فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 30 (تابستان 1399)

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 30 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/07/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • زهرا ابراهیمی پور، رضا درویش زاده*، سرور ارژنگ صفحات 1-14

    غلظت بالای نمک در آب و خاک یکی از عمده ترین عوامل محدود کننده رشد و تولید گیاهان در سراسر جهان است. در این مطالعه، میزان نشت یونی و تغییرات بیان نسبی ژن های SOS1، P5CS1 و PMP3-6 در ریشه و برگ لاین های متحمل و حساس ذرت تحت شرایط نرمال و تنش شوری dS/m8، در زمان های 24 ساعت (کوتاه مدت) و 7 روز (بلند مدت) بعد از اعمال تنش در قالب طرح کاملا تصادفی با دو تکرار زیستی و 3 تکرار تکنیکی در سال 1398 با فناوری واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان نشت یونی در لاین حساس در بلند مدت بیشتر از لاین متحمل بود. بیشترین میزان بیان نسبی دو ژن P5CS1 و PMP3-6 در شرایط تنش شوری (dS/m 8) در بافت ریشه لاین متحمل مشاهده شد. در مقابل بیشترین میزان بیان نسبی ژن SOS1 در بافت برگ لاین حساس در کوتاه مدت مشاهده شد. محاسبه همبستگی بین بیان نسبی ژن ها نشان داد بین بیان نسبی ژن های P5CS1 و PMP3-6 همبستگی مثبت و معنی داری (05/0≤P) وجود دارد. احتمالا بیان بالای ژن های P5CS1 و PMP3-6 در ریشه لاین متحمل اندکی بعد از اعمال تنش شوری (کوتاه مدت) گیاه را در تنظیم فشار اسمزی و جلوگیری از ورود زیاد سدیم به درون گیاه یاری نموده و باعت افزایش تحمل گیاه به تنش شوری می شود. نتایج این پژوهش می تواند در برنامه های به نژادی ذرت برای تولید ارقام مقاوم به شوری مفید واقع شود.

    کلیدواژگان: تنش های غیر زیستی، ذرت، مقاومت به شوری، نشت یونی، واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی
  • مطالعه بیوانفورماتیکی خانواده ژنی BES1 در گستره ژنوم (Vitis vinifera L.)
    علیرضا لادن مقدم* صفحه 2

    برازینواستروییدها (Brassinosteroids) هورمونهای استروییدی گیاهی هستند که کارکرد متنوعی در تنظیم طیف وسیعی از فرآیند های رشد و نموی و همچنین پاسخ به تنش های زیستی و غیرزیستی ایفا می کنند. عوامل رونویسی BES1 در تنظیم بیان ژن های واکنش گر به برازینواسترویید نقش حیاتی دارند. تکمیل توالی یابی ژنوم انگور محققان را قادر ساخته است که خانواده های ژنی را در گستره ژنوم انگور شناسایی و مطالعه کنند. لذا در این تحقیق ژن های خانواده BES1 شناسایی و مطالعه شد. ویژگی های فیزیکوشیمیایی، درخت فیلوژنی، ساختار ژنی، موتیف های حفاظت شده، عناصر تنظیمی، تنظیم بیان پس از رونویسی و پروفایل بیانی ژن های شناسایی شده انجام شد. نتایج نشان داد که انگور دارای هفت ژن BES1 می باشد که بر اساس آنالیز فیلوژنتیکی در 3 زیر گروه قرار می گیرند. هر زیرگروه موتیف های حفاظت شده داشته که نشان دهنده روابط ژنتیکی نزدیک در بین اعضاء هر زیر گروه است. بر اساس جایگاه کروموزومی 1، 1، 2، 1، 1 و 1 ژن به ترتیب بر روی کروموزوم های 2، 4، 10، 15، 18 و 19 قرار دارند. آنالیز ناحیه پیش بر ژن های BES1 نشان داد که این ژن ها دارای عناصر پاسخ به هورمون ها، تنش ها و نیز اختصاصی بافت می باشند. همچنین ژن های VvBES1-1، VvBES1-3 و VvBES1-5 دارای جایگاه اتصال مولکول های miRNA هستند. پروفایل بیانی این ژن ها بر اساس داده های ریزآرایه حاکی از الگوی بیانی متفاوت ژن-های BES1 انگور در بافت ها در مراحل نموی مختلف می باشد. مطالعه این خانواده اساس تیوریتیکال لازم برای درک تکامل و کارکرد خانواده ژنی BES1 در انگور را مهیا می کند.

