فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 28 (زمستان 1398)

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 28 (زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/12/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی سعیدپور، سدابه جهانبخش*، تهمینه لهرلسبی، کسری اصفهانی، علی هاتف سلمانیان، خدیجه رضوی صفحات 1-9

    ناقلین دوتایی مرسوم مبتنی بر pBI121 که هنوز به طور گسترده ای در انتقال ژن به گیاه به‏ ‏وسیله آگروباکتریوم استفاده می شوند، به علت عدم کارآیی گزینش گر کانامایسین، در برخی از گیاهان تک لپه ای قابل استفاده نیستند در حالی که مقاومت به هیگرومایسین یک نشانگر گزینشی پرکاربرد و مهم در تراریختی برخی گیاهان به ویژه تک لپه ای ها به شمار می رود. از این رو در مطالعه حاضر، بهبود ناقل pBI121 برای تراریختی گیاهان تک لپه ای مورد نظر قرار گرفت. به این منظور، ژن مقاومت به هیگرومایسین به همراه خاتمه دهنده 35S از پلاسمید p6-ubi-rnai به‏ ‏وسیله آنزیم های برشی SmaІ و NotІ، جداسازی و در ناقل حدواسط pBlueScript همسانه سازی شد. در ادامه، با استفاده از آنزیم های HindIII و SmaI، پیش بر CaMV 35S از بدنه حامل pBI121 جداسازی و در بالادست این ژن در ناقل pBlueScript قرار داده شد. با استفاده از آنزیم های HindIII و Eco53KI، کاست کامل ژن مقاومت به هیگرومایسین جایگزین کاست ژن مقاومت به کانامایسین (که با استفاده از آنزیم های HindIII و MssI حذف شده بود) در ناقل pBI121 شد. صحت ساخت ناقل جدید توسط روش PCR، بررسی الگوی هضم آنزیمی و توالی یابی تایید شد. با توجه به محبوبیت سری ناقلین مبتنی بر pBI121 نسبت به سایر ناقلین موجود و آشنایی محققین با نحوه دستورزی آنها، کارایی ناقل معرفی شده در این مطالعه می تواند در پژوهش های انتقال ژن به گیاهان تک لپه مورد بررسی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: آگروباکتریوم، تک لپه، هیگرومایسین، pBI121، ناقل دوتایی
  • مهناز عربی باف، نادعلی بابائیان*، نادعلی باقری صفحات 11-19

    شنبلیله با نام علمی Trigonella foenum- graecum گیاهی یکساله و دو لپه ای از تیره بقولات است. ریشه، برگ و بذر آن دارای ترکیبات دارویی مهمی می باشد. دستورزی محیط های کشت سلولی با الیسیتورها یکی از راهکارهای مهم جهت القای متابولیسم ثانویه و تولید متابولیت های ارزشمند می باشد. سالیسیلیک اسید به عنوان یک الیسیتور غیرزیستی در افزایش تولید متابولیت های دارویی موثر است. هدف از این پژوهش بررسی اثر سالیسیلیک اسید بر رشد، برخی از شاخص های فیزیولوژیک و تولید تریگونلین در کشت درون شیشه ای شنبلیله است. کشت سلولی شنبلیله با استفاده از کوتیلدون ژنوتیپ TN-47-155 شنبلیله در محیط جامد MS حاوی 35/0 میلی گرم در لیتر TDZ و 05/0 میلی گرم در لیتر IBA حاصل شد. واکنش سلول ها در ارتباط با تولید تریگونلین و دیگر شاخص های فیزیولوژیک پس از گذشت یک هفته با اعمال سالیسیلیک اسید با غلظت های 5/12، 25، 50 میلی گرم بر لیتر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از HPLC نشان داد که رشد سلولی و زنده‏ ‏مانی سلول ها تحت اثر تیمارها نسبت به شاهد کاهش یافته است. مقدار پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی در سلول ها نسبت به شاهد تحت اثر تیمارها افزایش یافت. کلیه تیمارها باعث افزایش تولید تریگونلین و فنل کل شدند. تیمار سلول ها با غلظت 50 میلی گرم بر لیتر (75 درصد) سالیسیلیک اسید باعث افزایش میزان تریگونلین به میزان دو برابر شاهد (35 درصد) شد. سالیسیلیک اسید می-تواند به عنوان محرک در کشت سلولی شنبلیله به کار رود و باعث القای تولید بیشتر تریگونلین شود.

