فهرست مطالب

مجله پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال هشتم شماره 2 (پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/30
  • تعداد عناوین: 10
|
  • شهنوش نیری، بهرام باغبان کهنه روز* صفحات 1-22

    صنوبر سیاه هیبرید (Populus × euramericana)، گیاهی با کاربردهای مهم اقتصادی در صنایع خمیرچوب و کاغذ، سوخت زیستی و مواد نانوسلولزی و حذف آلودگی های خاک است. در این پژوهش، شیوه نامه انتقال ژن به روش آگروباکتریوم و باززایی مستقیم گیاه با استفاده از بافت میانگره ساقه صنوبر سیاه هیبرید ارایه و تحلیل مولکولی گیاهان تراریخت انجام شد. جهت باززایی گیاه کامل از کشت ریزنمونه های میانگره ساقه در محیط کشت القای ساقه زایی حاوی محیط موراشیگ و اسکوگ (MS) و غلظت های مختلف ترکیباتBAP × IBA  و برای ریشه زایی (RIM) از محیط کشت القای ریشه زایی حاوی غلظت های IBA × NAA استفاده شد. با ارزیابی فاکتورهای فیتوهورمونی در باززایی مستقیم، بالاترین میزان باززایی ساقه (28.57 ساقه در هر ریزنمونه) از ریزنمونه های کشت شده در محیط کشت SIM حاوی 0.5 میلی گرم بر لیتر BAP و 0.05 میلی گرم بر لیتر IBA به دست آمد. بهترین ریشه زایی ساقه های باززا در محیط کشت RIM حاوی 0.1 میلی گرم بر لیتر IBA و 0.05 میلی گرم بر لیتر NAA تولید شد. 100 درصد گیاهان باززا با محیط سازگار شده و به گلخانه منتقل گردیدند. نتایج مربوط به حساسیت به علف کش نشان داد که 0.5 میکرومولار Basta® سیستم گزینش دقیقی جهت مهار سلول های غیرتراریخت فراهم می آورد. بالاترین فراوانی انتقال ژن (93.33درصد) از طریق پیش کشت ریزنمونه ها به مدت 6 روز و تلقیح آن ها با Agrobacterium tumefaciens سویه LBA4404 (0.6=OD600) همراه 100 میکرومولار استوسرینگان به مدت 10 دقیقه به دست آمد. آنالیزهای لکه گذاری سادرن، RT-PCR و آزمون هیستوشیمیایی GUS به ترتیب درج یک تا دو نسخه ژن gus در DNA ژنومی و بیان پایدار آن را در گیاهان نسل T0 منتخب تایید کرد. یافته های این تحقیق می تواند به ‎عنوان شیوه نامه باززایی و انتقال ژن به گیاه صنوبر سیاه هیبرید مورد بهره برداری قرار گیرد.

    کلیدواژگان: باززایی مستقیم، بیان ژن GUS، لکه گذاری سادرن، میانگره ساقه، Populus × euramericana
  • محمود اصلان پرویز، ورهرام رشیدی، منصور امیدی*، علیرضا اطمینان، علیرضا احمدزاده صفحات 23-32

    ارزیابی تنوع ژنتیکی یکی از اصول اولیه برنامه های اصلاحی می باشد که شرایط مناسبی جهت بررسی ویژگی های ژنتیکی و شناسایی آلل های جدید برای به نژادگران گیاهی را فراهم می آورد. در این پژوهش تنوع ژنتیکی موجود در 69 ژنوتیپ بومی و لاین اصلاحی گندم دوروم با استفاده از آغازگرهای ISSR، مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از 16 آغازگر در مجموع 163 قطعه تکثیر شد که 160 قطعه از آن ها چندشکل بودند. با توجه به میانگین شاخص های محتوای چندشکلی (PIC)، قدرت تمایز (Rp) و شاخص نشانگر (MI)، مشخص شد که آغازگرهای استفاده شده کارایی لازم جهت بررسی روابط بین ژنوتیپ ها و ساختارهای ژنتیکی را دارند. تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که میزان تنوع درون جمعیت ها نسبت به بین جمعیت ها بیشتر است. بر اساس مقادیر شاخص های تنوع ژنتیکی مشخص شد که بیشترین تعداد آلل های مشاهده شده (Na)، بیشترین میزان شاخص شانون (I) و درصد مکان های چندشکل (PPL) مربوط به ژنوتیپ های بومی است. تجزیه خوشه ای و بررسی ساختار جمعیت، تمامی ژنوتیپ های ارزیابی شده را به ترتیب در سه گروه اصلی و شش زیرجمعیت دسته بندی کردند. به طور کلی نتایج به دست آمده نشان داد که تنوع ژنتیکی بالایی در درون جمعیت های بومی گندم دوروم وجود دارد؛ بنابراین این مجموعه می تواند به عنوان یک منبع ژنی با ارزش جهت گزینش لاین های والدینی جهت استفاده در برنامه های اصلاحی گندم دوروم مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، ساختار جمعیت، گندم دوروم، نشانگرهای مولکولی
  • ریزان الیاسی، محمد مجدی*، عبدالباسط عزیزی صفحات 33-44