    کلیدواژگان: برازینواستروئید، بیوانفورماتیک، پروفایل بیانی، فاکتور رونویسی
  • اعتبارسنجی مولکولی ژن های پاسخگو به تنش شوری و ارزیابی تنوع آللی آنها در موتانت های برنج
    مرتضی اولادی قادیکلائی*، قربانعلی نعمت زاده، غلامعلی رنجبر، سید حمیدرضا هاشمی صفحه 3

    انتخاب به کمک نشانگر (MAS) نوعی گزینش بوده که تحت تاثیر محیط نیست. موفقیت برنامه های به نژادی بر پایه MAS به انتخاب و اعتبارسنجی آغازگرهای مورد استفاده بستگی دارد. در این تحقیق، جهت اعتبارسنجی ژن (های) مرتبط با تنش شوری و ارزیابی تنوع آللی این آغازگرها در لاین های موتانت برنج، الگوی باندی 18 نشانگر SSR، بر روی نمونه برگی 14 لاین موتانت (M9) برنج، به همراه 2 شاهد حساس (IR29 و سپیدرود) و 2 شاهد متحمل (Nonabokra و دیلمانی) در سال 1398 در پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان بررسی شد. 11 آغازگر بر مبنای تحلیل الگوی باندی در ارقام حساس/ متحمل انتخاب گردیدند. آنالیز مولکولی داده ها نشان داد که بیشترین محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) مربوط به آغازگرهای OsMAPK4، OsCML11 وOsCPK17 به ترتیب به میزان 46/0، 46/0 و 38/0 بود. بالاترین شاخص نشانگر (MI) مربوط به دو آغازگر OsMAPK4 و OsCML11، به میزان 23/0 بود. آغازگر OsCAX (D) دارای کمترین PIC و MI به ترتیب به میزان 05/0 و 11/0 بود. لاین های موتانت مورد مطالعه توسط تجزیه کلاستر و بای پلات به ترتیب به 3 و 4 گروه تقسیم شدند. 3 آغازگر OsCML11، OsMAPK4 وOsCPK17 به ترتیب بر روی کروموزوم های 1، 6 و 7 به عنوان کاراترین آغازگر ها در شناسایی میزان تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ های برنج مورد ارزیابی در این مطالعه شناسایی شدند. نظر به اینکه آغازگرهای نامبرده پیوستگی بسیار بالایی با ژن های مقاومت به شوری دارند می توان پیش بینی کرد که لاین های G1(M9-P1-7-2-1)، G8 (M9-P3-21-1-1) و G9 (M9- P6-7-1-1) تحمل بالایی به تنش شوری داشته باشند.

    کلیدواژگان: برنج، موتانت، تنش شوری و انتخاب بکمک نشانگر
  • رقیه شریف پور، محمدعلی اعظمی*، محمدباقر حسن پور اقدم صفحات 15-29

