فهرست مطالب

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال دهم شماره 2 (پیاپی 20، پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/19
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مریم مقصودی، فواد فاتحی*، آسا ابراهیمی، محمود ملکی صفحات 171-182

    در حال حاضر استفاده از باکتری های محرک رشد گیاه به عنوان جایگزین مناسب برای استفاده از کودهای شیمیایی برای بهبود رشد گندم مورد توجه قرار گرفته اند. هدف از این تحقیق شناسایی بهترین و موثرترین رایزوباکتری ها بر روی رشد گندم بود. ابتدا باکتریهای باسیلوس از محیط ریشه گندم جداسازی و قابلیت تولید هورمون اکسین آنها سنجیده شد. سپس گندم نان رقم روشن به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی تحت تاثیر 8 سویه باکتریایی با بیشترین میزان تولید هورمون IAA در سه غلظت مختلف قرار گرفت. با بررسی صفات مورفولوژیک، بهترین تیمار انتخاب و بیان ژن های دخیل در مسیر هورمون اکسین به وسیله تکنیک RT-qPCR موردمطالعه قرار گرفت. در این مطالعه 20 سویه باسیلوس از محیط رایزوسفری جدا شدند که به ترتیب کمترین و بیشترین میزان تولید IAA صفر و 89/95 میکروگرم بر لیتر بود. نتایج حاصل از صفات مورفولوژیک نشان داد که در همه صفات سویه C6 با OD600 برابر با یک تاثیر مثبت بهتری بر روی رقم روشن گذاشته است. درنتیجه این تیمار برای آنالیز بیان ژن انتخاب شد. نتایج حاصل از آنالیز بیان ژنهای TaTAR2.1 و TaTAR2.4 نشان داد که این ژنها در بخش هوایی تحت تاثیر این سویه و نسبت به شاهد کاهش بیان از خود نشان دادند.

    کلیدواژگان: باکتری های محرک رشد گیاه، بیان ژن، ژنهای TaTAR2.1 و TaTAR2.4، گندم، هورمون اکسین
  • نسا جعفری*، سنبل ناظری، ساره ارجمند، رضا بهروزی، کبری نعلبندی، ستار طهماسبی انفرادی صفحات 183-189

    پارتنولید یک متابولیت ثانویه است که به طور طبیعی در گیاه بابونه کبیر (Tanacetum parthenium) وجود و اثر درمانی دارد. عملکرد پارتنولید در مهار رشد سلولهای سرطانی، به تنهایی یا در ترکیب با سایر داروهای ضد سرطان، در چندین آزمایشگاه مورد بررسی قرارگرفته است. در این مطالعه، اثر پارتنولید استخراج شده از بابونه کبیر بر بیان هفت ژن (BID, P21, PUMA, BAX2, P53, CASP8, BIM) پرو آپوپتوتیک، مسیر سیگنالینگNF-κB ، در یک رده سلول سرطانی پستان بررسی شد. نتایج نشان داد که در پاسخ به درمان با پارتنولید، همه ژنهای مورد مطالعه به طور قابل توجهی و با درجات مختلف القا شده و تنظیم شدند. نتایج این بررسی اثبات کرد که پارتنولید بیان انواع ژن های دخیل در مسیر آپوپتوتیک را در رده سلولی MDA-MB-231  تغییر میدهد. ژنهای انتخاب شده به طور مستقیم یا غیرمستقیم توسط NF-κB تنظیم شدند و تایید شد که هدف پارتنویید مسیر NF-κB می باشد.

    کلیدواژگان: آپوپتوزیس، رده سلولی MDA-MB- 231، پارتنولید، RT-PCR
  • مریم صمدی خوشخو، امید سفالیان*، علی اصغری، علی رسولزاده، سارا دژستان صفحات 190-205