    سیاهدانه (Nigella sativa) گیاهی دارویی از خانواده Ranunculacea است که به دلیل خواص دارویی آن مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. اهمیت پزشکی سیاهدانه عمدتا به مونوترپن های اکسیژن دار آن نسبت داده می شود که از طریق مسیر متیل اریتریتول فسفات در پلاستیدها بیوسنتز می شوند. در این تحقیق ترکیبات اسانس برگ، گل و مراحل نموی بذر، شامل بذرهای نیمه سیاه، سیاه نرم و سیاه سخت در گیاه سیاهدانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. درحالی که هیچ ترکیب ترپنی در گل ها و برگ ها مشاهده نشد، مشخص شد که دانه ها محل اصلی بیوسنتز و تجمع ترپن ها هستند و مقدار ترکیبات ترپنی طی بلوغ بذر تغییر می کند. مونوترپن ها (بیشتر از 99 درصد) و سزکویی ترپن ها (کم تر از 1 درصد) اسانس را تشکیل دادند. به منظور بهبود درک ما از متابولیسم مونوترپن ها، توالی جزیی یک مونوترپن سنتاز فرضی (NsTPS2) با استفاده از روش RACE-PCR از گیاه سیاهدانه جدا شد. این مونوترپن سنتاز از داده های حاصل از توالی یابی RNA از بذرهای سیاه نرم سیاهدانه شناسایی شد. به جز وجود موتیف بسیار حفاظت شده DDXXD در NsTPS2 که برای تایید شناسایی مونوترپن ها ضروری است، نواحی حفاظت شده دیگری از سایر مونوترپن سنتازهای شناسایی شده از سایر گونه های گیاهی مشاهده نشد. نتایج حاصل از درخت فیلوژنی نشان داد که NsTPS2 بیشترین شباهت را با یک ترپن سنتاز (72.89 درصد) از گیاه تاج الملوک (Aconitum carmichaelii) دارد و در یک گروه قرار گرفتند. سیاهدانه و تاج الملوک هر دو به خانواده ی آلاله تعلق دارند و این نشان می دهد که می توان از اطلاعات ژنتیکی گیاهان هم خانواده سیاهدانه برای جداسازی مونوترپن سنتازهای مختلف استفاده کرد. اطلاعات حاصل از این تحقیق می تواند در راستای اهداف دست ورزی ژنتیکی و مهندسی متابولیک در سیاهدانه بسیار مفید باشد.

    کلیدواژگان: ترپن سنتاز ها، توالی یابیRNA، سیاهدانه، متابولیت های ثانویه
  • سهیلا افکار*، فرانک هادی، علی اشرف جعفری صفحات 45-56

    فستوکا یکی از بزرگترین جنس ها از خانواده گراس ها است که بیش از 600 گونه با سطح پلوییدی متفاوت دارد. این مطالعه با هدف بررسی تنوع ژنتیکی 22 ژنوتیپ از سه گونه فستوکا (Festuca arundinacea، F.ovina و F.rubra) با استفاده از الگوی الکتروفورز پروتیین های ذخیره ای بذر انجام شد. این گونه ها تنوع قابل توجهی در تعداد باند های پروتیینی از 13-5 نشان دادند. بیشترین تعداد باند در G17 (F.rubra) و کمترین تعداد باند پروتیینی در G5 (F.ovina) مشخص شد. باند شماره 14 کمیاب بود و فقط در G3 در گونه F.ovina مشاهده شد که می تواند به عنوان یک باند اختصاصی برای شناسایی این ژنوتیپ در نظر گرفته شود. با توجه به نتایج تجزیه AMOVA سطح بالایی از تنوع ژنتیکی درون گونه ها نسبت به بین گونه ها وجود داشت که می تواند ناشی از ماهیت دگرگشنی در این جنس باشد. با توجه به اختلاف مشاهده شده در شاخص های تنوع بین سه گونه مورد مطالعه، مشخص شد که گونه ها دارای ساختار ژنتیکی متفاوتی هستند. نتایج تجزیه خوشه ای بر اساس الگوی پروتیین ذخیره ای بذر در ژنوتیپ های ارزیابی شده با استفاده از ماتریس فاصله اقلیدسی و روش UPGMA، ژنوتیپ های مورد مطالعه را در چهار گروه قرار داد. کمترین ضریب تشابه بین G14 و G15 (F.arundinacea) با G6 (F.ovina) وجود داشت، لذا می توان نتیجه گرفت گونه ها از روند تکاملی متفاوت تری تکامل یافته اند و بنابراین توصیه می شود به عنوان والد در تولید ارقام ترکیبی استفاده شوند. تنوع مشاهده شده در الگوی پروتیینی بذر گونه های فستوکا می تواند به علت هتروزیگوتی ناشی از دگرگشنی، تفاوت گونه ها یا جمع آوری جمعیت ها از مناطق متفاوت باشد.