    گیاه دارویی استویا Stevia rebaudiana Bertoni درختچه چند ساله کوچکی از خانواده Asteraceae است که بومی جنوب آمریکا، به ویژه برزیل و پاراگویه، می باشد. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر عوامل مختلف در القا و رشد ریشه های مویین توسط آگروباکتریوم رایزوژنز در گیاه استویا صورت گرفت. بذور استویا در شرایط درون شیشه ای کشت شدند. پس از جوانه زنی و رشد گیاهچه ها، ریزنمونه های قطعات ریشه، ساقه و برگ در سنین 30، 60 و 90 روزه از گیاهچه های درون شیشه ای به دست آمد. سویه های ATCC15834، R1000 وC58 آگروباکتریوم رایزوژنز (حاوی صفر و 100 میکرومولار استوسرینگون) در دو محیط کشت NYA و LB با روش غوطه وری و اسپری به مدت 72 ساعت در دمای 27 درجه سانتی گراد هم کشت گردیدند. ریزنمونه های تلقیح شده بعد از حذف باکتری اضافی به محیط 1/2MS و MS جامد حاوی 400 میلی گرم بر لیتر آنتی بیوتیک سفوتاکسیم منتقل گردیدند. به منظور بهینه سازی محیط کشت های مختلف بر رشد ریشه های مویین در محیط کشت مایع، از محیط1/2MS با غلظت های 5/1% و 3 % ساکارز و IBA 2/0 میلی گرم بر لیتر استفاده شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد هر سه سویه آگروباکتریوم بر القای ریشه مویین در ریزنمونه برگ استویا مناسب بودند ولی، سویه ATCC15834 قابلیت بیشتری در القای ریشه های مویین داشت. بیشترین میزان فراوانی ریشه مویین در محیط سوسپانسیون NYA و محیط هم کشتی 1/2MS بود. همچنین در مرحله پرآوری ریشه های مویین محیط 1/2MS دارای 5/1درصد ساکارز مناسب-ترین محیط شناخته شد. لاین های حاصل از سویه ATCC15834 استویا، کلون برگ (C2 LA) پر رشدترین لاین بود.