    به منظور بررسی لاین های مختلف گندم دوروم در خصوص تحمل به تنش آبی، آزمایشی درگلخانه با استفاده از 20 لاین گندم دوروم در دو سطح تنش آبی (تنش4/0 و تنش 7/0 به ترتیب تنش با تخلیه رطوبتی در سطح 40% و 70%) و یک سطح شاهد (آبیاری کامل) به صورت طرح کرت های خردشده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. همچنین با استفاده از تکنیک SDS-PAGE و الکتروفورز پروتیین ها، پروتیین محلول در آب و نمک در آزمایشگاه استخراج شد. صفات اندازه گیری شده شامل رنگیزه های فتوسنتزی (کلروفیلa، کلروفیلb، کلروفیل a/b، کلروفیل کل و کاروتنویید)، قند محلول و میزان پرولین بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها نشان داد که بین لاین های مورد مطالعه در سطوح مختلف تنش اختلاف معنی دار وجود دارد. مقایسه میانگین صفات نشان داد که در مجموع لاین های 16 و 5  در اکثریت صفات بیشترین مقدار را دارا بوده و همچنین لاین های 10 و 18 در بیشتر صفات کمترین مقدار را دارند. همچنین اطلاعات به دست آمده از تجزیه خوشه ای بیانگر این مسئله بود که هم در شرایط بدون تنش و هم در شرایط تنش لاین های 16 و 5 Mra-1/4/Aus1/3/Scar/GdoVZ579//BitI , TRN//21563/AA/3/BD2080/4/BD2339/5/RASCON_37/TARRO_2// با توجه به بالا بودن مقادیر میانگین نسبت به بقیه لاین ها دارای ثبات عملکرد بیشتری در شرایط محیطی مختلف هستند. نتایج تجزیه مولکولی پروتیین های مورد بررسی هم بیانگر این بود که در پروتیین محلول در آب و نمک بر اساس ماتریس شباهت و فاصله ژنتیکی نی، کمترین فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ های 18 و 19 (32/0) و بیشترین فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ های 16 و 8 (98/0) بود. در نهایت می توان نتیجه گرفت تنوع ژنتیکی قابل توجهی بین ارقام مورد مطالعه وجود دارد و از این تنوع میتوان در اصلاح نباتات بهره برداری کرد.

    کلیدواژگان: گندم دوروم، تنش آبی، الکتروفورز پروتئین، تجزیه مولکولی
  • سعید اسدی جعفری، مژده ملکی*، جلال غلام نژاد صفحات 206-224

    مقاومت سیستمیک اکتسابی (SAR)  از جمله دفاع هایی است که می تواند موجب ایجاد مقاومت گیاهان در برابر آلودگی ها سیستمیک ویروسی شود. مقاومت سیستمیک اکتسابی با بروز پاسخ فوق حساسیت در میزبان همراه است و اسید سالیسیلیک به عنوان سیگنال آن شناخته می شوند. در این مطالعه تاثیر اسید سالیسیلیک و اسید جاسمونیک روی ویروس موزاییک خیار Cucumber mosaic virus, CMV  و نیز بیان برخی ژن های دفاعی مورد بررسی قرار گرفت. تیمارها شامل گیاهان تیمارشده با CMV ، اسید سالیسیلیک (با غلظت 5/1 میلی مول) به همراه CMV ، اسید جاسمونیک (با غلظت 5/1 میلی مول) و CMV  و همچنین اسید سالیسیلک و جاسمونیک همراهCMV  بودند. نتایج این مطالعه نشان داد حداکثر شدت بیماری ناشی از CMV، در گیاه آلوده شده تنها به میزان 85/68 درصد مشاهده شد. در تیماری که اسید سالیسیلیک و اسید جاسمونیک به همراه ویروس CMV اعمال شدند، شدت علایم کاهش چشمگیری داشت و به میزان 23/10 درصد رسید. تاثیر تیمارها روی میزان بیان چهار ژن پراکسیداز (POX)، کاتالاز (CAT)، سوپراکسیددیسموتاز (SOD) و فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیان همه این ژن ها در گیاهان تیمار شده تا روز نهم پس از اعمال تیمارها روند صعودی داشت. اما این روند صعودی در مورد گیاهان شاهد (تیمار شده با آب و ویروس) بسیار کمتر بود. بیشترین میزان بیان ژن در مورد آنزیم های مورد مطالعه نسبت به گیاه شاهد مربوط به آنزیم کاتالاز به میزان 7/401 برابر و بعد از آن به ترتیب مربوط به آنزیم های پراکسیداز به میزان 8/266، سوپراکسیددیسموتاز به میزان 7/152 و فنیل آلانین آمونیالیاز به میزان 8/101 می باشد. بر اساس نتایج این مطالعه اسید سالیسلیک و اسید جاسمونیک با القای هر چه بیشتر مکانیسم های دفاعی گیاه موجب افزایش مقاومت گیاه در برابر ویروس CMV و باعث کاهش علایم این ویروس در گیاه خیار شد.

