocker was investigated on the plant defense response. For this purpose, inoculation was performed using Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 and based on optimized tissue culture condition. The effect of verapamil in four concentrations of 0, 50, 100 and 200 milligrams per liter was investigated in a co-culture medium. Results showed that the use of verapamil in comparison with the control sample reduced the plant defense response. Also, the use of 50 milligrams per liter of verapamil increased the amount of regeneration.
Keywords: Agrobacterium tumefaciens, Tissue culture, Tomato (Solanum lycopersicum), Verapamil -
تنش خشکی به ویژه بعد از گلدهی، یکی از عوامل اصلی کاهش عملکرد گندم در ایران و جهان است و شناسایی صفات فیزیولوژیک مرتبط با تحمل تنش خشکی آخر فصل در غربال ارقام متحمل بسیار موثر است. هدف از این پژوهش بررسی تنوع در توان ذخیره سازی و ارتباط آن با انتقال مجدد در گندم بود. 22 رقم زراعی گندم در قالب یک طرح کرت های خردشده با سه تکرار کشت شدند به طوری که آبیاری در دو سطح آبیاری متداول و تنش خشکی (40درصد ظرفیت زراعی) به عنوان عامل اصلی و رقم به عنوان عامل فرعی در نظرگرفته شد. مقدار ذخیره سازی و انتقال مجدد به روش وزنی و روش سنجش محتوای کربوهیدرات های محلول به تفکیک میانگره تعیین شد. تنوع زیادی بین ارقام از نظر صفات فوق مشاهده شد. بیشترین ذخیره سازی در روش وزنی مربوط به میانگره های زیرین بود و پدانکل و پنالتیمیت به ترتیب در رتبه های بعدی قرار داشتند. اما بیشترین مقادیر کربوهیدرات های محلول در پنالیتیمت بود و میانگره های زیرین و پدانکل در رتبه های بعدی قرار گرفتند. رتبه بندی ارقام از لحاظ ذخیره سازی نیز در دو روش فوق متفاوت از یکدیگر بود. تنش خشکی سبب کاهش وزن میانگره ها، محتوای کربوهیدرات های محلول و عملکرد دانه و افزایش کارایی انتقال مجدد گردید. از بین صفات مرتبط با ذخیره سازی، وزن مخصوص ساقه بالاترین همبستگی را با انتقال مجدد نشان داد. همبستگی انتقال مجدد، وزن مخصوص ساقه و محتوای کربوهیدرات های محلول با عملکرد دانه نیز مثبت و معنی دار بود.
کلید واژگان: ذخیره سازی مواد فتوسنتزی, انتقال مجدد کربن, ذخایر ساقه, تنش خشکیWater Water deficit especially after heading is one of the most effective factors of wheat yield loss in Iran and across the world and identifying the physiological traits related to plant resilience is of great importance in screening for tolerant varieties. The objective of this study was to evaluate the variation in stem reserves accumulation capacity and its relationship with remobilization in some wheat cultivars. 22 wheat cultivars were cultivated in a split plot design with three replications, full irrigation and 40% of field capacity being main plots. The amount of accumulation and remobilization was estimated by measuring internodes weight and stem soluble carbohydrates content (WSC). Significant genotypic variation among cultivars was observed under both normal and drought conditions. Maximum accumulation was found in lower internodes followed by peduncle and penultimate using dry weight measurement method. In WSC measurement method, however, maximum accumulation was observed in penultimate followed by lower internodes and peduncle. Cultivars ranking based on accumulation was also different in two methods. Drought stress caused decline in internodes weight, WSC and yield and remobilization efficiency. The specific stem weight had the highest correlation with remobilization. Significant correlation was found between grain yield and remobilization, specific stem weight and WSC.
