فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 32 (زمستان 1399)

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 32 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هانیه عابدین پور*، نادعلی بابائیان جلودار، علی دهستانی کلاگر، قربانعلی نعمت زاده صفحات 1-15

    سفیدک داخلی (Pseudoperonospora cubensis (P. cubensis یکی از مهمترین بیماری های گیاه خیار است که موجب کاهش تولید آن در جهان می شود. با وجود در دسترس بودن بعضی از قارچ کش ها برای کاهش خسارت این بیماری، تمایل به استفاده از محصولات طبیعی جدید و قابل اطمینان افزایش یافته است. در این پژوهش اثر دو ماده اسید سالیسیلیک (SA) و اسید آزلاییک (AZA) با غلظت ی‍ک میلی مولار بر برخی خصوصیات بیوشیمیایی و بیان برخی ژن های دفاعی در گیاه خیار به صورت آزمایش اسپلیت - فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی بیان ژن نشان داد با وجود این که بعد از مایه زنی گیاهان با قارچ، بیان هر دو ژن کیتیناز بتا-1 و 3- گلوکاناز به طور معنی داری افزایش یافت، مقدار بیان ژن کیتیناز در گیاهان تیمارشده با SA و سطح بیان ژن بتا-1 و 3- گلوکاناز در گیاهان تیمارشده با AZA بیشتر بود. همچنین نتایج این بررسی نشان داد که مقدار کلروفیل a، b و فلاونویید در گیاهان تیمارشده با AZA و SA در 6 ساعت بعد از مایه زنی با قارچ در مقایسه با شاهد بیشتر بود. مقدار فنل کل هم در گیاهان تیمارشده با SA و AZA نسبت به شاهد بیمار به ترتیب درساعات 6 و 72 بعد از تیمار افزایش یافته بود. این نتایج نشان می دهد که پیش تیمار گیاهان خیار با القاگر های SA و AZA موجب پاسخ های سریع تر و افزایش کارایی سیستم دفاعی در برابر بیماری سفیدک داخلی می شود.

    کلیدواژگان: بیماری سفیدک داخلی، اسید سالسیلیک، اسید آزلائیک، خیار، القاگر
  • مژده عرب، حمید نجفی زرینی، قربانعلی نعمت زاده، سید حمیدرضا هاشمی پطرودی* صفحات 17-35

    پروتئین های شبه کالسینیورین B (CBLs) به عنوان یک مولکول پیام رسان ثانویه زیرخانواده گروه حس گرهای کلسیم بوده، و در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و رشد و نمو گیاهان نقش مهمی دارند. در این مطالعه به منظور بررسی این سیلیکو و مقایسه خصوصیات پروتئین های دخیل در پیام رسانی کلسیم در گیاهان شورپسند و شیرین پسند، اعضای زیرخانواده ژنی CBL در دو گیاه آلوروپوس لیتورالیس و آرابیدوپسیس تالیانا مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس همولوژی توالی و روابط اورتولوژی با ژن های آرابیدوپسیس، شش ژن شناسایی شده در ژنوم آلوروپوس در قالب سه گروه پروتئینی AlCBL4، AlCBL2 وAlCBL10 دسته بندی شدند. بررسی خانواده ژنی AlCBL بر مبنای همردیفی چندگانه در گیاه آلوروپوس لیتورالیس موید حضور چهار دمین EF-hand در تمام این ژن ها بوده که ساختاری را برای اتصال یون کلسیم فراهم می نماید. شباهت بالای خصوصیات فیزیکوشیمیایی اکثر پروتئین های آلوروپوس به آرابیدوپسیس و داشتن رابطه قوی اورتولوژی با یکدیگر ممکن است دلالت بر محفوظ ماندن کارکرد و عملکرد این ژن ها در فرایند تکاملی بوده باشد. تجزیه و تحلیل الگوهای بیانی AtCBLs در اندام های مختلف و تحت تنش های غیر زنده مختلف نشان داد به دلیل انشقاق عملکردی و ساختاری، این ژن ها از الگوی بیان منحصربفردی برخوردارند. الگوی بیانی متفاوت در داده های ترانسکریپتوم AlCBLs نیز دلیلی بر الگوی عملکردی متفاوت این ژن هاست. نتایج بدست آمده در این تحقیق می تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد نقش این خانواده ژنی و سازوکار های عملکردی آنها در تحمل به تنش های غیر زیستی برای مطالعات آتی مهیا سازد.