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تنوع ژنتیکی، گونه های فستوکا، نشانگر پروتئین، SDS-PAGE
  • شهلا حسینی*، محمدرضا رهگذر، هدیه بدخشان صفحات 57-68

    جنس L. Allium، به‎ویژه زیر جنس Melanocrommyum شامل بخش‎هایی است که از لحاظ تاکسونومیکی بسیار پیچیده هستند. موقعیت سیستماتیکی گونه‎های هرکدام از بخش‎ها، در طول زمان به دفعات بازبینی‎شده است. در مطالعه‎ی حاضر تنوع ژنتیکی بین 32 اکوتیپ متعلق به 10 گونه مختلف از جنس Allium و ارتباط آن ها با استفاده از نشانگرهای ISSR مورد بررسی قرار گرفت. نه آغازگر مورد استفاده، 166 نوار چندشکل را با میانگین 18 نوار به ازای هر آغازگر تولید کردند. از بین آغازگرهای مورد استفاده، آغازگر ISSR873، با 27 نوار، بیشترین و آغازگر ISSR4 با 2 نوار کمترین تعداد نوار چندشکل را ایجاد نمودند. شاخص اطلاعات چندشکلی (PIC) نشانگرها بین 0.04 تا 0.43 متغیر بود. تجزیه خوشه‎ای به روش UPGMA و تجزیه به مختصات اصلی، اکوتیپ های موردمطالعه را در چهار گروه قرار داد. نتیجه تجزیه خوشه‎ای و تجزیه به مختصات اصلی نشان داد که بیشتر گونه‎هایی که از لحاظ مورفولوژیکی به هم شبیه هستند در گروه‎های نزدیک به هم قرار گرفتند. بر اساس ضریب تشابه دایس، بیشترین درصد تشابه در بین اکوتیپ‎های Allium stipitatum و Allium saralicum (72 درصد) از زیر جنس Melanocrommyum و کمترین شباهت در بین اکوتیپ‎های گونه‎های Allium tripedale و Allium iranicum (12 درصد) به‎دست آمد. اکوتیپ‎های با کمترین درصد تشابه به زیرجنس‎های Allium و Nectaroscordum تعلق دارند که در خوشه‎های مجزا قرار گرفتند. بر اساس نتایج، اکوتیپ‎های بخش‎های Pseudoprason، Melanocrommyum و Procerallium بیشترین قرابت را نشان دادند. به‎طور کلی می‎توان نتیجه گرفت که نشانگرهای ISSR برای طبقه‎بندی گونه‎های جنس Allium مفید بوده و پتانسیل کافی برای بررسی‎های فیلوژنتیک گونه‎ها را دارا هستند. به علاوه با توجه به نتایج مبنی بر وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه در بین اکوتیپ‎های مطالعه شده از گونه‎های وحشی جنس Allium، از این تنوع می‎توان در آینده در فرآیندهای به‎نژادی گونه‎های زراعی بهره جست.

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تنوع ژنتیکی، Melanocrommyum
  • کاوه صادقی، محمدهادی پهلوانی*، محسن اسماعیل زاده مقدم، خلیل زینلی نژاد صفحات 69-82

    شناسایی شاخص های انتخاب مهم ترین مرحله یک پروژه اصلاحی است که با هدف بهبود عملکرد دانه صورت می گیرد. تعریف شاخص انتخاب معمولا با ارزشیابی متغیرها در روش های آماری چندمتغیره انجام می شود. در پژوهش حاضر ارتباط بین عملکرد دانه و اجزای آن در ژنوتیپ های گندم نان با روش های آماری چندمتغیره صورت گرفت. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال زراعی 98-1397 اجرا گردید. ده رقم تجاری گندم نان به همراه نتاج حاصل از تلاقی مستقیم و معکوس آن ها در یک آرایش دی آلل از نظر صفات مورفولوژیکی، فنولوژیکی به ویژه عملکرد دانه و اجزای آن مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج ضرایب همبستگی ژنوتیپی و فنوتیپی نشان داد که بین عملکرد دانه و صفات طول سنبله، وزن سنبله، تعداد پنجه بارور، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، وزن هزاردانه، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت همبستگی مثبت و معنی داری در سطح احتمال 1 درصد وجود داشت. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه رگرسیون گام به گام، صفات عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، تعداد دانه در سنبله اصلی و وزن سنبله اصلی به ترتیب وارد مدل رگرسیونی شده و در مجموع 98 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه کردند. بر اساس نتایج تجزیه علیت، عملکرد بیولوژیک بالاترین اثر مستقیم را بر عملکرد دانه داشت. پس از عملکرد بیولوژیک، بیشترین اثر مستقیم بر عملکرد دانه مربوط به صفت وزن سنبله اصلی بود. همچنین با در نظر گرفتن مقادیر ویژه بزرگ تر از یک در تجزیه به عامل ها، 8 عامل پنهانی شناسایی شد که در مجموع 75.18 درصد از تغییرات داده ها را توجیه نمودند. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، تعداد دانه در سنبله و وزن سنبله نسبت به سایر صفات می توانند به عنوان شاخص های مناسب در برنامه های اصلاحی برای انتخاب ژنوتیپ های با عملکرد بالا در شرایط مزرعه مورد استفاده قرار گیرند. همچنین ژنوتیپ های گنبد♀ × احسان♂ و احسان از بیشترین ارزش برای صفات مورد بررسی برخوردار بودند که در تحقیقات به نژادی آینده می توان از آن ها استفاده کرد.