    کلیدواژگان: ویروس موزاییک خیار، اسید سالیسیلیک، اسید جاسمونیک، بیان ژن
  • شهنام عزیزی درگاهلو، محمد احمدآبادی*، رعنا ولیزاده کامران صفحات 225-236

    آنزیم کیموزین گاوی یکی از آنزیم های رایج مورد استفاده در صنعت لبنیات می باشد. تهیه این آنزیم از منبع طبیعی آن جوابگوی نیاز این صنعت عظیم نمی باشد. تولید کیموزین گاوی نوترکیب در گیاهان می تواند یک جایگزین مناسب برای تهیه این آنزیم باشد. درج و بیان ژن های خارجی در گیاهان می تواند در اندامک هسته و کلروپلاست انجام گیرد. میزان بیان ژن خارجی در میزبان های هترولوگ یوکاریوت را می توان با بهینه سازی کدون های آن و همچنین سوق دادن پروتیین هترولوگ بعد از بیان به اندامک های محصور شده از قبیل کلروپلاست افزایش داد. در این تحقیق، بهینه سازی کدون های ژن پروکیموزین گاوی طوری انجام گرفت که هم زمان برای بیان در هسته و کلروپلاست گیاه توتون مناسب باشد. پس از بهینه سازی، شاخص CAI این ژن برای اندامک هسته و کلروپلاست به ترتیب 0.929 و 0.947 بدست آمد. توالی بهینه شده این ژن پس از سنتز مصنوعی روی ناقل پایه pUC57 سوار شده، و از طریق توالی یابی تایید شد. عملکرد ژن سنتز شده از طریق بیان در باکتری E. coli و آزمایش لخته شدن شیر تایید گردید. برای تهیه ناقل بیانی مناسب برای انتقال ژن به ژنوم هسته گیاهان، ژن پروکیموزین در ناقل بیانی p35S-TP-GFP  جایگزین ژن GFP گردید. این ناقل برای انتقال ژن به روش تفنگ ژنی مناسب بوده و با دارا بودن پپتید نشانه کلروپلاستی، باعث تجمع پروتیین در کلروپلاست می شود. همچنین، این ژن در ناقل pBI121، که برای انتقال ژن به روش آگروباکتریوم مناسب است، جایگزین ژن GUS شد. ناقل های نوترکیب ساخته شده در این تحقیق می توانند برای انتقال و بیان موثر این آنزیم صنعتی در گیاهان بکار گرفته شود.

    کلیدواژگان: آنزیم لخته کننده شیر، ترجیح کدونی، کیموزین نوترکیب، ناقل بیانی
  • مریم احساسات وطن، بهرام باغبان کهنه روز*، اشرف قلی زاده، حمیده افقی، داریوش شانه بندی صفحات 237-252

    بهینه سازی پارامترهای موثر در روش بمباران ذره ای برای انتقال DNA به کلروپلاست با کارایی بالا و بدون آسیب به بافت یک نیاز ضروری در ایجاد گیاهان ترانسپلاستوم می باشد. با توجه به تشابه نسبی موانع فیزیکی بر سر راه ورود ریزذرات به هسته و کلروپلاست معمولا از ژن گزارشگر هسته ای gus استفاده می شود، ولی پارامترهای فیزیکی و بیولوژیکی درگیر در تراریختی پلاست ها بطور مستقیم گزارش نشده اند. در این تحقیق برای بهینه سازی انتقال ژن به کلروپلاست توتون پارامترهای نوع ریزذرات، غلظت DNA، فشار هلیوم شتاب دهنده، آرایش برگ، فاصله شلیک و مدت زمان پیش تیمار ریزنمونه ها قبل از بمباران بررسی شد. پس از انتقال ناقل کلروپلاستی به ریزنمونه های برگی، باززایی گیاهان ترانسپلاستوم در محیط گزینش حاوی mg/l 500 اسپکتینومایسین انجام شد. بیشترین تعداد ترانسپلاستوم (2.5 گیاه به ازای هر بمباران) از واحد آزمایشی شلیک شده با ریزذرات تنگستن با قطر μm 0.7، مقدار DNA μg 1، فشار هلیوم شتاب دهنده psi 1100، فاصله شلیک 6 سانتی متر و دوره پیش تیمار 24 ساعت حاصل شد، و این پارامترها به عنوان دستورالعمل کارآمد تراریختی کلروپلاستی معرفی می شود. گیاهان هموپلاسم پس از سه دوره باززایی در حضور آنتی بیوتیک های استرپتو/اسپکتینومایسین بدست آمدند. تایید مولکولی درج کاست بیانی در محل دقیق ژنوم و تایید هموپلاسمی با استفاده از آنالیز PCR و لکه گذاری سادرن انجام شد. گیاهچه های سبز و آلبینوی حاصل از جوانه زنی بذور تولید شده از تلاقی متقابل بین گیاهان توتون شاهد و ترانسپلاستوم، توارث مادری ژن های انتقالی به کلروپلاست را تایید کرد.