    کلیدواژگان: خانواده ژنی، حسگر کلسیم، هالوفیت، CBL، آنالیز این سیلیکو
  • سعید سهیلی وند*، امیر موسوی، محمدرضا صفرنژاد صفحات 37-53

    انتقال ژن به لیموترش (Citrus aurantifolia L.)، به عنوان یکی از گیاهان چوبی سرسخت، چالش برانگیز است. تاکید این مطالعه بر عوامل مهمی است که در افزایش موفقیت انتقال ژن و کاستن شیمری شدن شاخساره های تراریخته، موثر هستند. ریزنمونه های اپی کوتیل و میانگره، با سه سویه اگروباگتریوم (LBA4404، GV3101 و GV3850)، حامل پلاسمیدهای pBI121 و pCAMBIA3301 دارای ژن گزارشگر بتا گالاکتوزیداز (GUS)، جهت بررسی عوامل دخیل در انتقال ژن، استفاده شدند. فاکتورهای اصلی همچون OD600 اگروباکتریوم (3/0، 5/0 و 1)، زمان تلقیح ریزنمونه (5 ثانیه، 10 دقیقه و 30 دقیقه)، مدت هم کشتی (2 و 3 روزه) و انتخاب نوع و میزان عامل انتخابگرهای فسفینوترایسین (1، 3، 5 و 10 میلی گرم در لیتر) و کانامایسین (25، 50، 75 و 100 میلی گرم در لیتر) ارزیابی شدند. بدین منظور، بازدهی تراریختی با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز و میزان حالت شیمری شاخساره های تراریخته به کمک آزمون هیستوشیمیایی GUS، تایید گردیدند. نتایج نشان داد که اگروباکتریوم سویه LBA4404، با OD600 5/0 و زمان تلقیح پنج ثانیه برای اپی کوتیل و 10 دقیقه برای میانگره با هم کشتی دو روزه، مناسب ترین تیمارها برای هر دو ریزنمونه بودند. فراوانی انتقال ژن بین 93/0% در ریزنمونه میانگره روی محیط DKW حاوی 1 میلی گرم در لیتر فسفینوترایسین و 29/14 درصد، در ریزنمونه اپی کوتیل روی محیط DKW حاوی 50 میلی گرم در لیتر کانامایسین حاصل شد. همچنین مشخص گردید، به کار بردن سطوح بالای عامل انتخابگر، بازدهی تراریزش را با کاهش پدیده شیمری و جلوگیری از فرار شاخساره های غیرتراریخته، بهبود می بخشد. یافته های این مطالعه، راهکارهای موثری را در باززایی شاخساره های تراریخته غیرشیمری در لیموترش، ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: ژن گزارشگر GUS، اگروباکتریوم، نشانگر انتخابگر، بافت شیمر
  • زهرا فتحی، کتایون زمانی*، محمدعلی ملبوبی صفحات 55-70

    فسفیت شکل احیا شده ای از فسفات است، که در آن یک اتم اکسیژن با هیدروژن جایگزین شده و این جایگزینی، بر عملکرد آن در موجودات زنده تاثیر قابل توجهی دارد. فسفیت به راحتی از طریق ناقل های فسفات به سلول های گیاهی وارد می شود. با این حال، گیاهان توانایی استفاده از فسفیت را به عنوان منبع فسفر ندارند و این ویژگی باعث ایجاد محدودیت در استفاده از این ماده به عنوان کود شده است؛ و لیکن فسفیت به عنوان قارچکش و محرک زیستی در کشاورزی کاربرد داشته است. برخی باکتری ها قابلیت اکسیداسیون فسفیت به فسفات، جهت انجام عملکردهای مختلف سلولی را دارا هستند. در دهه گذشته، سازوکار مولکولی این اکسیداسیون روشن شده است که توسط آنزیم فسفیت اکسیدوردوکتاز یا فسفیت دهیدروژناز انجام می شود. فسفیت در مقادیر بسیار زیاد در صنایع شیمیایی گوناگون به عنوان یک محصول جانبی یا پسماند تولید میشود که بازیافت نمی شود. شناسایی آنزیم فسفیت دهیدروژناز که قادر به اکسیداسیون فسفیت به فسفات است مسیری جدید برای استفاده از این پسماندها گشوده است. به تازگی نیز گزارش هایی مبنی بر تولید گیاهان تراریخته بیان کننده ژن ptxD (Phosphite-NAD+ oxidoreductase) منتشر شده است. در عمل، ژن ptxD می تواند خود به عنوان یک ژن انتخابگر برای انتخاب گیاهان تراریخته به کار رود. با تولید این گیاهان تراریخته فسفیت قابلیت استفاده به عنوان علف کش و حتی کود فسفره را خواهد داشت.