    کلیدواژگان: متابولیت ثانویه، الیسیتور زیستی، Trigonella foenum-graecum، کشت بافت، HPLC
  • پروین امانی داز، حسین حسینی مقدم، حسین صبوری*، ابراهیم غلامعلی پور علمداری، سیده معصومه حسینی، سمیه سنچولی صفحات 21-35

    شناسایی نشانگرهای پیوسته به ژن های کنترل کننده تحمل به خشکی از نیازهای اصلاح ارقام برنج با عملکرد زیاد در نواحی خشک می باشد. به منظور مکان یابی QTLهای کنترل کننده تحمل به تنش خشکی در برنج، 96 لاین نوترکیب F8 برنج حاصل از تلاقی اهلمی طارم و ندا در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار، تحت شرایط تنش خشکی در آزمایشگاه گیاه شناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه گنبد کاووس در سال 1393 کشت شدند. نظر به وجود تنوع ژنتیکی بین لاین های مورد مطالعه، امکان ردیابی QTLها در این بررسی فراهم شد. در محاسبه همبستگی صفات ارزیابی شده در شرایط تنش خشکی، بیشترین همبستگی مربوط به صفات قطر ریشه با چگالی سطح ریشه (**96/0) بود. نتایج تجزیه خوشه ای براساس کل صفات در شرایط تنش خشکی، لاین های مورد بررسی را در چهار گروه مقاوم، نیمه مقاوم، نیمه حساس و حساس به خشکی قرار داد. نقشه پیوستگی با استفاده از 30 نشانگر SSR و 20 نشانگر ISSR به دست آمد. طول نقشه پیوستگی 2/1413 سانتی مورگان با متوسط فاصله 18/12 سانتی مورگان بین دو نشانگر مجاور بود. در مجموع 13 فاصله واجد QTL برای صفات ارزیابی شده شناسایی شد که از این تعداد دو QTL طول ساقه، یک QTL تعداد ریشه، سه QTL عرض برگ، یک QTL وزن ساقه، سه QTL سطح برگ، یک QTL تراکم روزنه قبل تنش، یک QTL تراکم روزنه بعد تنش و یک QTL مجموع سطح روزنه ها به سطح کل بعد تنش را کنترل نمود. از بین QTLهای ردیابی شده، qLL-2 و qSA-12 به ترتیب برای سطح برگ و تراکم روزنه بعد از تنش توانستند درصد بالایی از تغییرات فنوتیپی را توجیه نمایند. از نتایج این پژوهش بعد از تعیین اعتبار می توان در برنامه های انتخاب به کمک نشانگر استفاده نمود.

    کلیدواژگان: برنج، تنش خشکی، مکان یابی صفات کمی، SSR، ISSR
  • ناصر محمدیان روشن* صفحات 37-52

    در گیاهان عالی، ساکارز سینتاز (SuS, EC 2.4.1.13) به عنوان آنزیم کلیدی در متابولیسم ساکارز شناخته می شود. این آنزیم صورت برگشت پذیر و در حضور یوریدین دی فسفات (UDP)، ساکارز را به فروکتوز و UDP-گلوکز تبدیل می کند. در این مطالعه 22 ژن ساکارز سینتاز با استفاده از روش های بیوانفورماتیکی در ژنوم گندم شناسایی شد که براساس جایگاه کروموزومی از TaSUS1 تا TaSUS22 نامگذاری شدند. آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که ژن های ساکارز سینتاز گندم و سایر گیاهان از نظر تکاملی به سه گروه SUSI، SUSII و SUSIII تقسیم می شوند. ژن های TaSUS هر گروه از نظر ویژگی های ساختاری مانند تعداد، طول و توزیع اگزون ها حفاظت شده هستند. ناحیه بالادست ژن های TaSUS دارای فراوانی متفاوتی از عناصر تنظیمی cis است که دلیلی بر پیچیدگی تنظیم بیان این ژن ها در مراحل نموی و یا پاسخ به تنش ها می باشد. همچنین 21 ژن TaSUS هدف miRNA مربوط به 16 خانواده متفاوت قرار می گیرند که اهمیت تظیم بیان ژن پس از رونویسی در این خانواده را نشان می هد. پروفایل بیانی مکانی/زمانی این ژن ها مشخص کرد که ژن های TaSUS مربوط به زیرگروه SUSI نقش مهمی در رشد و نمو گندم بر عهده دارند. این نتایج نگاه جدیدی به تکامل ژن های TaSUS بوده و اطلاعات پایه از نظر تکاملی و کارکردی احتمالی، برای انتخاب و ارزیابی نقش این ژن ها در متابولیسم ساکارز در شرایط رشدی مختلف در گندم را فراهم می کند.