    کلیدواژگان: بمباران ذره ای، ترانسپلاستوم، تنگستن، توتون، کلروپلاست
  • مینا بیگ زاده، مهدی داوری*، نعمت هدایت اوریق صفحات 253-265

    در بین بیماری های مختلفی که گیاهان فضای سبز را تهدید می کنند، جنس Fusarium از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به اینکه روش های ریخت شناختی در مورد Fusarium علاوه بر زمان بر بودن و نیاز به تخصص بالا، به تنهایی قادر به شناسایی دقیق و قابل اعتماد نیستند، استفاده از آغازگرهای اختصاصی روشی سریع، مقرون به صرفه و بدون نیاز به توالی یابی است که می تواند در شناسایی جنس و گونه Fusarium به راحتی مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش، با توجه به ضرورت تایید مولکولی گونه های فوزاریوم همراه با زوال درختان زبان گنجشک، اقاقیا، صنوبر و زردی چمن در فضای سبز اردبیل، علاوه بر راست آزمایی دوباره آغازگرهای اختصاصی گونه با استفاده از جدایه های استاندارد، گونه جدایه های فوزاریومی به دست آمده از گیاهان فضای سبز با استفاده از آغازگرهای اختصاصی شناسایی شدند. در این پژوهش، تعداد 24 جدایه متعلق به گونه F. solani با استفاده از آغازگرهای fFuso1 وrfuso2 ، 11 جدایه متعلق به گونه F. oxysporum با استفاده از آغازگرهای CLOX1-F و CLOX2-R، 10 جدایه متعلق به گونه F. acuminatum با استفاده از آغازگرهای FAC-F و FAC-R، 8 جدایه متعلق به گونه F. equiseti با استفاده از آغازگرهای FEF1 و FER1 و 8 جدایه متعلق به گونه F. graminearum با استفاده از آغازگرهای FgCTPSf024 و FgCTPSrR306 شناسایی شدند. این آغازگرها هیچ واکنشی با جدایه های متعلق به سایر گونه های فوزاریوم مورد بررسی نشان ندادند. ضمنا از سه جدایه منتخب توالی یابی شده با آغازگر EF1-fus، دو جدایه به گونه F. solani و یک جدایه به گونه F. redolens تعلق داشتند.

    کلیدواژگان: آغازگر اختصاصی، زردی چمن، زوال درختان، Fusarium، TEF
  • مریم ندیمی، محمدعلی ضیا، محبوبه مدنی*، پگاه شکیب* صفحات 266-274

    گیاه مریم نخودی یا کل پوره با نام علمی Teucrium polium ، دارای خواص ضدمیکروبی است و از گذشته های دور، در طب سنتی برای درمان بسیاری از عفونت ها کاربرد دارد. هدف از مطالعه حاضر، بررسی خواص ضدقارچی عصاره متانولی گیاه کل پوره علیه گونه های مختلف کاندیدا است. در این مطالعه تجربی، پس از جمع آوری و خشک نمودن گیاه کل پوره از ارتفاعات بروجن در استان اصفهان در سال 1390، عصاره گیری به روش سوکسله انجام شد. سپس فعالیت ضدقارچی عصاره به روش انتشار چاهک و دیسک بر روی ایزوله های Candida albicans (NCPF 3153, ATCC 1677)، CBS 537 Candida krusei و CBS 2175 Candida glabrata بررسی شد. همچنین حداقل غلظت مهارکنندگی رشد و حداقل غلظت قارچ کشی تعیین گردید. آنالیز داده ها با نرم افزار 18 SPSS و با استفاده از آنالیز واریانس دوطرفه انجام شد (P <0.001). عصاره متانولی گیاه کل پوره در غلظت های مختلف بر گونه های NCPF 3153 C. albicans و C. krusei اثر بازدارندگی داشت. کمترین غلظت ممانعت کنندگی از رشد علیه ایزوله های C. albicans NCPF 3153 و ATCC 1677 C. albicans ، C. glabrata و C. krusei به ترتیب 25/6، 25/6، 5/12 و 78/0 میلی گرم بر میلی لیتر و کمترین غلظت قارچ کشی، به ترتیب برابر   5/12، 5/12 ، 25 و 56/1 میلی گرم بر میلی لیتر بود. بر اساس نتایج این تحقیق، عصاره متانولی گیاه کل پوره دارای فعالیت مهاری قابل ملاحظه ای علیه گونه های مختلف کاندیدا بود.