Keywords: Photo assimilate storage, Carbohydrate remobilization, stem reserves, water stress -
در این پژوهش تغییرات هورمونی در واکنش گیاه هالوفیت آلوروپوس لیتورالیس (Aeluropus littoralis Parl.) به شوری مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور تغییرات هورمون های این گیاه هالوفیت در شرایط بدون تنش، تنش شوری ملایم و شدید (به ترتیب صفر، 250 و 600 میلی مولار کلرید سدیم) در چهار بازه نمونه برداری (3، 6، 12 و 24 ساعت پس از تنش) مطالعه شد. نتایج نشان داد که محتوای آبسیزیک اسید (ABA) پس از گذشت یک روز در همه سطوح تنش افزایش یافت، در حالی که میزان جیبرلیک اسید (GA) تحت تنش شدید نسبت به تنش ملایم کاهش محسوسی نشان داد. میزان سالیسیلیک اسید (SA) در ابتدای تنش ملایم نسبت به شاهد کاهش یافت و در تنش شدید این کاهش محسوس تر بود. محتوای جاسمونیک اسید (JA) در آغاز تنش تغییری نداشت. اما، با گذشت زمان بر میزان آن افزوده شد که این افزایش در تنش شدید بیش تر از تنش ملایم و در تنش ملایم بیش تر از شاهد بود. به نظر می رسد گیاه برای پاسخ به تنش حداقل به 24 ساعت زمان نیاز داشته باشد. زیرا، در ابتدای تنش (3 ساعت)، محتوای هورمون ها تغییر کرد که حاکی از درک تنش می باشد، ولی در ادامه سطح هومون ها تغییرات محدودی داشت و در زمان 24 ساعت، گیاه پاسخ کاملا متمایزی در محتوای هورمونی خود نسبت به شاهد ایجاد کرد. نتایج این تحقیق در درک عمیق تر سازوکارهای هورمونی تحمل به شوری، مفید خواهد بود.
کلید واژگان: آلوروپوس لیتورالیس, تنش شوری, سازگاری, هالوفیت, هورمون های گیاهیHormonal changes of Aeluropus littoralis (Gouan) Parl. halophyte under none- stress, moderate and severe salinity stress condition (0, 250, and 600 mM NaCl, respectively) at four time-courses (3, 6, 12, 24 h) were studied. The results showed that the Abscisic acid (ABA) content increased after one day at all stress levels, however, Gibberellic acid (GA3) levels also significantly decreased under severe stress compared to mild stress. The level of Salicylic acid (SA) decreased slightly compared to the control at the beginning of mild stress condition, but in severe stress, this decrease was more noticeable. Jasmonic acid (JA) content was not different at the first of stress, but with increased stress time, its content increased and in severe stress, it was more than mild stress and in mild stress, it was more than the control. It seems that the plant needs at least 24 hours to respond to stress because in the first time (3 hours) the content of hormones changed compared to the control, which indicates the perception of stress, but in continues the levels of the hormone had limited changes, and within 24 hours, the plant produced a completely different response to its hormonal content than the control. In conclusion, the results of this study will be useful in providing a deeper understanding of the hormonal mechanism of salinity tolerance.
Keywords: Adaptation, Aleuropus littoralis, Halophyte, Phytohormons, Salinity stress -
میکرو RNAها گروهی از RNAهای کوچک غیررمزکننده پروتئین با طول تقریبا 18 تا 24 نوکلیوتید هستند که در تغییرات پس از رونویسی در یوکاریوتها نقش سرکوب کننده mRNA دارند. به عبارت دیگر میکرو RNA بیان ژن را یا از طریق تجزیه یا سرکوب ترجمه mRNA تنظیم می. میکرو RNAها بهطور مستقیم بر فرآیندهای مانند رشد و نمو، ریخت شناسی، زمان گلدهی، سوخت و ساز، متابولیسم اسیدهای چرب، گلیکولیز و پاسخ به تنش های زنده و غیر زنده در گیاهان تاثیرگذار هستند. برای شناسایی میکرو RNAها روش های مختلفی وجود دارد که استفاده از داده های زیستی(بیوانفورماتیک) یکی ازکمهزینهترین و سادهترین روش ها می باشد. توالی های miRAN بالغ شناختهشده از شمار زیادی گونه جانوری، گیاهی از پایگاه داده miRBase دانلود شد. از توالیهای miRNA به عنوان توالی شناختهشده برای یافتن miRNAهای حفاظتشده بر پایه جستجوی همسانی بین miRNAها با GSSهای گیاه کلزا استفاده شد. ابتدا توالیهای GSS در گیاه کلزا از بانک اطلاعاتی NCBI در برابر miRNAهای شناخته شده BLASTn شدند. برای شناسایی رونوشتها و ژنهای هدف از تشابه مکمل معکوس بین miRNA و رونوشت هدف استفاده شد. در نهایت پنج عدد miRNA بالغ جدید شناسایی شد. ژن های مانند LUC7L3 ,UEL1D ,WSD1 ,LBD41 ,HST,NST1 ,CIPK26 و CNOT11 که به چندین خانواده ژنی با عملکردهای بیولوژیکی مختلف تعلق داشتند، شناساییشد. در این تحقیق از سرورها و نرمافزارهای مانند Mfold، miRBase، psRNATarget و GC content استفاده شد.
