فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1399)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/22
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فائزه خاتمی*، فرزانه نجفی، فتانه یاری، رمضانعلی خاوری نژاد صفحات 1-20
    هدف

    گل سرخ از مهم ترین گل های شاخه بریده دنیا بوده که تا کنون مطالعات زیادی برای حفظ کیفیت و ماندگاری پس از برداشت آن انجام شده است. از عوامل اصلی محدود کننده ماندگاری در مرحله پس از برداشت می توان به هورمون اتیلن اشاره نمود. لذا دست ورزی ژنتیکی به منظور کاهش اثرات نامطلوب این هورمون مورد توجه بوده و در پژوهش حاضر، گل های سرخ تراریخته حاوی ژن جهش یافته etr1-1 مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین با توجه به اثرات آنتاگونیستی، تغییر غلظت هورمون جیبرلین نسبت به اتیلن به نفع بالاتر بردن غلظت جیبرلین در مطالعه اخیر مورد توجه قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    میزان فیتوهورمون های لاین ماندگار (تراریخته) و شاهد (غیر تراریخته) پس از اعمال تیمارهای اتیلن (صفر وL L-1µ 1) و جیبرلین (mg L-1 80) در مراحل غنچه تجاری و نیمه باز بررسی شدند. اعمال تیمار اتیلن با تزریق گاز خالص به داخل کیسه های پلی اتیلنی توسط سرنگ انجام شد. جهت اعمال تیمار جیبرلین، گل های شاخه بریده در محلول جیبرلین با غلظت مورد نظر قرار داده شدند. تیمارها به مدت 24 ساعت اعمال گردید و نمونه برداری از بیرونی ترین ردیف گلبرگ ها انجام شد. آزمایش ها به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار به منظور اندازه گیری میزان فیتوهورمون ها اجرا شد.

    نتایج

    نتایج نشان داد که کاهش در میزان هورمون های جیبرلین، بنزیل آدنین و ایندول استیک اسید و افزایش در میزان هورمون آبسیزیک اسید و اتیلن در مراحل غنچه و نیمه باز در لاین ماندگار نسبت به شاهد معنی دار بود. همچنین، بیشترین میزان هورمون های جیبرلین، بنزیل آدنین و ایندول استیک اسید و کمترین میزان اتیلن و آبسیزیک اسید مربوط به لاین ماندگار در تیمار با جیبرلین بود.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج موجود به نظر می رسد که ژن etr1-1 می تواند کاندیدای مناسبی، جهت به تاخیر انداختن فرایند پیری وابسته به اتیلن در گل های حساس باشد که همراه با تیمار جیبرلین از طریق کاهش خسارت اکسیداتیو ماندگاری را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: اتیلن، جیبرلین، دست ورزی ژنتیکی، گل سرخ شاخه بریده
  • مرضیه ربانی*، محمدمجتبی کامل منش صفحات 21-42
    هدف

    بیماری های گیاهی می توانند عامل محدود کننده کاشت یک گیاه در یک منطقه باشند. یکی از شیوه های جدید در تولید گیاهان مقاوم به بیماری ها، استفاده از نشانگرهای مولکولی می باشد. نشانگرهای مولکولی قادر به کشف و آنالیز ژن های مهم مقاومت هستند. لذا با توجه به شدت خسارت و تنوع ژنتیکی بیماری آتشک که از بیماری های خطرناک درختان میوه ی دانه دار است، ارزیابی ژرم پلاسم درخت سیب ضروری می باشد. از این رو پژوهشی با هدف ردیابی ژن های مقاومت به بیماری با استفاده از 6 نشانگر SCAR و SSR در برخی ژنوتیپ های سیب استان اصفهان انجام شد.

    مواد و روش ها

    از برگ های جوان70 نمونه سیب استان اصفهان، در اوایل اردیبهشت ماه نمونه برداری و DNA به روش CTAB استخراج گردید. واکنش زنجیره ای پلیمراز جهت تکثیر قطعات ژنومی6 جفت آغازگر انجام شد.

    نتایج

    نتایج نشان داد در جمعیت ها، آغازگرها باند نادر و معمولی تکثیر شده در 25 یا کمتر از 25 درصد جمعیت و 50 یا کمتر از 50 درصد جمعیت تکثیر نکردند. جمعیت سمیرم- حنا بیشترین مقدار شاخص های تنوع ژنتیکی نی، شانون، تعداد آلل موثر و متفاوت را داشت که نشان دهنده تنوع ژنتیکی بیشتر در این جمعیت نسبت به سایر جمعیت ها است. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد تنوع بین جمعیتی از لحاظ آماری معنی دار نمی باشد و 92% تنوع مربوط به درون جمعیت ها بود. بیشترین فاصله ژنتیکی بین جمعیت های سمیرم-حنا و سمیرم- پادنا بود و فاصله بین دورترین و نزدیکترین جمعیت ها کم بود که این نتیجه به وسیله تجزیه واریانس مولکولی نیز تایید گشت.

    نتیجه گیری

    6 آغازگر به خوبی تکثیر شده و تمایز بین جمعیت ها را نشان دادند لذا نشانگرها به درستی انتخاب شده اند. همچنین نتایج حاکی از تنوع بین جمعیتی بسیار کم بود اما با تلاقی دورترین و نزدیکترین جمعیت و سپس تلاقی نتاج بدست آمده، می توان جهت هرمی شدن ژن های مورد نظر و تولید نوترکیبی قوی تر و متنوع تر بهره جست.

    کلیدواژگان: آتشک سیب، مقاومت، نشانگر مولکولی، استخراج DNA، PCR
  • لیدا سلطانی، فاطمه ابراهیمی*، قاسم محمدی نژاد صفحات 43-62
    هدف

    این آزمایش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی، تعیین بهترین ساختار ژنتیکی و تجزیه ارتباطی گلرنگ با استفاده از نشانگر AFLP جهت شناسایی نشانگرهای پیوسته با صفات زراعی مختلف انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه 17 ژنوتیپ گلرنگ به صورت طرح بلوک کامل تصادفی با 3 تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهید باهنر کرمان در سال 1395 کشت گردیدند. صفات فنوتیپی شامل عملکرد دانه، ارتفاع بوته، تعداد قوزه در بوته، تعداد دانه در قوزه، وزن هزار دانه، قطر قوزه، روز تا 50% گلدهی و روز تا رسیدگی اندازه گیری شد. تکنیک AFLPبا استفاده از هشت ترکیب آغازگری EcoRI و MseI انجام شد.