    کلیدواژگان: توکریوم پولیوم، کاندیدا، اثر ضدقارچی، عصاره متانولی
  • سارا هجری، اعظم سلیمی*، محمدعلی ملبوبی، فواد فاتحی صفحات 275-285

    با وجود مزایای قابل ملاحظه محصولات تراریخته، این نگرانی در عموم مردم وجود دارد که آیا این محصولات همچون همتایان غیرتراریخته خودشان برای تغذیه انسان و دام سالم و ایمن هستند. یکی از راه های ارزیابی ایمنی غذایی این محصولات، مقایسه ویژگی های مولکولی محصولات تراریخته با والد طبیعی آنها و همچنین مقایسه با محصولات حاصل از اصلاح سنتی است که سابقه استفاده ایمن آنها وجود دارد. در این پژوهش تلاش شده که مشخص شود آیا مجموعه تغییراتی که در دو رخداد تراریخته چغندرقند مقاوم به بیماری رایزومانیا در مقایسه با گیاه والد غیرتراریخته حساس به بیماری روی داده، در گستره تغییرات طبیعی بوده است؟ بررسی ها نشان داد که تغییرات پروتیومی در هر دو رخداد تراریخته بسیار اندک و در محدوده تغییرات طبیعی است. تغییرات متابولوم در رخداد منتخب S6 اندک و با اینکه در رخداد منتخب S3 چشمگیر بوده، لیکن باز هم در گستره تغییرات طبیعی بوده است.

    کلیدواژگان: ارزیابی ایمنی غذایی، پروتئوم، چغندرقند، گیاهان تراریخته، متابولوم
  • نیلوفر داداش زاده، مقصود پژوهنده*، رعنا ولیزاده کامران صفحات 286-298

    تامین نیاز غذای مردم و افزایش بهره وری در کشاورزی و کسب عملکرد بالای محصول از زمینهای موجود قابل کشت همزمان با مبارزه با آفات و بیماریها در کشاورزی، باعث شده است تا متخصصان به اصلاح محصولات کشاورزی بپردازند و چون روش های اصلاح سنتی گیاهان زمانبر است بنابراین با کمک مهندسی ژنتیک درصدد انتقال ژن به گیاهان شده اند تا عملکرد محصول را با ایجاد مقاومت به آفات و بیماریها و انواع تنشهای غیرزیستی افزایش دهند. گیاهان مهندسی شده به اصطلاح گیاهان تراریخته یا ترانسژنیک یا نوترکیب یا Genetically Modified Organism (GMO) نامیده می شوند. از سوی دیگر عده ای معتقدند که گیاهان تراریخته دست ساز بشر ممکن است برای انسان مضر و مشکل ساز باشند و در این خصوص نگرانی هایی در جامعه وجود دارد. در بسیاری از موارد بدون دلیل کافی محصولات موجود در بازار تراریخته خطاب می شوند. بدیهی است که امکان به کار بردن مهندسی ژنتیک برای ایجاد گیاهان تراریخته با ژنهای مضر و خطرناک برای انسان با هدف بیوتروریسم نیز وجود دارد. لذا بررسی میدانی و تراریخته بودن محصولات مختلف موجود در بازار با روش های بیوتکنولوژیکی و دقیق مولکولی ضروری به نظر می رسد. برای این منظور نمونه برداری (بیش از 100 نمونه) از محصولات مختلف کشاورزی از بازارها و میادین میوه و سبزی شهر های مختلف استان آذربایجان شرقی و غربی انجام شد. پس از استخراج DNA با بافر CTAB، کمیت و کیفیت آنها بررسی و عملکرد آنها با تست روی ژن خانه دار حفاظت شده Actin تایید شد. چهار ژن، یک پروموتور و یک ترمیناتور رایج در انتقال ژنهای گیاهی انتخاب و توالی های آنها از NCBI دریافت و آغازگرهای اختصاصی برای آنها طراحی شد. DNAها برای انجام PCR برای ژنهای هدف مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج PCR آنها نشان داد که ژن Cry،  Hyg و Bar و توالی پروموتور 35S و توالی ترمیناتور Nos در هیچ یک از نمونه ها وجود ندارد. در بین 112 نمونه تست شده فقط ژن NptII در 13 نمونه تشخیص داده شد. این تشخیص نمی تواند به تنهایی دلیل بر تراریخت بودن این نمونه ها باشد زیرا این ژن در E. coli هم وجود دارد و اگر نمونه ای با آن آلوده بوده هنگام استخراجDNA مواد ژنتیکی آن هم استخراج شده و در تست PCR از روی DNA باکتری مثبت نشان می دهد. نتایج این تحقیق نشان داد که بر خلاف گفتگوهای عامیانه بین مردم، محصولات تست شده در بازار تراریخته نیستند.