    کلیدواژگان: تجزیه علیت، رگرسیون گام به گام، همبستگی ژنوتیپی، GGE biplot
  • رضا میردریکوند*، سید سجاد سهرابی، سید محسن سهرابی، کامران سمیعی صفحات 83-102

    امروزه پپتیدهای ضدمیکروبی به عنوان نسل جدیدی از آنتی بیوتیک ها برای درمان بیماری های میکروبی در انسان، جانوران و محافظت از گیاهان در مقابل بیمارگر های مختلف، شناخته می شوند. هویین ها گروهی از پپتید های ضدمیکروبی به شمار می روند که به دلیل تنوع بسیار بالا و بیان در اندام های مختلف گیاهی و همچنین نقش موثر در پاسخ به تنش های زیستی و غیرزیستی به عنوان یکی از مهم ترین گروه از پپتیدهای ضدمیکروبی شناخته می شوند. هدف مطالعه حاضر شناسایی و جداسازی ژن های هویین در گیاه جو و بررسی خصوصیات و میزان بیان آن ها در بافت ها و شرایط محیطی مختلف بود. بدین منظور تمام توالی های پروتیینی مربوط به ژن های هویین گیاهی از پایگاه NCBI دریافت شدند. پس از به دست آمدن توالی مورد توافق، این توالی با استفاده از ابزار tBLASTn در برابر ژنوم جو مورد هم ردیفی قرار گرفت. نتایج حاصل از هم ردیفی، سرهم بندی شده و توالی های حاصل بلاست برای تعیین چارچوب خوانش باز (ORF) کامل، دمین های عملکردی، سیگنال پپتید، محل تجمع سلولی، خصوصیات فیزیکوشیمیایی، فراوانی اسیدهای آمینه، فعالیت ضدمیکروبی و الگوی بیان مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت با استفاده از واکنش PCR توالی کدکننده کامل هویین ها تکثیر و به صورت آزمایشگاهی تایید شد. در این پژوهش، سیزده ژن هویین با ORFهایی با طول متوسط 813 جفت باز در گیاه جو شناسایی، جداسازی و توالی یابی شدند. ژن های هویین جداسازی شده از جو با سایر هویین های گیاهی، از نظر توالی ژنی و پروتیینی و همچنین خصوصیات ساختاری و عملکردی مشابهت بالایی نشان دادند. نتایج نشان داد که هویین های گیاه جو مانند سایر هویین های گیاهی، بدون اینترون و یا دارای تنها یک اینترون هستند و وجود سیگنال پپتید ترشحی، تجمع خارج سلولی، وجود دمین های عملکردی ChtBD1 در همه آن ها و دمین عملکردی Lyz-like در برخی از آ ن ها، تایید شد. همچنین نتایج نشان داد که فعالیت ضدمیکروبی و بیان حداکثری در ریشه و اندام های زایشی و همچنین بیان در پاسخ به تنش های زیستی و غیرزیستی از دیگر ویژگی های این پروتیین ها است. یافته های مطالعه حاضر درک ما را در مورد اثر ژن های هویین در فرآیندهای زیستی گیاه مانند رشد و نمو و همچنین پاسخ به تنش های زیستی و غیرزیستی افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، تنش های زیستی و غیرزیستی، دمین عملکردی ChtBD1، هوئین
  • احمد کعب عمیر، پیام پورمحمدی*، عبدالعلی گیلانی، خلیل عالمی سعید، محمد فرخاری صفحات 103-116

    راهکارهای مختلفی جهت کاهش مصرف آب در کشت برنج، از جمله کشت برنج در خاک اشباع از آب، خشک و تر نمودن خاک (آبیاری تناوبی) و شیوه کشت هوازی برنج توسعه داده شده اند. در این تحقیق به منظور شناسایی و گروه بندی ارقام برنج مناسب کشت هوازی، تعداد 34 رقم از ارقام بومی و اصلاح شده برنج انتخاب و مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه به عامل ها براساس تجزیه به مولفه های اصلی براساس کلیه صفات نشان داد که 6 عامل با مقادیر ویژه بیش از یک استخراج شد که این 6 عامل پس از چرخش واریماکس، 78.08 درصد از تغییرات کل داده ها را توجیه کردند. در تجزیه خوشه ای برداشت اول با استفاده از روش وارد، ارقام در 4 خوشه مجزا قرار گرفتند که خوشه 3 بزرگترین خوشه معرفی شد. تجزیه تابع تشخیص برداشت اول نشان داد که تمامی ارقام به طور صحیح گروه بندی شده اند. در تابع تشخیص کانونیکی دو تابع کانونیک اول با مقادیر ویژه بالاتر از یک در مجموع 88.9 درصد از واریانس موجود را توجیه کردند. در تجزیه خوشه ای براساس میانگین برروی داده های حاصل از برداشت راتون، ژنوتیپ ها در 2 گروه متفاوت قرار گرفتند. ژنوتیپ های گروه اول از لحاظ عملکرد و اجزاء عملکرد بالاتر از ژنوتیپ های گروه دوم قرار گرفتند و به عنوان ژنوتیپ های برتر معرفی گردیدند. وراثت پذیری همراه با پیشرفت ژنتیکی برای صفات دوام سطح برگ، تعداد بوته سبز شده، تعداد خوشه در واحد سطح، تعداد دانه های پر و درجه رسیدگی نشان داد این صفات می توانند به نتاج هیبرید منتقل شوند و گزینش بر اساس این صفات موثر می باشند.