    نتایج

    در کل 147 باند چند شکل با میانگین 58/81 درصد چندشکلی ایجاد شد. تجزیه کلاستر بر اساس روش الگوبندی UPGMA و معیار جاکارد ژنوتیپ های گلرنگ را به دو گروه تقسیم کرد. تعداد 45 و 39 نشانگر به ترتیب بر اساس مدل GLM و MLM ارتباط معنی دار با صفات مورد مطالعه داشتند. نشانگرهای M14/E6-10، M14/E11-16، M14/E11-13، M3/E10-14 و M4/E36-12 با عملکرد دانه، M3/E10-12، M3/E36-29، M59/E36-21 و M14/E11-10 با تعداد قوزه در بوته، M4/E36-8، M59/E36-21، M3/E10-9، M14/E11-14 و M14/E11-13 با تعداد دانه در قوزه، M4/E36-19،12  M4/E36-، M14/E11-1 و M4/E10-1 با وزن هزار دانه، M4/E10-2، M59/E36-21، M3/E36-30  و M4/E36-24 با ارتفاع گیاه، M3/E36-24، M3/E36-6، M3/E10-20 و M4/E36-18  با قطر قوزه، M14/E11-10، M3/E36-30 و M59/E36-21 با روز تا 50% گلدهی و M14/E11-10 و M59/E36-21 با روز تا رسیدگی در هر دو مدل همبستگی معنی دار نشان دادند.

    نتیجه گیری

    نشانگرهای AFLP مشخص شده با اثرات قوی در این مطالعه می تواند کاندیدهای مناسبی برای انتخاب به کمک نشانگر در برنامه های اصلاحی و تبدیل به نشانگرهای اختصاصی دیگر باشند.

    کلیدواژگان: تجزیه ارتباطی، ضریب تبیین نشانگر، تجزیه کلاستر، مدل خطی چندگانه
  • علی ریاحی مدوار*، فرشته جدید بنیاد، فاطمه رضایی، محمود ملکی، مهشید قاضی زاده احسایی صفحات 63-80
    هدف

    گلوکورافانین، یک گلوکوزینولات الیفاتیک است که در گیاه ازمک  (Lepidium draba)از خانواده شب بو به فراوانی یافت می شود. این گلوکوزینولات در حضور آنزیم میروزیناز به ایزوتیوسیانات سولفورافان تبدیل می شود که فعالیت های زیستی مختلفی از قبیل خاصیت آنتی اکسیدانی و آنتی باکتریایی و همچنین توانایی مهار رشد و تکثیر سلول های سرطانی را دارد. CYP79 F1 اولین آنزیم در مسیر بیوسنتز گلوکورافانین است.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، گیاهچه های ازمک با سه تکرار مستقل و در قالب طرح کاملا تصادفی بمدت 7 روز در حضور غلظت های مختلف ساکارز و کیتوزان (صفر، 25، 50، 100، 200 و 400 میلی گرم بر لیتر) رشد کردند. پس از جمع آوری گیاهچه ها، محتوای سولفورافان در اندام هوایی گیاهچه ها با استفاده از دستگاه HPLC اندازه گیری شد. علاوه بر این، میزان بیان ژن CYP79 F1 در گیاهچه های تیمار شده با استفاده از تکنیک Real Time PCR مورد آنالیز قرار گرفت.

    نتایج

    نتایج نشان داد که محتوی سولفورافان در گیاهچه های تیمار شده با ساکارز با افزایش غلظت آن در محیط به طور معنی داری نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است، درحالی که در گیاهچه های تیمار شده با کیتوزان، افزایش معنی دار محتوی سولفورافان فقط در غلظت mg/L200 مشاهده گردید. نتایج حاصله نشان داد که بیان ژن CYP79 F1 در گیاهچه های تیمارشده با ساکارز در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر و با کیتوزان در غلظت های 50 و 100 میلی گرم بر لیتر نسبت به نمونه شاهد به طور معنی داری افزایش یافته است.

    نتیجه گیری

    براساس نتایج بدست آمده در این تحقیق، چنین نتیجه گیری می شود که غلظت های مذکور این محرک ها می توانند با اثر بر بیان ژن CYP79F1 بیوسنتز گلوکوزینولات های آلیفاتیک را تحریک نمایند. با توجه به نقش و اهمیت سولفورافان به عنوان یک متابولیت دارویی باارزش و همچنین نقش آنزیم CYP79F1 در سنتز گلوکورافانین، پیشنهاد می شود تاثیر الیسیتورهای مذکور بر تولید سولفورافان و بیان ژن CYP79F1 در غلظت ها و زمان های دیگر نیز بر روی این گیاه مورد آنالیز قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ازمک، سولفورافان، بیان ژن، ساکارز، کیتوزان
  • بهناز آقایانی، علیرضا زبرجدی*، زینب چقاکبودی صفحات 81-102
    هدف

    کاهو به دلیل سازگاری با کشت بافت و انتقال پایدار ژن، یک گیاه مدل برای پژوهش های علوم بیوتکنولوژی محسوب می گردد. ژن GDP-mannose-3´,5´-epimerase (GME) یکی از ژن های کلیدی مسیر بیوسنتز ویتامین ث در گیاهان می باشد. در این تحقیق این ژن که از منبع کیوی جداسازی شده است به گیاه کاهو منتقل شد.