    کلیدواژگان: فسفیت، PtxD، گزینشگر انتخابی، قارچ کش، محرک رشد
  • حسین هنری*، احد هدایتی، زهرا مشیری، محمدعلی ابراهیمی، افسانه منوچهری صفحات 71-93

    غاسول صابونی (Saponaria officinalis)، یک گیاه چند ساله از خانوده میخک است. سیستم کشت ریشه های مویین جایگزین مناسبی جهت بهبود تولید ترکیبات با ارزش دارویی می باشد. کاربرد گسترده فناوری نانو در کشت ریشه های مویین، بستری مناسب جهت تولید عناصر فعال می باشد. در این مطالعه، تاثیر غلظت های مختلف نانوذرات تیتانیوم دی اکسید (0، 10، 20، 30 و 50 میلی گرم بر لیتر) در زمان های (24 و 48 ساعت) بر میزان رشد، ظرفیت آنتی اکسیدانی، محتوای فنول و فلاونویید کل، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی، برخی از ترکیبات پلی فنول و میزان پروتئین SO6 در ریشه های مویین غاسول صابونی بررسی شد. بیشترین و کمترین میزان وزن تر ریشه های مویین (به ترتیب 09/3 و 96/0 گرم) به ترتیب در محیط کشت های تیمار شده با 10 و 20 میلی گرم بر لیتر نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و مدت زمان تیمار 48 و 24 ساعت مشاهده گردید. بیشترین میزان فنول کل (79/9 میلی گرم گالیک اسید بر گرم وزن تر) و فلاونویید کل (06/1 میلی گرم کویرستین بر گرم وزن تر) در ریشه های مویین تیمار شده با غلظت های 50 و 30 میلی گرم بر لیتر نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و به ترتیب مدت زمان تیمار 24 و 48 ساعت به دست آمد. بیشترین میزان اکثر پلی فنول ها از جمله رزمارینیک اسید، سینامیک اسید و روتین در مدت زمان تیمار 24 ساعت تولید شد. بیشترین میزان پروتئین SO6 در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر و مدت زمان 48 ساعت به دست آمد. با بهینه سازی آزمایشگاهی تولید ریشه مویین گیاه غاسول صابونی، می توان SO6 را در فرمانتور تولید نمود.

    کلیدواژگان: غاسول صابونی، ریشه موئین، تیتانیوم دی اکسید و پروتئین SO6
  • مریم چاله کائی، علی دهستانی *، علیرضا عباسی، سید حمیدرضا هاشمی پطرودی صفحات 95-109

    در این پژوهش نوع و فراوانی عناصر تنظیمی در نواحی پروموتری خانواده ژنی DVL در گیاه آلوروپوس لیتورالیس مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین بیان ژن AlDVL8 به‌عنوان یکی از اعضای این خانواده تحت تیمار تنش شوری، هورمون‌های ‌اسید‌سالیسیلیک، ‌اسید‌‌جیبرلیک و سیتوکینین اندازه‌گیری شد. نتایج بررسی پروموتری حاکی از آن بود که این خانواده ژنی عناصر تنظیمی متفاوتی برای پاسخ به انواع تنش‌ها و هورمون‌ها دارا می‌باشد. برخی از این عناصر تنظیمی در ناحیه پروموتری تمامی ژن‌ها موجودند که احتمالا بیانگر نقش عمومی DVLها است. همچنین، گروهی از عناصر تنظیمی تنها در ناحیه پروموتری بعضی از ژن‌ها موجودند که می‌توانند مرتبط با فعالیت اختصاصی آن‌ها باشند. تیمارهای اعمال شده به غیر از سیتوکینین سبب افزایش بیان ژن در ‌اندام‌هوایی در زمان‌های 3، 12 و 24 ساعت و کاهش بیان در زمان 6 ساعت پس از اعمال تنش شد. تیمار سیتوکینین در همه زمان‌ها بیان ژن را در ‌اندام هوایی افزایش داد. در بافت ریشه تقریبا روند معکوس بیان ژن دیده شد، به صورتی که در زمان 6 ساعت افزایش بیان ژن و در زمان 12 و 24 ساعت کاهش بیان در تمامی تیمارها مشاهده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بیان ژن AlDVL8 در ‌اندام هوایی و زمینی با تیمارهای آزمایشی القا شد و بیان آن در دو بافت به‌صورت معکوس بود. با توجه به تغییرات هورمون‌ها طی تنش و القای بیان این خانواده ژنی و وجود عناصر پاسخ‌‌دهنده به تنش در نواحی پروموتری این ژن‌ها، این خانواده ژنی می‌تواند به‌عنوان کاندیدی برای تحمل به تنش‌ها پیشنهاد گردد.