    کلیدواژگان: بیان ژن، پایگاه داده، تکامل، درخت فیلوژنی، متابولیسم
  • محمد ضرابیان، غلامعلی رنجبر*، سید کمال کاظمی تبار، حمید نجفی زرینی صفحات 53-63

    همزیستی بین گیاه و باکتری با تشکیل گره و تثبیت نیتروژن بر کمیت محصول و همچنین محتوای پروتئین گیاه دارای اهمیت بسیار زیادی می باشد. در این پژوهش جهت شناسایی ژن های باکتریایی مرتبط با تولید گره، تعداد 194 سویه باکتری Rizobium leguminosarum نیمه همزیست با گیاه لوتوس بورتیایی مورد استفاده قرار گرفت. صفات مرتبط با گره زایی (تعداد گره سفید، تعداد گره قرمز و تعداد کل گره) در 7، 14، 21 و 28 روز بعد از تلقیح اندازه گیری شد. نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی، حاکی از تفکیک کامل بین سویه ها با ژنوم هایA ، C و D بود. علاوه بر آن، نتایج مطالعه سرتاسری ژنوم (GWAS) نشان داد که اپرون با فعالیت فاکتور ترشحی در القای مقاومت بر صفت گره قرمز موثر می باشد. یاد آور می شود که به دلیل برخورد بسیار مختصر با چکیده مقاله این چکیده مقاله از تعداد دویست کلمه مجاز در این قسمت بسیار بسیار کمتر شده است که به این وسیله برای رسانده به تعداد دویست کلمه در این قسمت این توضیحات را نوشته ام که بتوانم مجوز ورود به مرحله بعد را دریافت نمایم. از این که مجبور به ارایه توضیح در این قسمت شدم عذرخواه هستم و لذا شایسته است عذر نویسنده مسیول را با بزرگواری خود بپذیرید.

    کلیدواژگان: لوتوس، GWAS، Rizobium leguminosarum
  • نرجس فتاحی، حمید سبحانیان، خدیجه رضوی*، تهمینه لهراسبی، غلامرضا بخشی خانیکی صفحات 65-81

    تنش های محیطی اثرات جبران ناپذیری بر تولید گندم نان (Triticum aestivum L.) که از مهمترین محصولات زراعی است می گذارند. از طرفی اعضا خانواده AP2/ERF از مهمترین تنظیم کنندگان رونویسی هستند که بر رشد و پاسخ گیاه به تنش های زنده و غیرزنده موثرند. برای ارزیابی سازوکار تحمل تنش شوری در گندم فعالیت آنزیم های سوپر اکسیددیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز و کاتالاز در دو لندریس متحمل گندم (3623 و 3625) تحت شوری با آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در دو سطح شاهد و 250 میلی مولار شوری در سه تکرار انجام شد. از گیاهچه ها در زمان های صفر، 1، 3، 6، 12 و 24 ساعت و 10 روز پس از تنش نمونه برداری شد. فعالیت آنزیم ها در ریشه و اندام هوایی گیاهان اندازه گیری شد. توالی نوکلیوتیدیAP2-21 از پایگاه NCBI استخراج و آغازگرها طراحی و قطعه ژن از گندم جدا، همسانه-سازی و توالی یابی و با حضور دومین حفاظت شده AP2 تایید شد. تغییرات بیان TaAP2-21 با روش PCR کمی و با استفاده از آغازگرهای ویژه و ژن بتا اکتین بررسی شد. نتایج نشان دهنده اختلاف معنی دار فعالیت آنزیم ها در زمان های مختلف نسبت به شاهد در هر دو بافت هر دو رقم بود و بیشترین تفاوت در تنش های کوتاه و میان مدت مشاهده شد با این حال ظاهرا" در تنش بلندمدت سازوکار آنتی اکسیدانی آنزیم ها در 3623 فعالتر از 3625 عمل می کنند. بیان ژن تحت شوری در بافت های هر دو لندریس کاهش معنی داری داشت. احتمالا ژن TaAP2-21 یکی از عوامل بازدارنده رونویسی از ژن های پاسخ دهنده به شوری بوده و باعث ایجاد حساسیت به شوری در گندم می شود.