    مواد و روش ها

    به منظور بهینه سازی کشت بافت کاهو آزمایش هایی جهت بررسی میزان کالوس زایی و باززایی غیرمستقیم با استفاده از اثرات نوع ریز نمونه (برگ لپه ای و برگ های حقیقی) و 16 ترکیب تنظیم کننده رشد مختلف شامل غلظت های 1/0، 02/0، 05/0 و 04/0 میلی گرم بر لیتر NAA و غلظت های 1/0، 2/0، 4/0 و 6/0 میلی گرم بر لیتر BAP و جهت بررسی باززاییغلظت های 2/0، 4/0 و 6/0 میلی گرم بر لیتر BAP با سه تکرار به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا شدند. جهت انتقال ژن GME به این گیاه نیز آزمایشی با استفاده از رقم ستاره و سویه آگروباکتریوم (C58) روی دو نوع ریز نمونه (برگ لپه ای و برگ های حقیقی) و با مدت زمان تلقیح دو و هشت دقیقه با سه تکرار به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد.

    نتایج

    نتایج حاصل از مقایسه میانگین ها نشان داد که در ریز نمونه های برگ حقیقی و برگ لپه ای غلظت های 1/0 میلی گرم بر لیتر BAP و 04/0 میلی گرم بر لیتر NAA بیشترین کالوس زایی و باززایی غیرمستقیم را به میزان 100 درصد داشتند. نتایج حاصل از آزمایش انتقال ژن به کاهو حضور سازه موردنظر را در گیاهان تراریخته تایید کرد.

    نتیجه گیری

    در آزمایش انتقال ژن، ریز نمونه برگ های حقیقی و مدت زمان تلقیح دو دقیقه با میزان 18 درصد تراریختی مناسب تر بودند.

    کلیدواژگان: تراریختی، ریزازدیادی، کاهو، ویتامین ث، GME
  • یوسف شرفی*، مختار جلالی جواران، محمدصادق ثابت صفحات 103-128
    هدف

    فعال کننده پلاسمینوژن بافتی (rtPA) یکی از مهم ترین داروها در درمان بیمارهای قلبی است. این دارو به صورت پروتئین نوترکیب در سیستم های بیانی تولید می شود که هزینه های تولید بسیار بالایی دارد. سیستم بیان موقت به دلیل بیان زیاد، سرعت بالا، هزینه پایین و عدم تاثیرپذیری مکانی جهت بیان پروتئین بسیار مناسب می باشد. با این وجود مشخص شده است که خاموشی پس از رونویسی حاصل از کمپلکس RISC بر میزان بیان پروتئین نوترکیب تاثیر می گذارد. یکی از مهم ترین سرکوب کننده‏های خاموشی RNA شناخته شده در گیاهان، پروتئین P19 می‏باشد که از طریق میل ترکیبی زیادی که با siRNA دو رشته‏ای دارد به آن متصل می گردد و آن را تجزیه می کند و مانع خاموشی ژن می گردد. هدف از مطالعه حاضر بررسی تاثیر بیان هم زمان ژن P19 بر بیان ژن فعال کننده پلاسمینوژن بافتی (rtPA) در سطح رونویسی و پروتئین در گیاه توتون Nicotiana benthamiana بود.

    مواد و روش ها

    در تحقیق حاضر میزان بیان ژن rtPA در سطح رونویسی و پروتئین مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق از تزریق هم زمان اگروباکتریوم حاوی ناقل دوتایی pCAMBIA1304-rtPA و اگروباکتریوم حاوی ناقل pCAMBIA1304-P19 در مقایسه با اگروباکتریوم حاوی تنها ناقل بیانی pCAMBIA1304-rtPA استفاده شد. نمونه های برگی در روزهای 4، 7 و 10 روز پس از تلقیح با آگروباکتریوم تهیه شدند. سپس میزان رونویسی و پروتئین با استفاده از آزمون ReaTime PCR و الایزا محاسبه شد.

    نتایج

    نتایج آزمون Real Time PCR حاکی از افزایش 34 درصد میزان رونویسی ژن rtPA در حضور P19 نسبت به شاهد بود. بیشترین میزان رونویسی از ژن های P19 و rtPA باگذشت چهار روز از تلقیح گیاهان با اگروباکتریوم حاصل شد. نتایج الایزا نشان داد که میزان بیان پروتئین rtPA در حضور ژن P19 در روز هفتم و دهم پس از تلقیح به ترتیب 89 و 84 میکروگرم بر گرم وزن تر برگ بود که در مقایسه با شاهد به ترتیب به میزان 12 و 15 درصد بیشتر بود.

    نتیجه گیری کلی

    نتایج نشان داد که کاربرد P19 علاوه بر سرکوب خاموشی ژن، می تواند برای دست یابی به بیان در سطح بالا موثر باشد.

    کلیدواژگان: اگروباکتریوم، بیان موقت، زراعت مولکولی، سرکوب کننده خاموشی ژن
  • لیلا نیری پسند، قاسمعلی گروسی*، اسدالله احمدی خواه صفحات 129-156
    هدف

    با توجه به این که برنج منبع تغذیه بیش از نیمی از مردم جهان است. همچنین رشد و عملکرد این گیاه به شدت تحت تاثیر تنش شوری قرار می گیرد، تحقیق برای توسعه واریته های متحمل به شوری امری ضروری است. لذا در این پژوهش، الگوی بیانی هفت ژن دخیل در تحمل به شوری با روش پی سی آر در زمان واقعی در ارقام برنج حساس (#6) ARC6578 و (#178) Shoemed و متحمل (Bombilla#48) مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    نمونه RNA از گیاهچه های 20 روزه برنج تحت تیمار NaCl (100 میلی مولار) در سه زمان 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تنش شوری استخراج شد. بررسی بیان ژن بر روی هفت ژن کاندیدا (شامل ژن های  SOD, Cat1, 14-3-3 like protein GF14، Proxidase BP1 precursor، Zinc ion binding protein Plasma membrane H+-ATPase, و OsSIPK) با روش پی سی آر در زمان واقعی انجام شد. از ژن اکتین به عنوان ژن مرجع استفاده شد.