    کلیدواژگان: پپتیدهای سیگنالی، تنش شوری، خانواده پروتئینی، عناصر تنظیمی، گیاه هالوفیت
|
  • Hanieh Abedinpour *, Nadali Babaean Jeloudar, Ali Dehestani, Ghorbanali Nematzadeh Pages 1-15

    Downy mildew is one of the most important diseases of cucumber plants reducing production in the world. Despite the availability of some fungicides to control the disease, demands for new and reliable natural products has been increased. In this study, the effects of salicylic acid (SA) and Azelaic acid (AZA) on some biochemical properties and expression of defense genes in cucumber plants were studied. Gene expression analysis indicated that expression of both β-1,3- glucanase and chitinase genes were increased after inoculation with Pseudoperonospora cubensis, but this increase was much higher for chitinase gene in SA-treated plants and for β-1,3- glucanase in AZA-treated plants. Also, chlorophyll a, b and total flavonoids contents in AZA and SA-treated plants were higher compared to control 6 hours after inoculation with pathogen. Total phenolic content was also increased in SA and AZA treated plants compared to the control 6 and 72 hours after treatment, respectively. These findings indicate that pretreatment of cucumber plants with SA and AZA prompts faster defense responses and increases the efficiency of the defense system against downy mildew.

    Keywords: Downy mildew, salicylic acid, Azelaic acid, cucumber, resistance inducer
  • Mozhdeh Arab, Hamid Najafi Zarrini, Ghorbanali Nematzadeh, Seyyed Hamidreza Hashemi-Petroudi * Pages 17-35

    Calcineurin B-like proteins (CBLs), which act as a secondary messenger molecule in the subfamily of the calcium sensor gene family, play a key role in regulating physiological processes, plant growth and development. In order to identification and comparison of proteins involving in calcium signaling in two model of halophyte and glycophyte plants, in silico analysis of the CBL gene family were done in Aeluropus littoralis and Arabidopsis thaliana. Based on sequence homology and orthological relationships with Arabidopsis genes, 6 genes identified in Aeluropus were classified into three protein groups: AlCBL4, AlCBL2 and AlCBL10. Multiple sequence allignment of the CBL gene family in Aeluropus littoralis confirmed the presence of four EF-hand domains in all genes, which provide a structure for calcium ion binding. The high similarity of the physicochemical properties of most Aeluropus proteins to Arabidopsis as well as the strong orthological relationship with each other may indicate the preservation of the function of these genes in the evolutionary process. Analysis of AtCBLs expression patterns in different organs/ abiotic stresses showed that these genes have unique expression profiles due to functional and structural convergent. Different expression profiles of AlCBLs in Aeluropus transcriptome would be an evidence for the functional divergent of these genes. The results obtained from this study can provide valuable information about the properties of this gene family and their functional roles in tolerating to abiotic stresses for future studies.

    Keywords: Gene family, Calcium sensor, Halophyte, CBL, In silico analysis
  • Saeed Soheilivand *, Amir Mousavi, Mohammadreza Safarnejad Pages 37-53

    Sour lime (Citrus aurantifolia L.) is one of the most important woody plants is widely known for its recalcitrance to genetic transformation. We aimed herein to evaluate effective factors influencing the transformation efficiency and the reduction of chimeric transgenic shoots in sour lime. Epicotyl and internode explants were genetically transformed with different Agrobacterium tumefaciens strains e.g., LBA4404, GV3850, and GV3101, harboring the vectors pBI121 and pCAMBIA3301 containing β-glucuronidase (GUS) as a reporter gene. The effect of the following factors was evaluated: Agrobacterium concentration (OD600=0.3, 0.5 and 1), during inoculation (5 seconds, 10 minutes and 30 minutes), co-culture (2 and 3 days), and the selection regime (phosphinothricin at 1, 3, 5 and 10 mg/l and kanamycin at 25, 50, 75 and 100 mg/l). In following, transformation efficiency and the chimeric transgenic shoots rate were respectively confirmed by PCR and GUS assays. The results showed that Agrobacterium strain LBA4404, at the OD600 of 0.5, with 5 seconds (for epicotyl) and 10 minutes (for internode) inoculation at two-day co-culture period, were identified the most suitable treatments for both explants. The transformation frequencies ranged from 0.93% for internode on DKW medium containing 1.0 mg/l of phosphinothricin to 14.29% for epicotyl on DKW medium containing 50 mg/l of kanamycin. Inclusion of the high-level of selective treatments, improved the transformation rate through decreasing frequency escape and chimeric transgenic shoots. These findings provide novel insights into the appropriate procedure to constitute non-chimeric lime transgenic shoots.