    کلیدواژگان: برنج هوازی، تنوع ژنتیکی، تجزیه خوشه ای، تجزیه تابع تشخیص، وراثت پذیری، پیشرفت ژنتیکی
  • عبدالکریم طهماسبی، رضا درویش زاده، امیر فیاض مقدم، اسماعیل قلی نژاد*، حسین عبدی صفحات 117-130

    انتخاب ژنوتیپ ها بر اساس صفات چندگانه، موضوعی اساسی و بخش مهمی از فرآیند به نژادی گیاهی می باشد. در پژوهش حاضر، کارایی شاخص های گزینش بر اساس صفات فنولوژیکی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی برای بهبود عملکرد دانه در کنجد مورد مطالعه قرار گرفت. ارزیابی فنوتیپی 25 توده بومی کنجد در قالب طرح کاملا تصادفی با 10 تکرار تحت شرایط ارومیه در سال 1396 انجام شد. نتایج نشان داد که همبستگی های فنوتیپی و ژنوتیپی بین عملکرد دانه و صفات تعداد کپسول در بوته، تعداد دانه در کپسول، تعداد شاخه های جانبی، دمای برگ، شاخص سطح برگ و وزن بیولوژیک، مثبت و معنی دار بود. با تجزیه رگرسیون، صفات تعداد کپسول و تعداد شاخه های جانبی به عنوان متغیرهای علت ردیف اول و صفات وزن بیولوژیک، شاخص برداشت، شاخص سطح برگ، ارتفاع بوته و کلروفیل به عنوان متغیرهای علت ردیف دوم شناسایی شدند. جهت به دست آوردن شاخص های گزینشی از دو روش بهینه و پایه و نیز از ده بردار مختلف از ارزش های اقتصادی صفات استفاده شد. بردارها بر اساس اطلاعات تجزیه همبستگی، رگرسیون، علیت و وراثت پذیری صفات بودند. شاخص های سوم و چهارم که در آن ها متغیرهای علت ردیف اول وارد مدل شده بودند، سودمندی نسبی بالایی نشان دادند و از نظر این دو شاخص توده های شماره 12، 17، 18 و 19 به عنوان مطلوب ترین توده ها شناسایی شدند. در نهایت پیشنهاد می گردد که کارایی این شاخص ها در شرایط مزرعه نیز مورد ارزیابی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تجزیه علیت، رگرسیون، شاخص های انتخاب، گزینش غیرمستقیم، همبستگی صفات
  • علی برزگری، سعید ملک زاده شفارودی، سعید خاوری خراسانی*، فرج الله شهریاری احمدی صفحات 131-142

    دستیابی به نتایج مطلوب در برنامه های به نژادی گیاهی، نیازمند انتخاب آگاهانه والدین بر اساس قابلیت ترکیب پذیری عمومی و خصوصی و نوع اثرات ژن ها می باشد. به منظور برآورد اجزای واریانس ژنتیکی و قابلیت ترکیب پذیری عمومی و خصوصی لاین های ذرت شیرین، آزمایشی با استفاده از 8 لاین اینبرد S6 ذرت شیرین شامل 4 لاین مادری و 4 والد پدری با استفاده از یک طرح ژنتیکی لاین × تستر در سال 1398 در ایستگاه طرق مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی انجام شد. ترکیبات تست کراس حاصل از این تلاقی ها برای شرکت در آزمون نتاج در یک طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار در سال 1399 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تجزیه لاین × تستر نشان داد اثر لاین، تستر و لاین × تستر برای اکثر صفات اندازه گیری شده دارای اختلاف معنی دار بودند (p < 0.05). تغییرات نسبت σ2gca/σ2sca برای صفت عملکرد دانه برابر با 0.1 برآورد گردید و نشان داد که هر دو اثر افزایشی و غالبیت در کنترل این صفت نقش دارند، اما سهم اثر غالبیت بیشتر بود. نتایج تحقیق نشان داد ترکیب پذیری عمومی لاین های L3 و T1 برای صفت عملکرد دانه با اثر GCA مثبت و معنی دار برآورد گردید. همچنین نتایج عملکرد دانه نشان داد که ترکیبات T1 ×L3 ، T4 ×L2  و T1 ×L4  به ترتیب با میانگین عملکرد بلال سبز 33.96، 30.47 و 27.85 تن در هکتار برترین هیبریدها بودند.  این ترکیبات می توانند به عنوان هیبریدهایی با پتانسیل عملکرد بالا در برنامه های اصلاحی پیشرفته برای تولید و معرفی ارقام جدید ذرت شیرین مورد استفاده گیرند.