کلید واژگان: توالی GSS, روش دادههای زیستی, یوکاریوت, کلزا, mRNA هدفIntroductionMicroRNAs(miRNAs) are a group of small non-coding RNAs of approximately 18 - 24 nucleotides that play a negative role in post-transcriptional changes in eukaryotes. The miRNAs are then loaded onto the argonate family proteins (AGO) to form a protein complex (RISC). The primary activity of the RISC complex is to direct the mature miRNA to the target RNA and to stop protein production (Megah et al., 2018). miRNAs are involved in response to abiotic stresses in plants such as drought; several miRNA families have been reported in response to drought stress in rice, tomato, Arabidopsis, Medicago truncatula, peach, barley and wheat (Akdogan et al., 2015). The purpose of this study was to identify new microRNAs and their role in suppressing and preventing expression of some of their target genes in rapeseed.
Materials and MethodsA total of 38589 known mature miRAN sequences were downloaded from the miRBase database. The miRNA sequences were used as known sequences to find conserved miRNAs based on homology search for miRNAs with rapeseed GSS sequences.103369 GSS for rapeseed was downloaded from NCBI database. Mature miRNA sequences were uploaded to the BLASTn algorithm to search for homology with rapeseed GSSs in Linux. The miRNA sequences as known sequences and the GSS sequences as sequences were compared with each other for homology search. GSSs with mature miRNA sequences up to four mismatches were selected as candidates (Zhang, 2005). GSS sequences were used instead of EST sequences because miRNAs can generate GSS sequences in addition to EST sequences. Consequently, GSSs were sequenced between the BLASTx miRNA sequences and the GSS coding sequences were deleted and only non-coding GSS sequences remained (Karimi et al., 2017). Mfold software was used to predict the secondary structure of candidate miRNAs (Vivek, 2018). ath-miR5021 and ath-miR8175 from Arabidopsis, bol-miR9410 and bol-miR9411 from wild cabbage and cas-miR11592 from Camelina sativa were selected from the psRNATarget website (Dai and Zhao, 2011.
ResultsFor miR5021: The NST1 target gene encodes a protein called Stress response protein NST1, which plays a role in regulating secondary wall thickness in plants and preventing its destruction against a variety of stresses (Mitsuda et al., 2005). For miR9410: The HST gene is one of the target genes that encodes an enzyme called Shikimate O-hydroxycinnamoyltransferase in plants, which participates in the phenylpropanoid biosynthesis and heat stress control in plants, propanoids as secondary metabolites during developmental stages. The plant is synthesized in response to stress conditions (Lukasik et al., 2013).
DiscussionTypes of microRNAs and their role in suppressing target genes during live and abiotic stresses in barley, wheat, soybean, cucumber, alfalfa, olive, rice have been reported (Ozhuner et al., 2013). In this study, we tried to identify new microRNAs and their role in suppressing target genes for the first time in rapeseed. The results of this study showed that among the newly identified microRNAs, miR5021 and miR9410 families play an important role in suppressing NST1 and HST target genes, respectively, especially during stress in canola.. Therefore, identifying the molecular mechanism of these microRNAs and their target genes can help us in selecting drought and heat resistant varieties for rapeseed. A study of microRNAs for boron stress tolerance in leaves and roots of barley showed that of the four new microRNAs identified, miR408 was more involved in regulating cell signaling in leaves than the other three microRNAs (Ozhuner et al., 2013). Also, no response has been reported in hybrid and maize inbred lines for miR172 under drought and salt stress conditions (Kong et al., 2010). Therefore, understanding the cellular regulation mechanism for new microRNAs, including how to regulate the activity pathway of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase in organs such as leaves, roots and shoots of canola, requires further investigation.