    کلیدواژگان: Stevia rebaudiana Bertoni، آگروباکتریوم رایزوژنز، ریشه مویین، محیط کشت
  • ندا اصغری، داود کولیوند*، امید عینی صفحات 31-42
    ویروس موزاییک خیار Cucumber mosaic virus (CMV) گونه شاخص جنس Cucumovirus از خانواده Bromoviridae است. در این تحقیق بیان برخی ژن های مرتبط با رشد و نمو و متیلاسیون در یک رقم حساس گوجه‏فرنگی آلوده به ویروس موزاییک خیار بررسی شد. برای آلوده سازی گوجه فرنگی از همسانه های آلوده گر جدایه استاندارد Fny ویروس موزاییک خیار استفاده شد. بدین منظور پس از تهیه نسخه های رونویسی شده از همسانه های آلوده گر آران ای یک، دو و سه ویروس موزاییک خیار، رونوشت ها ابتدا روی توتون در مرحله چهاربرگی مایه زنی شدند و پس از ظهور علایم و ایجاد آلودگی، عصاره گیاه توتون آلوده به صورت مکانیکی روی گوجه ‏فرنگی در مرحله چهاربرگی مایه زنی شد. پس از بروز علایم در چندین مرحله از گیاهان آلوده در فاصله های زمانی 7، 14 و 21 روز پس از مایه زنی، نمونه‏برداری از برگ های آلوده انجام گرفت. پس از استخراج آران ای کل از گیاهان دارای علایم حضور ویروس با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ویروس منطبق بر بخشی از ژن پروتئین پوششی تایید شد. بیان برخی از ژن های مرتبط با دفاع و متیلاسیون مانند Hsp90، AGO1 وAGO4 توسط Real Time PCR اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میزان بیان برخی از ژن ها مانند HSP90 در گوجه فرنگی های آلوده کاهش یافته بود. همچنین بیان ژن AGO1، در روز هفتم و چهاردهم پس از آلودگی در مقایسه با گیاه سالم افزایش یافت، در حالی که در روز 21 پس از آلودگی میزان بیان این ژن نسبت به گیاه سالم کاهش یافت. بیان AGO4 در گیاهان آلوده به ویروس موزاییک خیار، در روز هفتم نسبت به گیاه سالم کاهش اما در روز 14و 21 روز پس از آلودگی، افزایش بیان نشان داد. تغییرات بیان ژن در AGO احتمالا می تواند ناشی از تاخیر در القای این ژن توسط ویروس در مرحله اول بروز علایم باشد.
    کلیدواژگان: ویروس موزائیک خیار، بیان ژن، Real time PCR
  • ندا خوش خطی، امید عینی*، داود کولیوند صفحات 43-55
    با توجه به اهمیت اقتصادی ویروس کوتولگی بوته گوجه فرنگی (TBSV-Tomato bushy stunt virus) در مزارع سراسر جهان، در این پژوهش ارتباط میان قارچ مایکوریزایی Rhizoglomus irregulare و ویروس کوتولگی بوته گیاه گوجه فرنگی بررسی گردید. به این منظور، در زمان نشاکاری گوجه فرنگی، مایه تلقیح مایکوریزا در بستر کشت گیاه اضافه گردید. پس از چهار هفته TBSVبصورت مکانیکی به تیمارها مایه زنی شد و بررسی شدت علایم بیماری و نمونه برداری از آن در نقطه های زمانی 19، 25 و 31 روز بعد از مایه زنی انجام گردید. تیمارها شامل گیاهان شاهد (C)، گیاهان آلوده به TBSV (V)، گیاهان مایکوریزایی (M) و گیاهان مایکوریزایی آلوده به ویروس TBSV (MV) بودند. نتایج بررسی علایم ویروسی، با استفاده از شاخص شدت بیماری، بیانگر کاهش شدت بیماری در گیاهان MV در مقایسه با گیاهان V بود. در تایید این نتایج، میزان تکثیر ویروس نیز در گیاهان MV کاهش معنی داری نشان داد و این کاهش در مراحل پیشرفته تر بیماری مشخص تر بود. بررسی بیان ژن های مرتبط با متیلاسیون شامل MET1، HEN1 و ADK توسط تکنیک Real-time PCR نشان داد که این ژن ها در گیاهان MV در مقایسه با گیاهان V بصورت معنی‎ دار افزایش بیان داشته اند. افزایش بیان ژن های مرتبط با متیلاسیون در گیاهان MV نشان می دهد که مقاومت به ویروس احتمالا از مسیر متیلاسیون اتفاق می افتد و علاوه بر این تایید کننده تکثیرکمتر ویروس در گیاهان گوجه فرنگی تلقیح شده با مایکوریزا می باشد.
    کلیدواژگان: ژن های متیلاسیون، گوجه فرنگی، مایکوریزا، ویروس کوتولگی بوته گوجه فرنگی
|
  • Zahra Ebrahimipour, Reza Darvishzadeh *, Sorour Arzhang Pages 1-14

    High concentration of salt in soil and water is one of the major factors limiting crop growth and production worldwide. A factorial experiment based on completely randomized design with two biological and three technical replicates was performed in 2018-2019 to study the ion leakage rate and chanes in relative expression of SOS1, P5CS1 and PMP3-6 genes in the root and leaf of Zea mays L. tolerant and susceptible lines under normal and 8 dS/m salinity conditions using real-time PCR technique after 24-hours and 7-days (as short-time and long-time, respectively) of applying salt stress. The results showed that ion leakage rate at long-time was high in the susceptible line than that of the tolerant line. The highest relative expression of P5CS1 and PMP3-6 genes in 8 dS/m salinity stress was observed in the roots of tolerant line. In contrast, the highest increase in the reltive expression of SOS1 gene was observed in the leaf tissue of susceptible line at short-time. Correlation analysis among the relative expression of studied genes revealed a positive significant correlation (P≤0.05) between P5CS1 and PMP3-6 genes expression. Probabiliy, the high expression of PMP3-6 and P5CS1 genes in the root tissue of the tolerant line in the ealier time post salt stress application is responsible for regulating osmotic pressure and preventing excessive Na+ entry into the plant that results in icreasing the tolerance of plant to salt stress. The results of this study can be useful in Zea mays L. breeding programs for producing salinity tolerant varieties.