    کلیدواژگان: ذرت شیرین، اینبرد لاین، عملکرد دانه، ترکیب پذیری، اثر ژن
|
  • Shahnoush Nayeri, Bahram Baghban Kohnehrouz* Pages 1-22

    Black poplar (Populus× euramericana Dode Guinier) is an industrially important tree with broad applications in wood and paper, biofuel and cellulose-based industries as well as plant breeding programs and soil phytoremediation approaches. Here, we have focused on development of direct shoot regeneration and Agrobacterium-mediated transformation protocols using the in vitro internodal stem tissue from hybrid black poplar. To obtain efficient plant regeneration, the internodal stem explant was cultured on SIM and RIM medium containing different concentrations of BAP × IBA and IBA × NAA, respectively. The crucial factors involved in genetic transformation have been evaluated to achieve Agrobacterium-mediated transformation protocol. We achieved fast and highly potential shoot regeneration from the explants cultured on SIM containing BAP 0.5mg/L and IBA 0.05mg/L with 28.57 shoots per explant. The normal roots developed from the plantlets cultured on RIM containing IBA 0.1mg/L and NAA 0.05mg/L and 100% of the regenerated plants were hardened and transferred to the greenhouse condition. Our results indicated that 0.5 µM Basta® could provide a stringent selection for the inhibition of non-transformed cells. We also obtained the highest transformation efficiency of 93.33% through preculturing the explants for 6 days and dipping into IM medium containing A. tumefaciens strain LBA4404 (OD600 = 0.6) and 100 µM AS for 10 min. The Southern blotting analysis, RT-PCR and GUS histochemical analysis were confirmed the stable single or two-copies gus transgenesis in the genomic DNA and its expression in the selected T0 generation plants. The findings indicate that these protocols could be used for genetic engineering approaches in hybrid black poplar.

    Keywords: Direct regeneration, GUS gene expression, Southern blotting, Internodal stem, Populus × euramericana
  • Mahmood Aslanparviz, Varahram Rashidi, Mansour Omidi*, Alireza Etminan, Alireza Ahmadzadeh Pages 23-32

    Evaluation of genetic diversity is the key principal for plant breeding, providing an opportunity to discover novel characters and alleles for breeders. In the present study, 69 durum wheat genotypes were investigated for genetic diversity using several inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. Sixteen ISSR primers amplified a total of 163 fragments, which out 160 fragments were polymorphic. The mean values of polymorphic information content (PIC), resolving power (Rp) and marker index (MI) indicated that the used ISSR primers could be exploited for further assessing relationships among investigated genotypes and population structure analysis. The results of the molecular analysis of variance showed that the genetic variation within populations is more than between them. Based on genetic variation parameters, the highest number of observed alleles (Na), Shannon’s information index (I) and the percentage of polymorphic loci (PPL) were found in Iranian landraces. Cluster analysis and population structure grouped all investigated genotypes into three main clusters and six subpopulations, respectively. In conclusion, our results revealed the high rate of genetic diversity within Iranian landraces, so this germplasm can be used as a valuable gene source for the selection of parent lines and use of them in durum wheat breeding programs.

    Keywords: Cluster analysis, Population structure, Durum wheat, Molecular markers
  • Rizan Elyasi, Mohammad Majdi*, Abdolbaset Azizi Pages 33-44

    Black cumin (Nigella sativa) is a medicinal plant of the Ranunculacea family which raised attention due to its pharmaceutical properties. Medical significance of N. sativa mainly attributed to its oxygenated monoterpenes which are biosynthesized via the methyl erythritol phosphate (MEP) pathway located in plastids. In this study, the essential oil components of leaves, flowers, and developmental stages of seed including half black seeds, soft black seeds, and hard black seeds were analyzed in N. sativa. Whereas no terpene was detected in flowers and leaves, seeds were found to be the major site of biosynthesis and accumulation of terpenes, and the amount of terpene compounds changed during seed maturation. The essential oil consists of monoterpenes (more than 99%) and sesquiterpenes (less than 1%). In order to improve our understanding of monoterpene metabolism, the partial sequence of a hypothetical monoterpene synthase (NsTPS2) was isolated from N. sativa plant using RACE-PCR technique. This monoterpene synthase was identified from RNA sequencing data from soft black seeds. Except of the highly conserved DDXXD motif in NsTPS2 which is necessary to validate monoterpene synthases, no other conserved regions of other identified monoterpene synthases were observed. Dendrogram analysis revealed that NsTPS2 had the highest homology with a terpene synthase (72.89%) from Aconitum carmichaelii and these two sequences were grouped in the same group. Nigella sativa and Aconitum carmichaelii both belong to the Ranunculacea family. This indicates that the genetic information of plants of the Ranunculacea family can be used to isolate different monoterpene synthase. The results of this research can be useful in genetic manipulation and metabolic engineering of Nigella sativa.

    Keywords: Nigella sativa, RNA sequencing, Secondary metabolites, Terpene synthase
  • Soheila Afkar*, Faranak Hadi, Ali Ashraf Jafari Pages 45-56

    Festuca is one of the largest genera of the grass family, which has more than 600 species with different ploidy levels. The aim of this study was to estimate the genetic diversity within 22 populations of three species of Festuca (Festuca arundinacea, F.rubra and F.ovina) using a seed storage protein electrophoresis pattern. These species showed a significant variation in the number of protein bands from 5-13. The highest number of bands was found in G17 (F.rubra) and the lowest number of protein bands was in G5 (F.ovina). Band number 14 was only observed in G3. It is suggested that this band can be considered as a specific band for the identification of this genotype. According to the results of AMOVA analysis, there is a high level of genetic diversity within the species rather than between species that can be due to the out-crossing nature of this genus. According to observed differences for variation parameters among the three studied species, it is concluded that they have dissimilar genetic structures. The results of cluster analysis based on seed storage protein profiles in evaluated genotypes using Euclidean distance matrix and UPGMA method showed four groups. The lowest similarity coefficient was between G14 and G15 (F.arundinacea) with G6 (F.ovina). Hence, it is suggested that they evolved from a different evolutionary process and it is suggested to use them as the parents of new synthetic varieties. The observed diversity in the seed protein pattern in the three species of Festuca, can be explained by allogamy-induced-heterozygosity, species difference or population collection from various regions.