ConclusionsMicroRNAs can be used as a new molecular tool alongside existing classical breeding methods to improve the genetic status of plants to promote tolerance to a variety of biotic and abiotic stresses in plant breeding.
Keywords: Bioinformatics, Eukaryote, GSS sequence, Rapeseed, arget mRNA -
سویا از مهم ترین گیاهان دانه روغنی است که از مشکلات تولید آن کاهش قوه نامیه و بنیه بذر طی مدت نگهداری و پیش از کشت می باشد. به منظور تعیین اثر زوال بر بذر سویا و همچنین تعیین اثر اتیلن و اسید سالیسیلیک بر بهبود زوال بذر، طی این تحقیق بذور سویا در معرض پیری تسریع شده به مدت 0، 6 و 10 روز و پیری طبیعی به مدت 6 ماه قرار گرفتند. بذور پس از پیری با اسید سالیسیلیک با غلظت 50 میکرو مولار و ACC (پیش ماده اتیلن) با غلظت 10 میکرو مولار به مدت 6 ساعت در دمای 25 درجه سانتی گراد تیمار شدند. همچنین دسته ای بذور پس از آزمون پیری تسریع شده و طبیعی بدون هیچ تیماری به عنوان شاهد (بذر خشک) استفاده شدند. درصد جوانه زنی، هدایت الکتریکی و همچنین بیان ژن های αMY1 ،βMY1 در بذور خشک و همچنین طی 6 و 12 ساعت تحت اثر آب، اسید سالیسیلیک و ACC به روش Q-RT- PCR مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش پیری درصد جوانه زنی کاهش و هدایت الکتریکی افزایش یافت. ژن ها بیان متفاوتی را در روزها و ساعت های مختلف از خود نشان دادند. هورمون اسید سالیسیلیک و ACC اثرات متفاوتی را بر موارد اندازه گیری شده داشتند. در مجموع می توان گفت پیری سبب اختلال در صفات فیزیولوژیکی بذر می گردد و اسید سالیسیلیک و اتیلن نمی توانند سبب بهبود زوال بذر سویا شوند.
کلید واژگان: اتیلن, اسید سالیسیلیک, زوال بذر, آلفا آمیلاز, بتا آمیلازGlycine max is one of the most important oilseeds plant in all of the word. One of the problems of G. max production is seed deterioration and low germination and vigor during seed storage and before planting time. In order to investigate the effects of seed deterioration on germination and the effects of salicylic acid and ethylene on improvement of deteriorated seed of G. max several experiments were conducted. Accelerated aging test for 0, 6 and 10 days and natural aging test for 6 months were the main effects. After aging conditions, seeds were imbibed with 50 M salicylic acid and 10 M ACC (precursor of ethylene) for 6 hours at 25 °C. Also seeds after natural and accelerated aging test were used without any hormonal treatment as control seed (called dry seed). Germination percentage, electrical conductivity and gene expression of αMY1, βMY1, were investigated on dry seed and under imbibition of water, salicylic acid and ACC for 6, 12 hours using Q-RT-PCR method. Seed germination decreased and electrical conductivity increased with progress of aging. Gene expression varied in different days and different hours. Salicylic acid and ACC had different effects on measured trait. All together aging caused disturbing of seed physiology and salicylic acid and ACC were not able to improve deteriorated soybean seed.