    نتایج

    بیان ژن OsSIPK در رقم متحمل، 24 و 48 ساعت بعد از تنش افزایش و 72 ساعت بعد از تنش شوری کاهش یافت در حالی که بیان ژن Zinc ion binding protein در تمام ارقام و در همه ساعات پس از تنش کاهشی بود. بیان ژن PM H+-ATPase در ساعات اولیه پس از تنش در هر دو رقم حساس و متحمل افزایش یافت ولی با گذشت 72 ساعت از تنش بیان این ژن در رقم حساس کاهش و در رقم متحمل افزایش یافت. بیان ژن 14-3-3 like protein GF14-6 48 ساعت پس از تنش در هر دو رقم حساس و متحمل به شدت افزایش یافت ولی با گذشت 72 ساعت از تنش بیان این ژن در رقم حساس کاهش و در رقم متحمل افزایش یافت. بیان ژن Similar to Peroxidase BP1 precursor  72 ساعت پس از تنش در رقم متحمل حدود 40 برابر افزایش یافت. بیان ژن کاتالاز 72 ساعت پس از تنش فقط در رقم متحمل افزایش معنی دار نشان داد. بیان ژن SOD از الگوی زمانی خاصی تبعیت نکرد هرچند بیان آن 72 ساعت پس از تنش در رقم متحمل بیشتر از ارقام حساس بود.

    نتیجه گیری

    برخی ژن های مورد مطالعه در این تحقیق با حذف گونه های فعال اکسیژن (ROS) در پاسخ عمومی گیاه به تنش شوری نقش دارند (مانند ژن های SOD و CatA). از طرفی بین تحمل به شوری و میزان بیان برخی دیگر از ژن های مورد مطالعه می توان نوعی ارتباط وابسته به رقم-زمان را تشخیص داد (مانند ژن های OsSIPK، PM H+-ATPase، 14-3-3 like protein GF14-6 و Peroxidase BP1).

    کلیدواژگان: بیان ژن، پاسخ به تنش، حساس، ژن کاندیدا، متحمل
  • سمیه داریوش، مصطفی درویش نیا*، علی اکبر عبادی صفحات 157-182
    هدف

    بیماری تغییر رنگ دانه برنج به عنوان تهدید جدی بر عملکرد دانه و کیفیت آن در ارقام دیررس و به نژادی شده در نواحی برنج کاری شمال ایران محسوب شده که موجب ایجاد خسارت در کیفیت و خصوصیات فیزیکی بذر می گردد. بدین جهت به نژادی ژنوتیپ های برنج برای صفت مقاومت به بیماری، از استراتژی های ترجیحی در مدیریت بیماری تغییر رنگ دانه در برنج محسوب می شود. یکی از مهمترین کاربردهای نشانگرهای مولکولی در برنامه های به نژادی گیاهان، نقش آن ها در افزایش کارایی به نژادی سنتی گیاهان از طریق انتخاب غیرمستقیم با کاربرد نشانگرهای پیوسته با صفات هدف می باشد. از این رو، در این پژوهش، از تجزیه ارتباطی برای شناسایی نشانگرهای پیوسته مرتبط با صفت مقاومت به بیماری تغییر رنگ دانه در ژنوتیپ های برنج استفاده شد.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر، جهت ارزیابی فنوتیپی مقاومت 94 ژنوتیپ برنج شامل ارقام محلی و به نژادی شده ایرانی و وارداتی به بیماری تغییر رنگ دانه طی دو سال زراعی 1396 و 1397 مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی ژنوتیپی با استفاده از128 نشانگر چند شکل ریزماهواره روی 94 ژنوتیپ برنج اجرا شد. سپس تجزیه ارتباطی از طریق مدل خطی عمومی (GLM) و مدل خطی مخلوط (MLM)، با استفاده از نرم افزار TASSEL انجام شد.

    نتایج

    نتایج ارزیابی فنوتیپی نشان داد که تنوع بالایی در ژنوتیپ های مورد مطالعه برای مقاومت به بیماری تغییر رنگ دانه وجود دارد. بر اساس تجزیه ساختار مبتنی بر مدل، ژنوتیپ های برنج مورد بررسی در دو زیر جمعیت کلاستربندی شدند. در تجزیه ارتباطی به دو روش GLM و MLM، بعد از تصحیح بنفرونی به ترتیب، 12 و 3 نشانگر ارتباط معنی داری را با صفت مقاومت به بیماری تغییر رنگ دانه در هر دو سال نشان دادند.

    نتیجه گیری

    نشانگرهای RM242، RM5709 و RM5955 در دو مدل آماری GLM و MLM ارتباط معنی داری با مقاومت به بیماری تغییر رنگ دانه در دو سال 1396 و 1397 نشان دادند. بنابراین می توان از آن ها به عنوان نشانگرهای پیوسته با صفت مقاومت در برنامه های به نژادی برنج نظیر انتخاب به کمک نشانگر استفاده نمود.

    کلیدواژگان: برنج، نقشه یابی ارتباطی، تغییر رنگ دانه، مقاومت به بیماری، نشانگرهای مولکولی
  • محمد مهدی پورسیاه بیدی، کیانوش چقامیرزا*، صحبت بهرامی نژاد، احمد ارزانی صفحات 183-208
    هدف

    وجود تنوع ژنتیکی در گیاهان زراعی و اجداد وحشی آن ها نقش مهمی در پیشرفت برنامه های به نژادی دارد. گونه اینکورن (Triticum monococcum L. ssp. boeoticum) در نواحی غربی ایران تنوع وسیع و پراکنش جغرافیایی گسترده ای دارد. هدف از این تحقیق بررسی تنوع ژنتیکی گندم های اینکورن جمع آوری شده از این منطقه با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره ای بود.

    مواد و روش ها

    تنوع ژنتیکی 163 ژنوتیپ گندم اینکورن جمع آوری شده از 34 مکان متفاوت از سه استان غربی ایران با استفاده از 19 جایگاه ژنی SSR از ژنوم A گندم هگزاپلویید بررسی شد.