    Keywords: Abiotic stresses, Zea mays L, Salinity resistance, Ion leakage, Real time PCR
  • Genome wide bioinformatics analysis BES1 gene family in (Vitis vinifera L.)
    Alireza Ladan Moghdam * Page 2

    Brassinosteroids (BRs) are the plant-specific steroidal hormones that regulate a broad spectrum of plant growth and developmental processes under normal conditions and various biotic, and abiotic stresses. BES1 transcription factors regulate the expression of brassinosteroid-responsive genes. Completion of the grape genome sequencing enabled us to undertake a genome-wide identification of the gene families in this plant. Therefore, we performed a genome-wide investigation of BES genes in grape. The physicochemical properties, phylogeny tree, gene structure, conserved motifs, cis-acting elements, miRNA, and gene chip expression of the grape BES1 transcription factors were analyzed using the bioinformatics tools. The results showed that the grape BES1 transcription factors had seven members, which clustered into three subgroups according to the phylogenetic analysis. Each subgroup was well defined by the conserved motifs, implying that close genetic relationships could be identified among the members of each subgroup. According to the chromosomal locations, 1, 1, 2, 1, 1, and 1 genes were located on chromosomes 2, 4, 10, 15, 18, and 19, respectively. The analysis of cis-acting elements indicated that BES1 genes contained response elements of hormones and abiotic stresses, as well as organ-specific elements. The miRNA target analysis indicated that VvBES1-1, VvBES1-3, and VvBES1-5 contained miRNA target position in grape. Gene chip expression profile analysis revealed that the expression patterns of the grape BES1 genes were different in different organs and developmental stages. The analysis of this gene family would provide some theoretical basis for understanding the evolution and function of the BES1 genes in the grape.

    Keywords: Brassinosteroid, Bioinformatics, Expression Profile, Transcription factor
  • Molecular validation of genes responsive to salinity stress and evaluation of their allelic diversity in mutant rice
    Morteza Oladi Ghadicolaei *, GhorbanAli Nematzadeh, Ali Ranjbar, Hamidreza Hashemi Page 3

    Marker-assisted selection (MAS), a selective method which is not influenced by environmental factors. The success of MAS-based breeding programs depends on the selection and validation of the markers used. In this study, to validate the gene(s) associated with salinity stress And evaluation of allelic diversity of these markers in mutant rice lines, Band pattern of 18 SSR markers on a leaf sample of 14 mutant lines (M9) of rice, along with 2 susceptible controls (IR29 And Sepidrood) and 2 tolerant controls (Nonabokra and Dylmani) in 1398 in Genetics & Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan (GABIT). 11 primers were selected based on band pattern analysis in susceptible / tolerant cultivars. The molecular analysis results showed that OsMAPK4, OsCML11 and OsCPK17 had highest polymorphic information content (PIC). OsMAPK4 and OsCML11 had highest marker index (MI) at a rate of 0.23. The lowest PIC (0.05) and MI (0. 11) was accounted for OsCAX(D). Cluster analysis of molecular data, divided rice genotypes into three distinct groups. However, analysis of Biplot classified the genotypes into four different groups. In this study, 3 genes OsCML11, OsMAPK4 and OsCPK17 were identified on chromosomes 1, 6 and 7 respectively, as the most efficient primers in identifying the genetic diversity between the rice genotypes, Considering that these primers have a very high linkage with salinity resistance genes, can be predicted that 3 lines G1 (M9-P1-7-2-1), G8 (M9-P3-21-1-1) and G9 (M9-P6 -7-1-1) have high tolerance to salinity stress.