Keywords: Ethylene, salicylic acid, Seed deterioration, αMY1, βMY1 -
اسیدی شدن دیواره سلولی معتبرترین علت توسعه پذیری سریع سلول ها است. اکسپنسین ها نوعی پروتئین سست کننده دیواره سلولی هستند که به واسطه تغییرات pH، قادربه انبساط دیواره سلولی می باشند. در این تحقیق ژن AtEXPB2 با استفاده از روش تراریختی برگی توتون، به این گیاه منتقل شد. گیاهان حاصل از باززایی روی محیط انتخابی (دارای کانامایسین) گزینش و به گلخانه منتقل شدند. برای اثبات تراریختی گیاهان، استخراج DNA انجام و با استفاده از آغازگرهای اختصاصی طراحی شده ژن AtEXPB2 آزمایش PCR انجام شد. سپس از گیاهان کشت شده در گلخانه بذرگیری شد و از سه لاین تراریخت در ادامه کار استفاده شد. این بذور در روی محیط کشت انتخابی حاوی کانامایسین کشت شدند و تنها گیاهچه های تراریخت قادر به ادامه رشد در این محیط بودند. سپس گروهی از این گیاهان تراریخت به گلخانه و گروهی به منظور بررسی صفات مورفولوژیکی ریشه به گلدان های حاوی محلول غذایی هوگلند منقل شدند. بررسی ها نشان داد که در اکثر صفات موردمطالعه، گیاهان تراریخت دارای اندام های بزرگ تری هستند. برای نمونه افزایش تعداد کپسول، وزن کل بذرها، وزن تر ریشه و غیره مشاهده شد که نقش این ژن را به عنوان تنظیم کننده رشد عمومی برای حصول گیاهان تراریخت با اندام بزرگ تر و همچنین متحمل به تنش هایی از قبیل شوری و خشکی پیشنهاد می کند
کلید واژگان: اکسپنسین, بسط دیواره سلولی, توتون, گیاهان تراریخت, AtEXPB2Acidification of cell wall is the most valid cause of fast cell expansion. Expansins are a kind of wall loosening protein that can expand wall through pH changes. In this study AtEXPB2 genewas transferred to tobacco plant. Regenerated plants were cultured in selective medium (contained kanamycin) then transgenic plants were selected and afterward transmitted to greenhouse. To confirm transgenic plant DNA was extracted from them and PCR was down via specific primer of AtEXPB2. Seed was collected from transgenic plants and seed of three transgenic lines were cultured in MS selective medium. Transgenic seedlings tolerate medium which contain kanamycin. Subsequently some of these seedlings were grown in greenhouse and others were grown in Hoagland nutrient solution for evaluating root morphology. The results indicated that transgenic lines had bigger organs in most of the measured traits. For example capsule number, total seed weight, root length, root fresh weight and so on were increased in transgenic lines in comparison to wild type plant. These results suggested a specific role for this gene as a common growth regulator that could be used to produce transgenic plants with larger organs as well as tolerant to stresses like drought and salinity.
Keywords: AtEXPB2, Expansin, Cell wall extension, Tobacco, Transgenic plant -
مطالعه حاضر با هدف بررسی واکنش ارقام گندم به تنش شوری از نظر صفات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی و درک بهتر ساز و کارهای تحمل به تنش شوری و دستیابی به منابع ژنتیکی مطلوب انجام گرفت. آزمایش بر روی 5 رقم گندم و دو سطح شوری (شاهد و 16 دسی زیمنس بر متر) به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به اجرا درآمد. نتایج نشان داد تنش شوری سبب کاهش معنی دار وزن اندام هوایی و ریشه گیاه، غلظت پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم ارقام مختلف گندم گردید و این کاهش در سطوح بالاتر تنش شوری، شدیدتر بود. میزان سدیم گیاه در نتیجه تنش شوری افزایش یافت به طوریکه همبستگی منفی و معنی داری بین ماده خشک شاخساره و غلظت یون سدیم بخش هوایی (886/0-) وجود داشت. علاوه بر این ارقام متحمل در مقایسه با ارقام حساس با بالا نگه داشتن نسبت پتاسیم به سدیم در شاخساره و ریشه عملکرد مناسب تری را در شرایط تنش شوری از خود نشان دادند، چنانچه نسبت پتاسیم به سدیم همبستگی مثبت و معنی داری (798/0) را با ماده خشک شاخساره ارقام نشان داد. ارقام متحمل شامل شعله و اروند سدیم کم تری را به بافت های بالایی خود انتقال دادند و ارقام حساس اترک و گلستان میزان سدیم بیشتری در بافت های خود داشتند. غلظت یون پتاسیم اندام های هوایی همبستگی مثبت و معنی داری (842/0) با ماده خشک شاخساره داشت. با توجه به همبستگی منفی و معنی دار بین غلظت سدیم و کلروفیل (927/0-) می توان گفت متابولیسم گیاه تحت تاثیر تنش شوری قرار می گیرد.