    Keywords: GUS Reporter gene, Agrobacterium, selectable marker, chimeric tissue
  • Zahra Fathi, Katayoun Zamani *, Mohammad Malboobi Pages 55-70

    Phosphite is a reduced form of phosphate, wherein an oxygen replaces a hydrogen atom, and this substitution has a significant effect on its performance in living organisms. Phosphite is readily transfered into plant cells through phosphate transporters. However, plants do not have the ability to use phosphite as a phosphorus resourc such that this property has limited the use of phosphite as fertilizer; however, phosphite has been used as a fungicide and biostimulant in agriculture. Some bacteria are able to oxidize phosphite into phosphate to cover for various cellular functions. In the last decade, the molecular mechanism of this biological oxidation has been elucidated to occure by the enzyme phosphite oxidoreductase or phosphite dehydrogenase. Phosphite is produced in large quantities in various chemical industries as a by-product or waste that is not recycled. The identification of the enzyme phosphite dehydrogenase, that catalyses the oxidation of phosphite to phosphate, has opened a new path for the recycle of this waste. Recently, there have been reports for the production of transgenic plants expressing ptxD gene. In practice, ptxD gene can be used as a marker in the selection of transgenic plants. By producing these transgenic plants, phosphite can be used as a herbicide and even as a phosphorus fertilizer.

    Keywords: Phosphite, PtxD, selectable marker, fungicide, biostimulant
  • Hosein Honari *, Ahad Hedayati, Zahra Moshiri, Mohammad Ali Ebrahimi, Afsaneh Manouchehri Pages 71-93

    Saponaria officinalis is a perennial plant of the clove family. Hairy root culture system is a suitable alternative to improve the production of compounds with medicinal value. Extensive application of nanotechnology in hairy root culture is a suitable substrate for the production of active elements. In this study, the effect of different concentrations of titanium dioxide nanoparticles (0, 10, 20, 30 and 50 mg / l) and two exposure times (24 and 48 hours) on growth rate, antioxidant capacity, phenol and flavonoid content, antioxidant enzymes activity, polyphenol compounds content and the amount of SO6 protein in soapy hairy roots were investigated. The highest and lowest fresh weight of hairy roots (3.09 and 0.96 g, respectively) were found in culture medium treated with 10 and 20 mg / l titanium dioxide nanoparticles at 48 and 24 hours of exposure time, respectively. The highest total Phenol (9.79 mg GAE per g FW) and flavonoid (1.06 mg Que per g FW) content were observed in hairy roots treated with 50 and 30 mg / l titanium dioxide nanoparticles at 24 and 48 hours of exposure time respectively. The highest amount of most polyphenols including rosmarinic acid, cinnamic acid and rutin were achieved during 24 hours of treatment. The highest levels of SO6 protein was obtained in hairy roots treated with 50 mg/l titanium dioxide nanoparticles after 48 hours. By laboratory optimization of hairy root production of soap plant, SO6 can be produced in fermenter.

    Keywords: Soap dipper, capillary root, titanium dioxide, SO6 protein
  • Maryam Chalekaei, Ali Dehestani *, Ali reza Abbasi, Seyyed Hamidreza Hashemi-petroudi Pages 95-109

    In this study, the type and frequency of regulatory elements in the promoter regions of DVL gene family in Aeluropus littoralis were studied. Relative expression of AlDVL8 gene as a member of this family was also measured under the salinity stress, salicylic acid, gibberellic acid and cytokinin. The results of the promoter study indicated that, this gene family has different regulatory elements for responding to stresses and hormones. Some of these regulatory elements are present in the promoter region of all genes, possibly indicating the general role of DVLs. Some others are present only in the promoter region of some genes that may be related to their specific activity. Treatments other than cytokinin increased gene expression in the shoot at 3, 12, and 24 hours and decreased expression at 6 hours. Cytokinin treatment at all times increased gene expression. In the root, almost the reverse trend of gene expression was observed, so that at 6 hours, increased gene expression was observed in all treatments, and at 12 and 24 hours, decreased expression was observed in all treatments. The results of this study showed that the expression of AlDVL8 gene in shoot and root organs was induced by experimental treatments and its expression was inverse in these two different tissues. Due to the changes in hormones during stress, expression induction of this gene family, and the presence of stress-responsive elements in the promoter regions of these genes, this gene family can be suggested as a candidate for stress tolerance.

    Keywords: Gene expression, Gene family, Halophyte plant, Regulatory elements, Salt stress