    Keywords: rice, mutants, salinity stress, MAS
  • Roghieh Sharifpour, Mohammadali Aazami *, MohammadBagher Hassanpouraghdam Pages 15-29

    Stevia rebaudiana Bertoni is a perennial shrub from the Asteraceae; native of Brazil and Paraguai. This Plant is containing sweet steviosides; rebaudioside and isostevol. This experiment was conducted to study the effects of diverse factors on induction and growth of hairy roots induced by Agrobacterium rhizogenes. The seeds were surface sterilized and then cultured on solid MS medium under 250C and 16:8 h photoperiod. After germination and development of seedlings, the root, stem and leaf explant of three different ages (30, 60 and 90 days) were placed on NYA and LB suspension media. Agrobacterium rhizogenes strains (ATTCC15834, R1000 and C58) and acetosyringone were treated on the plant sample by floating and spray method for 72 hrs at 270C. The incubated explants were treated to remove any bacteria and were transferred to 1/2MS media containing 400 mgl-1 cefotaxime. To optimize the growing media for hairy root induction and growth, 1/2 MS medium was enriched with 3% sucrose and 0.2 mgl-1 Indole-3-butyric acid. The results revealed that all the Agrobacterium strains were effective on hairy root induction from root and leaf explant. The highest hairy root induction was belonged to NYA suspension medium co-cultured with 1/2 MS. Furthermore, for the roots proliferation, 1/2MS medium containing 1/5% sucrose was the selected one. Leaf clone (C2LA) stevia lines obtained from ATCC15834 strain had the highest growth.

    Keywords: Stevia Rebaudiana, Agrobacterium rhizogenes, Hairy root, medium
  • Neda Asghari, Davoud Koolivand *, Omid Eini Pages 31-42
    Cucumber mosaic virus (CMV) is a type member of Cucumovirus genus in the family Bromoviridae. In this research, the expression profile of several genes related to development and methylation was tested in a sensitive variety of tomato infected by CMV-Fny. Tomato inoculation was carried out using a standard isolates of CMV (Fny). To this aim, transcripts of RNA1, RNA2 and RNA3 of CMV were transcribed and then, inoculated using sap inoculation on tobacco plants at the four-leaf stage. After symptoms induction, leaf samples were collected at 7, 14 and 21 days post inoculation (dpi). The virus infection was confirmed by RT-PCR using CMV-CP specific primers corresponding coat protein gene. The expression of several genes related to development and methylation including Hsp90, AGO1 and AGO4 was tested by real-time PCR. The results showed that the expression of HSP90 was decreased after infection by CMV compared to healthy plans. In addition, the expression of AGO1 was increased at 7 and 14 dpi whereas the expression was decreased compared to healthy plans at 21 dpi. The expression of AGO4 which has the role in plant defense was increased in infected tomato plants at 14 and 21 dpi and AGO4 expression was decreased compared to healthy plant in 7 dpi. It seems, changes in AGOs expression refer to late induction of plant resistance against the virus infection.
    Keywords: Cucumber mosaic virus, Expression, real-time PCR
  • Neda Khoshkhati, Omid Eini *, Davoud KOOLIVAND Pages 43-55
    Tomato bushy stunt virus (TBSV), a member of the genus Tombusvirus is one of the causal agents for curly disease in tomato plants. In this study, the interaction between a mycorrhizal fungus, Rhizoglomus irregular, and TBSV in tomato plants was investigated. In a completely randomized design experiment, tomato seedlings were inoculated with R. irregular and after four weeks they were inoculated with TBSV. Four treatments were included: control plants (C), TBSV -infected plants (V), mycorrhizal plants (M), TBSV -infected mycorrhizal plants (MV). Nineteen days after inoculation the infected plants were tested for symptom production and virus accumulation. Results of symptoms evaluation based on the disease severity index showed a lower disease severity in MV plants compared with V plants. Supporting this result, a lower level of virus accumulation was observed in V plants which was more significant at long-term infection. The expression of methylation-related genes including ADK, HEN1 and MET1 was tested by Real-time PCR. Results showed that the expression of these genes was significantly higher in MV plants as compared with V plants. An increase in the expression of methylation-related genes in MV plants indicates that resistance to the virus is likely to occur through methylation and also supports the lower level of virus accumulation in MV plants.
    Keywords: Methylation genes, tomato, Mycorrhiza, Tomato bushy stunt virus