    Keywords: Cluster analysis, Festuca species, Genetic variation, Protein marker, SDS-PAGE
  • Shahla Hosseini*, Mohammad Reza Rahgozar, Hedieh Badakhshan Pages 57-68

    Genus Allium L. contains very taxonomically complex sections, especially the subgenus Melanocrommyum. The systematic position of the species in each section has been revised many times over time. In the present study, the relationship between 32 ecotypes belonging to 10 different species of Allium was investigated using ISSR markers. The nine primers used produced 166 polymorphic bands (average 18 bands per primer). Among the primers used, ISSR873 primer with 27 bands made the most, and ISSR4 primer with two bands had the lowest polymorphic bands. The PIC of the markers ranged from 0.04 to 0.43. Cluster analysis by UPGMA method based on molecular markers divided the studied ecotypes into four groups. The clustering and principal coordinate analysis results showed that most morphologically similar species were grouped in closed clusters. According to Dice similarity coefficient, the highest percentage of similarity was shown between Allium stipitatum and Allium saralicum ecotypes (72 percent) from the Melanocrommyum subgenus, and the lowest similarity was obtained between Allium tripedale and Allium iranicum ecotypes (12 percent). The ecotypes with the lowest similarity percentage belong to the subgenus Allium and Nectaroscordum, which are placed in separate clusters. Based on the results, the ecotypes of Pseudoprason, Melanocrommyum, and Procerallium sections showed the highest affinity. In general, it can be concluded that ISSR markers are useful for classifying Allium species and have sufficient potential for phylogenetic studies of species. In addition, due to significant genetic diversity among the studied ecotypes of wild Allium species, this diversity can be used in future breeding programs of crop.

    Keywords: Cluster analysis, Genetic diversity, Melanocrommyum
  • Kaveh Sadeghi, Mohammadhadi Pahlevani*, Mohsen Esmeilzadeh Moghaddam, Khalil Zaynali Nezhad Pages 69-82

    Identifying selection indices is the most important step of a breeding project that aims to improve grain yield. The definition of the selection index is usually done by evaluating the variables in multivariate statistical methods. In the present study, the relationship between grain yield and its components in bread wheat genotypes was determined by multivariate statistical methods. The experiment was conducted in a randomized complete block design with 3 replications in the research farm of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources in the 2018-19 crop years. Ten commercial cultivars of bread wheat along with their offspring from direct and inverse crosses in a dialysis arrangement were evaluated for morphological and phenological traits, especially grain yield and its components. The results of genotypic and phenotypic correlation coefficients showed a positive and significant correlation (at 1% probability level) between grain yield and spike length, spike weight, number of fertile tillers, number of seeds per spike, number of spikes per spike, 1000-seed weight, biological yield and harvest index. Based on the results of stepwise regression analysis, biological yield, harvest index, number of grains per main spike and main spike weight were entered into the regression model, respectively, and explained a total of 98% of the variation in grain yield. Based on the results of path analysis, biological yield had the highest direct effect on grain yield. After biological yield, the most direct effect on grain yield was related to the weight of main spike. Also, by considering eigenvalues greater than one in factor analysis, 8 hidden factors were identified that explained a total of 75.18% of the data changes. In general, it can be concluded that biological yield, harvest index, number of seeds per spike and weight of spike compared to other traits can be used as appropriate indicators in breeding programs to select high-yield genotypes in field conditions. Genotypes Alo, Ehsan♂ × Gonbad♀ and Ehsan had the highest value for the studied traits, which can be used in future breeding researches.

    Keywords: Path analysis, Stepwise regression, Genotypic correlation, GGE biplot
  • Reza Mir Derikvand*, Seyede Sajad Sohrabi, Seyyed Mohsen Sohrabi, Kamran Samiei Pages 83-102

    Today, antimicrobial peptides are known as a new generation of antibiotics for treatment of microbial diseases in human and animals and protecting plants against different pathogens. Heveins are a group of antimicrobial peptides which are considered as one of the most important groups of antimicrobial peptides due to the very high diversity and expression in different plant organs as well as the effective role in responding to biotic and abiotic stresses. The main purpose of the current study was identifying and isolation of hevein genes in barley and study of characteristics and their expression in different tissues and environmental conditions. To this purpose, all hevein protein sequences were retrieved from NCBI database. The hevein consensus sequence was obtained from alignment of retrieved sequences. After obtaining the consensus sequence, this sequence was aligned against the barley genome using tBLASTn tool. The resulting sequences were analyzed to determine the full-ORF, and to prediction of functional domains, signal peptides, subcellular localization, physicochemical properties, amino acid frequency and antimicrobial activity. The complete coding sequence of hevein genes were amplified by PCR. In this study, thirteen hevein genes, with an average ORF length of 813 bp, were identified, isolated and sequenced in barley. Hevein genes isolated from barley showed a high similarity with plant heveins in terms of gene and protein sequences, as well as structural and functional characteristics. The results showed that barley Heveins such as other plant Heveins have no introns or have only one intron, and the presence of secretory peptide signals, extracellular aggregation, the presence of ChtBD1 functional domains in all of them and Lyz-like functional domains in some of them was confirmed. The results also showed that antimicrobial activity and maximal expression in roots and reproductive organs as well as expression in response to biological and non-biological stresses are other features of these proteins. The findings of the current study increase our understanding of the effect of Hevein genes on plant biological processes such as growth and development, as well as the response to biotic and abiotic stresses.