    نتایج

    در 163 ژنوتیپ گندم اینکورن مورد مطالعه در مجموع 151 آلل چندشکل برای 19 جایگاه ریزماهواره ای با میانگین 94/7 شناسایی شد. دامنه محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC)  در ژنوتیپ های مورد مطالعه بین 64/0 برای جایگاه ژنی Xgwm480-3A تا 89/0 برای جایگاه ژنی Xgwm4-4A متغیر بود. میانگین محتوای اطلاعات چندشکلی در ژنوتیپ های مورد مطالعه 77/0 بود. با توجه به نتایج بدست آمده جایگاه های ژنیXgwm4-4A ، Xgwm610-4A و Xgwm282-7A مناسب ترین جایگاه ها برای بررسی تنوع ژنتیکی و تمایز ژنوتیپ های مورد مطالعه گندم اینکورن تشخیص داده شدند. میانگین ضریب شانون به میزان 16/0 نشان دهنده تنوع متوسط در ژنوتیپ های تحت بررسی بود. متوسط مکان های ژنی چندشکلی در 34 جمعیت مورد مطالعه 74/36 درصد و میانگین هتروزیگوسیتی برابر 114/0 برآورد شد. بر اساس نتایج تجزیه واریانس مولکولی برای 34 جمعیت گندم اینکورن، اختلاف بین و درون جمعیت های مورد مطالعه به ترتیب 7 و 93 درصد مشاهده شد. تجزیه خوشه ای با استفاده از ضرایب جاکارد و بر اساس الگوریتم UPGMA ژنوتیپ های مورد مطالعه گندم اینکورن را در 10 گروه طبقه بندی نمود. طبق نتایج حاصل از تجزیه به مختصات اصلی دو بردار اولیه به ترتیب 33/29 و 01/24 درصد از کل واریانس ژنتیکی مولکولی را تبیین نمودند.

     نتیجه گیری

    نتایج حکایت از مفید بودن نشانگرهای ریزماهواره در شناسایی و گروه بندی ژنوتیپ های گندم اینکورن داشت، به طوریکه از اطلاعات بدست آمده می توان در پروژه های اصلاحی، برنامه ریزی حفاظت ژرم پلاسم و ایجاد کلکسیون از جمعیت های گندم اینکورن استفاده نمود.

    کلیدواژگان: غرب ایران، گندم اینکورن، نشانگرهای SSR، Triticum monococcum L، ssp، boeoticum
  • آزاده ترابی*، زهرا رودباری، مجتبی طهمورث پور صفحات 209-223
    هدف

    دانشمندان علوم دامی در سرتاسر جهان در پی یافتن منابع جدیدی از پروتئین حیوانی بوده و تلاش می کنند تا حیواناتی که بهترین ضریب تبدیل را دارند در اولویت کاری خود قرار دهند. از جمله این دام ها می توان به شتر اشاره کرد. تحقیقات جهت حفظ این ذخیره ژنتیکی با ارزش از حساسیت و اهمیت بیشتری برخوردار است. شناسایی تفاوت های ژنتیکی در توالی ژن های موجود در ژنوم میتوکندری با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیک، روشی سریع و قابل اطمینان برای شناسایی و طبقه بندی گونه ها است و یکی از موثرترین ابزارها در برآورد تنوع زیستی ژنتیکی و روابط فیلوژنتیک در نژادهای مختلف دام از جمله شتر محسوب می شود. هدف از انجام این پژوهش توالی یابی و مقایسه ساختار ژنتیکی ژن RNA غیر کدکننده زیر واحد کوچک ریبوزوم در شترهای تک کوهانه و دوکوهانه ایران بود.

    مواد و روش ها

    برای انجام این پژوهش از 20 نفر شتر تک کوهانه و دو کوهانه ایرانی نمونه خون جمع آوری شد. پس از استخراج DNA ژن 12S rRNA با طول 1326 جفت باز در ژنوم میتوکندری توسط دو جفت آغازگر اختصاصی تکثیر و توالی یابی شدند.

    نتایج

    وجود 3 هاپلوتایپ در شترهای دوکوهانه و 1 هاپلوتایپ در شترهای تک کوهانه در جمعیت مورد پژوهش ثابت شد که این هاپلوتایپ ها به ترتیب دارای دو جایگاه چند شکل (SNP) در شتر دو کوهانه است و در بین شترهای تک کوهانه هیچ تفاوت نوکلیوتیدی مشاهده نشد. درخت فیلوژنی پس از اخذ توالی های مشابه ژن 12S rRNA میتوکندری دیگر گونه های موجود در بانک جهانی ژن با استفاده از آنها ترسیم شد.

    نتیجه گیری

    نتایج تجزیه و تحلیل فیلوژنی و تنوع ژنتیکی نشان داد گونه های شتر تک کوهانه و دو کوهانه در دو گروه متفاوت قرار دارند و شترهای دو کوهانه ایرانی تنوع ژنتیکی بالاتری دارند که نشان از قدمت تکاملی طولانی تر این گونه دارد. اطلاعات در مورد تنوع ژنتیکی در میان نژادهای شتر می تواند توسعه برنامه های اصلاح نژاد را تسهیل کند و یک الزام برای حفظ منابع ژنتیکی است.

    کلیدواژگان: DNA میتوکندری، تنوع ژنتیکی، ژن 12S rRNA
|
  • Faezeh Khatami *, Farzaneh Najafi, Fataneh Yari, Ramazan Ali Khavari-Nejad Pages 1-20
    Objective 

    Roses are one of the most important cut flowers in the world and therefore many studies have focused on keeping post-harvest quality and longevity. Ethylene is one of the major factors that limits post-harvest longevity. Therefore, genetic manipulation has been considered to reduce the adverse effects of this hormone and the present research investigates transgenic roses containing the mutant etr1-1 gene. In addition, according to antagonist effects, the change of gibberellin concentration to ethylene in favor of higher gibberellin concentration in the present research has been studied.