کلید واژگان: گندم, تنش اسمزی, توزیع یونیThe aim of this study to evaluate the response of wheat cultivars to salt stress on some physiological and biochemical characteristics and more understand about the mechanisms of resistance to salinity and access to tolerance genetic resources. To evaluate the effects of different concentrations of salinity (control and 16 dS m-1) on morphological and physiological aspects of 5 wheat cultivars, an experiment was conducted using a randomized complete block design with factorial treatments in three replications. The results showed that salt stress causes a significant reduction in shoot and root dry matter, the concentration of K+ and K+/Na+ ratio of different varieties of wheat and this reduction was more severe in higher levels of salinity. The sodium content of the plant increased in high salinity. so that the negative correlation (-.828) between the concentration of sodium ions shoot and shoot and root dry matter. In addition, salt tolerant cultivars compared with the susceptible cultivars showed high K+/Na+ ratio in shoot and root keep better performance in salinity stress. So K+/Na+ showed significant positive correlation (0.747) with the shoot dry matter. salt tolerant cultivars transfer Less sodium in their shoot. shoot K+ ion concentration was positively correlated (.747) with shoot dry matter. The observed negative correlation between sodium concentration and the chlorophyll content (-0.946) indicate that the plant metabolism has been adversely affected by salinity stress.
Keywords: Wheat, Osmotic stress, Ion distribution -
بیماری زنگ قهوه ای گندم با عامل Eriks Puccinia triticina ازلحاظ وسعت پراکندگی و میزان خسارت مهمترین بیماری گندم می باشد. استفاده از ارقام مقاوم موثرترین روش برای کنترل این بیماری می باشد. به منظور بررسی مقاومت گیاهچه ای 320 ژنوتیپ گندم شامل ارقام اصلاح شد و ژنوتیپ ها بومی، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو تکرار با چهار پاتوتیپ زنگ قهوه ای در شرایط گلخانه ای واحد بیماری شناسی غلات موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج در سال 1399 انجام شد. جهت بررسی مقاومت از دو جزء تیپ آلودگی و دوره نهان استفاده شد. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که بین ژنوتیپ ها برای هر دو جزء تفاوت بسیار معنی داری در سطح احتمال یک درصد وجود داشت. در میان ژنوتیپ ها، ارقام دهدشت، دنا، کرج 2، خزر 1، سپاهان و پارسی و هفت ژنوتیپ بومی نسبت به تمام پاتوتیپ ها در مرحله گیاهچه ای مقاوم بودند. همبستگی دو جزء تیپ آلودگی و دوره نهان منفی و معنی دار بود. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های مورد مطالعه در سه گروه حساس، نیمه حساس تا نیمه مقاوم و مقاوم تا مصون طبقه بندی شدند. بیش از 78 درصد از ژنوتیپ ها در گروه حساس جای گرفتند. ژنوتیپ های مقاوم شناسایی شده، مخصوصا ژنوتیپ های بومی، می توانند به عنوان منابع مقاومت به زنگ قهوه ای در برنامه های به نژادی گندم نان استفاده شوند.
کلید واژگان: گندم, دوره نهان, تیپ آلودگی, مقاومت گیاهچه ای, تجزیه خوشه ایLeaf rust caused by Puccinia triticina Eriks. is the most widespread and regularly occurring rust on wheat. Genetic resistance is the most economical approach of preventing yield losses due to leaf rust. To evaluate the resistance of 320 wheat genotypes at seedling stage to four leaf rust isolates, an experiment was carried out using randomized complete block design with two replications in the greenhouse conditions of the cereal pathology unit of Seed and Plant Improvement Institute in Karaj, Iran. To evaluate the resistance, two components of infection type and latent period, were used. Analysis of variance showed that there was highly significant differences between the genotypes for each of the two components. Dehdasht, Dena, Karaj-2, Khazar-1, Sepahan and Parsi and seven landraces were resistant to all isolates at seedling stage. The correlation between infection type and the latent period was negative and significant. Cluster analysis classified the genotypes into three clusters: susceptible, moderately susceptible to moderately resistant, and resistant to immune. More than 78 percent of the genotypes were in susceptible cluster. Identified resistant genotypes, especially landraces, can be used as sources of resistance to leaf rust in wheat breeding programs.
Keywords: Wheat, latent period, infection type, seedling resistance, cluster analysis
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.