    Keywords: Gene expression, Biotics, abiotics stresses, ChtBD1 functional domains, Hevein
  • Ahmad Kaab Omeyr, Payam Pourmohammadi*, Abdolali Gilani, Khalil Alami-Saeid, Mohammad Fakhari Pages 103-116

    Various strategies have been developed to reduce water consumption in rice cultivation, including rice cultivation in water-saturated soil, drying and wetting of the soil (periodic irrigation), and aerobic rice cultivation. In this study, in order to identify and grouping rice cultivars suitable for aerobic cultivation, 34 cultivars of native and improved rice cultivars were selected and evaluated. Factor analysis based on principal components analysis based on all traits showed that 6 factors were extracted with special values of more than one. These 6 factors, after the Varimax rotation, justify the 6 main and independent factors, justifying 78.08% of the total variation. In the first harvest, cluster analysis using WARD method, cultivars were grouped into 4 groups, which cluster 3 being the largest cluster. Discriminant analysis of first harvest, showed that all cultivars were grouped correctly. In canonical discriminant the first two canonical functions with eigenvalues greater than one explained a total of 88.9% of the variance. In cluster analysis based on the average of the data obtained from Raton product, genotypes were divided into two different groups. The genotypes of the first group were higher than the genotypes of the second group in terms of yield and yield components and were introduced as superior genotypes. Heritability with genetic improvement for leaf area duration, number of seedling (grown plants), number of spikes per unit area, number of full seeds and degree of maturity showed that these traits can be transferred to hybrid offspring and selections based on these traits are effective.

    Keywords: Aerobic rice, Genetic diversity, Cluster analysis, Discriminant analysis, Heritability, Genetic progression
  • Abdul Karim Tahmasebi, Reza Darvishzadeh, Amir Fayaz Moghaddam, Esmaeil Gholinezhad*, Hossein Abdi Pages 117-130

    The selection of genotypes based on multiple traits is a fundamental issue and an important part of the process of plant breeding. In the present study, the efficiency of selection indices based on phenological, morphological and physiological traits was studied to improve sesame grain yield. The evaluation of 25 sesame populations was realized in a completely randomized design with 10 replications under Urmia conditions in 2017.The results showed that phenotypic and genotypic correlations between grain yield and No. of capsules per plant, No. of grains per capsule, No. of branches, leaf temperature, leaf index and biological weight were positive and significant. By regression and path analysis, the No. of capsules and No. of branches were identified as the variables of the first-order cause and biological weight, harvest index, leaf index, plant height and chlorophyll as the second-order cause variables, among which only plant height had a direct negative effect. In order to obtain selection indices, two optimal and basic methods and ten different vectors of economic values of traits were used. The vectors were based on the analysis of correlation, regression, path and broad sense heritability. The third and fourth indices, in which the first-order cause entered the model, showed high relative efficiency and in terms of these two indices, and the sesame populations with code number of 12, 17, 18 and 19 populations were identified as the most desirable populations. Finally, it is suggested that the efficiency of these selection indices be evaluated in the field

    Keywords: Path analysis, Regression, Selection indices, Indirect selection, Trait’s correlation
  • Ali Barzgari, Saeed Malekzade Shafaroudi, Saeed Khavari Khorasani*, Farajollah Shahriari Ahmadi Pages 131-142

    In breeding programs determination of gene effects and general and specific combining ability for screening of test crosses is necessary. In order to estimate the genetic variance components and the general and specific combining ability of sweet corn lines, an experiment was conducted using 8 sweet corn S6 inbred lines (including 4 maternal and 4 paternal lines) by line × tester mating design in 2019, at the Agricultural and Natural Resources Research and Education Center of Khorasan Razavi Province, Mashhad, Iran. The obtained test cross hybrids were evaluated in a randomized complete block design with 3 replications in 2020. The results of line, tester and line × tester analysis for most of measured traits showed significant differences (p < 0.05). The σ2gca/σ2sca ratio for grain yield was equal to 0.1, showed that while both additive and dominance effects play a role in controlling this trait, but dominance effect was higher. The results for general combining ability of L3 and T1 lines showed positive and significant GCA effect for grain yield. Also, the specific combining ability of grain yield showed that T4 × L2, T1 × L3 and T3 × L1 had the highest SCA rate. In this study, in terms of grain yield, T1 × L3, T4 × L2 and T1 × L4 with 33.96, 30.47 and 27.85 tons per hectare had the highest green ear yield, respectively. These combinations can be as the hybrids with high yield potential in advanced breeding programs for release of new sweet corn varieties.

    Keywords: Sweet corn, Inbred line, Grain yield, Combining ability, Gene effect