    Materials and methods

    The content of phytohormones in long-lasting line (transgenic) and control (non-transgenic) after application of ethylene (0 and 1 µL L-1) and gibberellin (80 mg L-1) treatments were investigated in bud and half-open stages. Application of ethylene treatment was performed by injecting pure gas into polyethylene bags by syringe. For the application of gibberellin treatment, cut flowers were placed in gibberellin solution at the desired concentration. The treatments were applied for 24 hours and samples were taken from the outermost ring of petals. Experiments were conducted as factorial in a completely randomized design with four replications in order to measure phytohormones.

    Results 

    The results showed a decrease in the amount of gibberellin, benzyl adenine and indole acetic acid hormones and an increase in the amount of abscisic acid and ethylene hormones in bud and half-open stages in long-lasting line were significant compared to the control. In addition, the highest content of gibberellin, indole acetic acid and benzyl adenine hormones and the lowest content of ethylene and abscisic acid belongs to the GA3-treated long-lasting line.

    Conclusion 

    Therefore, etr1-1 gene appears to be the right candidate for delaying ethylene-dependent aging in sensitive flowers and with GA3 treatment could be considerably improved longevity by reduction of oxidative damage.

    Keywords: Cut rose, Ethylene, Genetic manipulation, Gibberellin
  • Marzieh Rabbani *, Mohammad Mojtaba Kamelmanesh Pages 21-42
    Objective 

    Plant diseases can be a limiting factor in planting in an area. One of the new methods of producing disease resistant plants is the use of molecular markers. Molecular markers are able to detect and analyze important genes of resistance. Therefore, due to the severity of fire blight, the apple tree germplasm evaluation is necessary, so this research was carried out with the aim of determining resistance genes in some apple genotypes in Isfahan province using SCAR and SSR markers.  

    Materials and methods 

    Fresh and young leaves of 70 samples of apple trees in Isfahan were collected in early April and DNA was extracted by CTAB method. Then polymerase chain reaction was performed and DNA fragment was detected and DNAs lengths were measured.

    Results

    Results indicated that in all populations, none of the primers have a rare band or a typical band replication in 25 or less than 25% population, and 50 or less than 50% population. Semirom- Hana population had the greatest genetic diversity (Nei diversity index, Shannon, effective and different number of alleles) which shows greater genetic diversity in this population rather than other populations.Molecular analysis indicated that diversity among populations is not statistically significant and 92% of the diversity is related to diversity within the populations. The longest distance was between Semirom-Hana and Semirom-Padena populations, and in this disease, the distance between the farthest and closest populations is too low and this result was confirmed by analysis of molecular variance.

    Conclusion 

    The six primers, which were used in this study, have been well produced and display the distinctions in population. Moreover, results indicate that inter-population diversity was very low but by the cross of the farthest and closest populations, then the cross of progeny can pyramidize the target genes and produce a stronger and more diverse recombination.

    Keywords: DNA extraction, Fire blight, molecule markers, PCR, resistant gene
  • Lida Soltani, Fatemeh Ebrahimi *, Qasem Mohammadi Nezhad Pages 43-62
    Objective

    This experiment was conducted in order to assess genetic variation, determine of the best genetic structure and association analysis of safflower to identify markers associated with different agronomic traits.         

    Materials and methods

    In this study, 17 genotypes of safflower were planted as the randomised complete block design at research farm of Shahid Bahonar University of Kerman in 2016. Traits including seed yield, plant height, number of capitulum per plant, number of seed per capitulum, 1000- seed weight, capitulum diameter, day to 50% flowering and day to maturity were measured. The AFLP Technique was performed by the eight EcoR1/Mse1 primer combinations.          

    Results

    In total, 147 polymorphic bands were generated with average 81.58 polymorphic percentage. Cluster analysis using UPGMA and Jacard as similarity index discriminated safflower genotypes into two groups. Based on GLM and MLM model, 45 and 39 markers had significant association with the studied traits, respectively. M14/E6-10, M14/E11-16, M14/E11-13, M3/E10-14 and M4/E36-12 markers with seed yield, M3/E10-12, M3/E36-29, M59/E36-21 and M14/E11-10 with capitulum number per plant, M4/E36-8, M59/E36-21, M3/E10-9, M14/E11-14 and M14/E11-13 with number of seed per capitulum, M4/E36-19, M4/E36-12, M14/E11-1 and M4/E10-1 with 1000- seed weight, M4/E10-2, M59/E36-21, M3/E36-30, M4/E10-11 and M4/E36-24 with plant height, M3/E36-24, M3/E36-6, M3/E10-20 and M4/E36-18 with capitulum diameter, M14/E11-10, M3/E36-30 and M59/E36-21 with day to 50% flowering, M14/E11-10 and M59/E36-22 markers with day to maturity in both models.        

    Conclusions

    Detected AFLP markers with strong effects in this study could be desirable candidates for the marker-assisted selection in breeding programs and conversion into other specific markers.

    Keywords: Association analysis, marker coefficient of determination, Cluster analysis, mixed linear model
  • Ali Riahi-Madvar *, Fereshteh Jadid Bonyad, Fatemeh Rezaee, Mahmood Maleki, Mahshid Ghazizadeh Ahsaei Pages 63-80
    Objective

    Glucoraphanine is an aliphatic glucosinolate, which largly found in Lepidium draba from Brassicaceae family. This glucosinolate convert to isothiocyanate, sulforaphane (SFN) in the presence of myrosinase which has different biological activities such as the antioxidant and anti bacterial properties, and also able to prevent proliferating of cancer cells.  CYP79F1 is the first enzyme in the biosynthesis pathway of glucoraphanine.

    Materials and Methods

     In this study, L. draba seedlings wer grown for 7 days in the presence of different concentration of sucrose and chitosan (0, 25, 50, 100, 200 and 400 mg/L), in fully-random designs with three repetitions. After collection of the seedlings, SFN content in the arial parts of them were measured using HPLC apparatus. Furthermore, in the treated seedlings, the gene expression level of CYP79F1 were examined using the Real Time PCR technique.