    کلیدواژگان: گندم نان، شوری، عامل رونویسی AP2، تنش اکسیداتیو
|
  • Ali Saeedpour, Soodabeh Jahanbakhsh *, Tahmineh Lohrasebi, Kasra Esfahani, Ali Hatef Salmanian, Khadijeh Razavi Pages 1-9

    Conventional pBI121-based binary vectors are widely used in transformation of higher plants mediated by Agrobacterium but they are useless in transformation of some monocots because of inefficiency of kanamycin in selection, while, hygromycin resistance gene is an important selectable marker that usually used in transformation of several plants, especially monocots. The aim of this study was to improve the pBI121 vector for transformation of monocot plants. For this purpose, the hygromycin resistance gene with the 35S terminator were isolated from p6-ubi-rnai plasmid and cloned into pBlueScript intermediate vector via SmaІ and NotI restriction enzyme digestion. The CaMV 35 promoter was isolated from pBI121 vector by using SmaI and HindIII enzymes and cloned upstream of the gene. By using HindIII and Eco53KI enzymes, the complete hygromycin resistance gene cassette was replaced the kanamycin resistance gene cassette (which digested by HindIII and MssI) of pBI121 vector. Construction of this vector was confirmed by PCR method, digestion pattern analysis, and sequencing. Due to the popularity of pBI121-based vectors than other binary vectors and the researchers' familiarity with their manipulation, the vector which is introduced in this study could be used in gene transfer studies of monocot plants.

    Keywords: Agrobacterium, Monocots, Hygromycin, pBI121, Binary Vector
  • Mahnaz Arabibaf, Nadali Babaeian *, Nadali Bagheri Pages 11-19

    Trigonella foenum-graecum is annual plant and dicotyldones of the fabaceae family. Root, leaf and seed have important medicinal compounds. Manipulation of cell culture media with elicitors is one of the important strategies for induction of secondary metabolism and production of valuable metabolites. Salicylic acid as a non-biological elicitor is effective in increasing the production of pharmaceutical metabolites. The aim of this study was to investigate the effect of salicylic acid on growth, some physiological and trigonelline production in in vitro culture of fenugreek. Fenugreek cell culture was obtained using cuticle extract of TN-47-155 fenugreek genotype in MS medium containing 0.35 mg / l TDZ and 0.05 mg / l IBA. Salicylic acid at concentrations of 12.5, 25, 50 mg / L were used. The cells were then treated with triglyceride and other physiological parameters after one week of treatment. The results of HPLC showed that cell growth and viability of the cells decreased as compared to the control. The amount of hydrogen peroxide and membrane lipid peroxidation in the cells increased compared to the control (without hormone) treatment. All treatments increased the production of TG and total phenol. Treatment of cells with 50 mg / l (75%) salicylic acid increased triglyceride levels twice as much as control (35%). Salicylic acid can be used as a stimulant in fenugreek cell culture and induces higher triglyceride production.

    Keywords: Secondary Metabolite, Biological Elicitor, Trigonella foenum-graecum, Cell culture, HPLC
  • Parvin Amani Daz, Hossein Hossein Moghaddam, Hossein Sabouri *, Ebrahim Gholamalipour Alamdari, Sayedeh Masoomeh Hosseini, Somayeh Sanchouli Pages 21-35

    Identification of the linked markers to drought tolerance genes are needed for the breeding of rice varieties. In order to mapping of QTLs controlling related to drought tolerance, 96 rice Inbred lines caused Ahlamitarom × Neda cross planted as complementary randomized design with 3 replications under drought stress in Gonbad Kavous University lab in 2014. Given the genetic variation among the studied lines, it was possible to the detection of QTLs in this study. In calculating the correlation of traits evaluated under drought stress, the highest correlation was for root diameter with root area density (0.96 **). The results of cluster analysis based on total traits under drought stress, lines assigned to four groups: tolerant, semi-tolerant, semi-sensitive and sensitive. Linkage map provided using F8 population, 30 SSR markers, and 20 ISSR markers and covered 1413.2 cM with an average distance between two markers 12.18. QTL analysis indicated that containing totally 13 distances were found, in this way, 2 QTL stem length, 1 QTL root number, 3 QTL leaf width, 1 QTL stem weight, 3 QTL leaf surface, 1 QTL stomata density before stress, 1 QTL stomata density after stress, 1 QTL ratio of total stomata surfaces total area after stress were controlled. Of the detected QTLs, qLL-2 and qSA-12, explained a high percentage of phenotypic variation for leaf area and stomata density after stress. The major QTLs detected in this study, can be used in marker-assisted selection breeding programs after validation