    Results

     The results showed, that SFN content in the sucrose treated seedlings significantly increased compared to the control. While in the chitosan treated seedlings significant increase in SFN content was only seen at the 200 mg/L concentration. The results showed that the expression of CYP79 F1 was significantly increased in the treated seedlings with 50 mg/L sucrose and 50 and 100 mg/L chitosan compared to the control.

    Conclusions

     According to the results, it concluded that the mentioned elicitor's concentrations can stimulate aliphatic glucosinolate biosynthesis through expression of CYP79F1 gene. Based on the role of SFN as a valuable medicinal metabolit and also the role of CYP79F1 enzyme in the glucoraphanin biosynthesis, it suggested that the effects of others concentrations and time of treatment of the mentioned elicitors were analyzed on this plant.

    Keywords: Chitosan, Gene expression, Lepidium draba, Sucrose, Sulforaphane
  • Behnaz Aghayani, Alireza Zebarjadi *, Zeynab Cheghakaboodi Pages 81-102
    Objective

    Lettuce is considered as a model plant for biotechnology because of its compatibility with stable genetic transformation and tissue culture. GDP-mannose-3’,5’-epimerase (GME) is one of the key genes in ascorbic acid biosynthesis pathway in plants. The present study aims to transfer GME gene from Actinidia deliciosa L. into Lactuca sativa L. 

    Materials and Methods

    To investigate callus induction rate using the effects of explant (cotyledon and true leaves) and 16 plant growth regulator combination including concentrations of 0.02, 0.04, 0.05, and 0.1 mg/l NAA and 0.1, 0.2, 0.4, and 0.6 mg/l BAP, and also direct regeneration rate using the effects of explant (cotyledon and true leaves) and 6 plant growth regulator combination including concentrations of 0.02 and 0.05 mg/l NAA and 0.2, 0.4, and 0.6 mg/l BAP, a factorial experiment based on completely randomized design with three replications was conducted. In order to transform GME into Lactuca sativa L. using L. sativa L. cv. Setareh and Agrobacterium tumefaciens strain (C58) on two types of explants (cotyledon and true leaves), a factorial experiment with three replications and 2 min and 8 min inoculation was done.

    Results

    The results revealed that the highest percentage of callus induction and indirect regeneration (100%) were observed on leaf and cotyledon explants and MS medium containing 0.1 mg/l BAP and 0.04 mg/l NAA. The results also confirmed the presence of pBI121+GME in transgenic plants.

    Conclusions

    The explant true leaves and 2 min inoculation (with 18 percent transformation ratio) were more suitable for transformation.

    Keywords: GME, Lettuce, Micro-propagation, transformation, Vitamin C
  • Yousef Sharafi *, Mokhtar Jalali Javaran, Mohammad Sadegh Sabet Pages 103-128
    Objective

    Tissue plasminogen activator is one of the most important drugs in the treatment of heart disease. This drug is produced in the expression system as a recombinant protein that has high production costs. Transient expression system is very suitable for protein expression because of its high expression, high speed, low cost and no spatial effect. Post-transcriptional silencing has been shown to affect expression levels. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of simultaneous expression of P19 silencing suppressor gene on transient expression of recombinant tissue plasminogen activator (rtPA) at transcriptional and protein levels in Nicotiana benthamiana. 

    Material and methods

    To serve this purpose, the expression proportion of injected Agrobacterium tumefaciens containing a binary vector pCAMBIA1304-rtPA with agrobacterium containing pCAMBIA1304-P19 have been studied comparison with the expression level from Agrobacterium containing only the binary vector pCAMBIA1304-rtPA. Leaf samples were prepared on 4, 7, and 10 day post-inoculation with Agrobacterium. Transcription and then protein levels were calculated using the Real Time PCR and ELISA tests. 

    Results

    The results of Real Time PCR test showed that rtPA transcript increased in the presence of P19. Also, 4 days after plant inoculation, the highest transcript levels were obtained from p19 and rtPA genes. ELISA results showed that the expression of rtPA protein in the presence of P19 was 89 and 84 µg.g-1 leaf weight at the 7 and 10 day after inoculation, respectively. This expression was 12 and 15% higher than of when agrobacterium-containing pCAMBIA1304-rtPA vector alone was used, respectively.

    Conclusion

    The results showed that the use of transient expression method could be a suitable method for rtPA protein production.

    Keywords: Agrobacterium, Transient expression, Molecular Farming, Silencing Suppressor
  • Leila Nayyeripasand, Ghasemali Garoosi *, Asadollah Ahmadikhah Pages 129-156
    Objective

    Rice is a food source for more than half of the world's population and it is important as a model plant for monocots, and also its growth and yield is strongly affected by salinity stress, hence comprehensive research is essential for the development of salt tolerant varieties. In the present study, the expression pattern of several new genes involved in salt tolerance of rice was investigated by Real-Time PCR in sensitive (ARC6578 and Shoemed) and tolerant (Bombilla) rice cultivars.

    Materials and methods

    RNA samples were extracted from 20-day-old seedlings treated with NaCl (100 mM) at three times of 24, 48 and 72 h after salt stress. Gene expression analysis was performed on 7 candidate genes (including SOD, CatA, 14-3-3 like protein GF14, Proxidase BP1 precursor, Zinc ion binding protein and Plasma Membrane H+-ATPase, OsSIPK) using real-time PCR. The Actin gene was used as the reference gene.       

    Results

    The expression of OsSIPK in tolerant cultivar was increased 24 and 48 h after salt stress and was decreased 72 h after stress, while the expression of Zinc ion binding protein was decreased in all cultivars at all times after stress. The expression of PM H+-ATPase at early times after stress in both tolerant and sensitive cultivars was increased but it decreased after 72 h in sensitive cultivar and increased in tolerant cultivar. The expression of 14-3-3 like protein GF14-6 was highly increased at 48 h after stress but it was decreased after 72 h in sensitive cultivars and increased in tolerant cultivar. The expression of Peroxidase BP1 precursor was increased up to 40 times at 72 h after stress in tolerant cultivar. The expression of CatA was significantly increased at 72 h after stress only in tolerant cultivar. The expression of SOD didn't show a special time pattern, although its expression in tolerant cultivar was higher than that in sensitive cultivar at 72 h after stress.