    Keywords: Drought stress, Mapping of quantitative traits, rice, SSR, ISSR
  • Naser Mohammadian Roshan * Pages 37-52

    In higher plants, sucrose synthase (SuS, EC 2.4.1.13) is widely considered as a key enzyme involved in sucrose metabolism and catalyzes the reversible cleavage of sucrose into fructose and UDP- glucose. Here, 22 SuS genes have been identified in the genome of wheat by using bioinformatics methods and renamed TaSUS1 to TaSUS22 according to their chromosomal locations. Phylogenetic analysis revealed that the sucrose synthase genes in wheat and other plants were divided into three evolutionary groups, named SUS I, SUS II and SUS III, respectively. SuS genes in the same group showed similar structural characteristics, such as exon number, size and length distribution. The upstream regions of TaSuS genes had variable frequencies of cis-regulatory elements that could show regulation at different developmental stages and/or differential regulation in response to stress, while 21 genes had targets for 16 different miRNA families that show the importance of posttranscriptional regulation for TaSUS genes. Temporal and spatial expression profiling indicates a potential role for SUSI genes during growth and development in wheat. These results give new insights into the evolution and basic information that will aid in elucidating the functions of the wheat SuS gene family.

    Keywords: Gene expression, database, evolution, Phylogeny Tree, Metabolism
  • Mohammad Zarrabian, Gholam Ranjbar *, Seyed Kamal Kazemitabar, Hamid Najafi Zarrini Pages 53-63

    The co-existence of plant and bacteria with nodule formation and nitrogen fixation has a great effect on plant production, as well as plant protein content. In this study, 194 strains of semi-symbiotic Rizobium leguminosarum were used to identify bacterial genes related to nodule formation on L. burttii. Nodule related traits (number of white nodes, number of pink nodes, and total number of nodes) were measured at 7, 14, 21 and 28 days after inoculation. Principal Component Analysis (PCA) showed complete separation between strains with genomes A, C and D. In addition, the results of genome-wide association study (GWAS) showed that operon with secretory factor activity is effective in inducing resistance to red node trait.Doing such a job is very hard to understand an I prefer to have nothing for reaching to two hundred words until I can have green light for transferring to the next step of sending my manuscript. Sorry for that.

    Keywords: Lotus, GWAS, Rizobium leguminosarum
  • Narjes Fatahi, Hamid Sobhanian, Khadijeh Razavi *, Tahmineh Lohrasebi, Gholamreza Bakhshikhaniki Pages 65-81

    Environmental stresses have an irreversible effect on the production of bread wheat (Triticum aestivum L.), one of the most important crop plants. On the other hand, AP2/ERF members are the most important transcriptional regulators that influence plant growth and response to biotic and abiotic stresses. To evaluate the mechanism of salt stress tolerance in wheat the activities of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and catalase in two tolerant wheat landraces (3623 and 3625) under salinity were investigated by completely randomized factorial experiment at control and 250 mM salinity in three replications. Seedlings were sampled at 0, 1, 3, 6, 12 and 24 h and 10 days after stress. The activity of enzymes was measured in the root and shoot of plants. The AP2-21 nucleotide sequence was extracted from the NCBI database and primers were designed and the gene fragment was isolated from wheat and then cloned and sequenced and confirmed by the presence of AP2 conserved domain. TaAP2-21 expression was evaluated by qPCR using specific primers and β-actin housekeeping genes. The results showed a significant difference in enzyme activity at different times compared to control in both tissues of both landraces and the highest was observed in short and medium-term stresses, however, apparently in long term stress the antioxidant mechanism of the enzymes is more active in 3623 than in 3625. Gene expression decreased significantly under salinity in both tissues. The TaAP2-21 gene is probably one of the inhibitors of the transcription of saline responsive genes and causes salt sensitivity in wheat.

    Keywords: bread wheat, Salinity, AP2 transcription factor, oxidative stress