    Conclusions

    Some genes in this research did function in general response of the rice plant to salt stress via scavenging the reactive oxygen species (ROS) (such as SOD and CatA). In another hand, a time-cultivar dependent relationship between salt tolerance and expression level of other studied genes (such as OsSIPK, PM H+-ATPase, 14-3-3 like protein GF14-6 and Peroxidase BP1) could be recognized.

    Keywords: Candidate Gene, Gene expression, Sensitive, Stress Response, Tolerant
  • Somayeh Dariush, Mostafa Darvishnia *, Ali Akbar Ebadi Pages 157-182
    Objective

    Rice grain discoloration disease is emerging as a major threat in improved and late ripening varieties in the north of Iran that deteriorates grain quality and physical properties. Breeding for disease resistance is the preferred strategy to manage grain discoloration. An important application of molecular markers in plant systems involves improvement in the efficiency of conventional plant breeding by carrying out indirect selection through molecular markers linked to the traits of interest. In this context, association analysis was used to identify molecular markers associated with grain discoloration resistance in rice genotypes in this study. 

    Materials and Methods

    In this study, resistance of 94 rice genotypes (Iranian landrace and improved varieties and exotic genotypes) to grain discoloration disease was evaluated during 2017 and 2018.Genotyping was done using 128 pairs of polymorphic microsatellite markers on 94 genotypes of rice. Then association analysis was conducted through general linear model (GLM) and mixed linear model (MLM) by using TASSEL software.

    Results

    Phenotypic analysis showed that there is high diversity in the studied genotypes for resistance to grain discoloration disease. The model-based structure analysis classified rice genotypes into two sub-populations. In association analysis based on GLM and MLM models, 12 and 3 QTLs showed significant relations after considering Bonferroni correction with grain discoloration in two years, respectively.

    Conclusion

    Both GLM and MLM detected 3 markers (RM242, RM5709 and RM5955) associated with grain discoloration resistance in both 2017 and 2018, suggesting that these markers can be used in rice breeding programs like marker-assisted selection (MAS).

    Keywords: Association mapping, Disease resistance, Grain discoloration, Molecular marker, rice
  • Mohammad Mehdi Poursiahbidi, Kianoosh Cheghamirza *, Sohbat Bahraminejad, Ahmad Arzani Pages 183-208
    Objective

    Genetic diversity in field crops and their wild ancestors plays important role in breeding programs. The aim of this study was to investigate the genetic diversity of einkorn (Triticum monococcum L. ssp. boeoticum) wheat genotypes collected from western parts of Iran using SSR markers. 

    Material and methods

    In this study, genetic variation of 163 genotypes from 34 populations of einkorn wheat collected from western parts of Iran was investigated using 19 SSR loci developed in the A genome of hexaploid wheat.

    Results

    In the investigation of 163 einkorn genotypes using 19 microsatellite loci were generated 151 polymorphic alleles with an average of 7.94 per locus. The content of polymorphic information content (PIC) in the studied einkorn genotypes ranged from 0.64 for Xgwm480-3A locus to 0.89 for Xgwm4-4A locus. The mean content of polymorphic information in the studied genotypes was 0.77. According to the results, Xgwm4-4A, Xgwm610-4A and Xgwm282-7A loci were identified as the most suitable primers for studying genetic diversity and differentiation of einkorn wheat genotypes. The mean of Shannon coefficient of 0.16 indicated moderate variation in genotypes under study. The average percentage of polymorphic gene loci in the 34 studied populations was 36.74 and the average heterozygosity was 0.114. Based on analysis of molecular variance for 34 populations, the variations between and within populations were calculated as 7% and 93%, respectively. Cluster analysis based on Jaccard coefficients and UPGMA algorithm classified the einkorn genotypes into 10 distinct groups. The results of the principal coordinate analysis revealed that the two primary vectors explained 29.33% and 24.01% of the total molecular genetic variance, respectively.

    Conclusion

    The results indicated the usefulness of microsatellite markers in identifying and grouping einkorn wheat genotypes, so that the obtained information could be used in breeding projects, germplasm conservation planning and collection of einkorn wheat populations.

    Keywords: Einkorn wheat, microsatellite markers, Triticum monococcum L. ssp. boeticum, West of Iran
  • Azadeh Torabi *, Zahra Roodbari, Mojtaba Tahmoorespour Pages 209-223
    Objective

    Around the world, scientists are looking for new animal protein sources and trying to prioritize the animals with the best conversion rates. One of these animals is Camel. Identification of genetic differences in sequences of Mitochondrial Genome by Bioinformatics Tools is a rapid and confident method for identification and categorizing species. This method is one of the most effective ways of evaluating genetic biodiversity and Phylogenetic relationships in different livestock like Camel. This research was done for sequencing of Ribosomal non-coding RNA gene and comparison of its genetic construction between camelus dromedaries and camelus bactrianus of Iran.

    Materials and Methods

    We were collecting blood samples from twenty camelus dromedaries and camelus bactrianus. We extracted DNA at the beginning then 12S rRNA with 1326 pair bases was amplified and sequenced by two pair specific primers.

    Results

    The Presence of 3 Haplotypes in Bactria camels and one haplotype in Dromedary were proved in the study population. These Haplotypes have two single nucleotide polymorphism (SNP) site in camelus bactrianus and there was not any Nucleotides difference among camelus dromedaries. Phylogeny Tree design with using similar mitochondrial 12S rRNA gene sequencing in other species which are in World Gene Bank.

    Conclusion

    Phylogeny Analysis and defining, Genetic diversity was showing camelus dromedaries and camelus bactrianus are placing in two different groups and Iranian camelus bactrianus have more Genetic Diversity which indicates more historical evolution of this specie. More information about Genetic diversity among the different generation of Camels can facilitate developing generations revising Programs and is a necessity for protecting from Genetic Resources.

    Keywords: : Mitochondrial DNA, genetic diversity, 12S rRNA gene