    کلیدواژگان: تراریزش، گیاه تراریخته، مهندسی ژنتیک، PCR
  • سید الیاس مرتضوی*، امیربهرام مرادی صفحات 299-310

    نظر به اهمیت ارزیابی ایمنی تراژن برای استفاده در برنامه های مهندسی ژنتیک و تولید محصول تراریخته، یک مطالعه کتابخانه ای و بیوانفورماتیک برای ارزیابی ایمنی ژن cryIAc و پروتیین CryIAc برای انسان، دام و محیط زیست انجام شد. در این بررسی ابتدا ضمن تشریح مکانیسم مولکولی عملکرد این ژن در اتصال به گیرنده های خاص خود در روده میانی لارو حشرات هدف، اختصاصی بودن این گیرنده ها و عدم وجود آن در سایر موجودات نشان داده شد. جنبه بعدی ایمنی، بررسی هضم کامل در شرایط شبیه سازی شده شیره های معده ای و روده ای است. مطالعات مختلفی که تاکنون انجام شده اند، حاکی از هضم پذیری کامل این ژن و پروتیین در دستگاه گوارش پستانداران و به ویژه انسان است. نشان داده شده است که افزوده شدن پروتیین خالص به جیره غذایی جانواران آزمایشگاهی باعث بروز هیچ مشکلی نشده است و افزودن آن به صورت غذای کامل نیز در جانوران آزمایشگاهی و دام ها هیچگونه مشکل و یا تغییری نسبت به جیره های بدون آن پروتیین نداشته است. سپس احتمال سمیت زایی پروتیین CryIAc مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که این پروتیین هیچ تشابهی با پروتیین های سمی شناخته شده ندارد و لذا احتمال وجود سمیت در آن منتفی است. آلرژی زایی این پروتیین نیز با ابزارهای بیوانفورماتیکی مورد بررسی قرار گرفت و هیچ گونه حساسیت زایی در آن مشاهده نشد. در نهایت جنبه های زیست محیطی پروتیین CryIAc از نظر بقا و پایداری در محیط چه به صورت خالص و چه به صورت بقایای گیاهی مد نظر قرار گرفت. نتایج حاکی از تجزیه سریع این پروتیین در خاک و ایمنی کامل آن برای محیط زیست است. از این رو، ایمنی کامل این پروتیین برای انسان، دام و محیط زیست به اثبات می رسد.

    کلیدواژگان: ایمنی زیستی، مهندسی ژنتیک، پروتئین CryIAc، سمیت، حساسیت زایی
  • احسان حسنوند، سمیرا پاکباز* صفحات 311-320

    ویروس ها ذرات شگفت انگیزی در طبیعت هستند که برای تکثیر با حداقل مجموعه ژنتیکی طراحی شده اند. این فرآیند حیاتی بسیار پیچیده، نیازمند زمان و همکاری هماهنگ تعدادی از پروتیین های ویروس و میزبان است. به منظور بسته بندی ژنوم، زیر واحد های پروتیینی تکرارشونده ویروسی با یکدیگر و با اسیدهای نوکلییک ویروسی ارتباط برقرار می کنند. اصل کلی حاکم بر بسته بندی، برهم کنش بین ساختار پروتیین پوششی (Coat Protein) و یک سیگنال خاص در اسیدنوکلییک است. تکثیر ویروس های +ssRNA و مونتاژ نوکلیوکپسید آن ها در سیتوپلاسم رخ می دهد و به برهمکنش های پروتیین-پروتیین و پروتیین-RNA نیاز دارد. فرآیند بسته بندی در آن ها خودبه خودی بوده و به ATP نیاز ندارد. برهم کنش بین زیرواحدهای پروتیین پوششی و RNA ژنومی توسط یک ساختار منحصر به فرد در توالی که تمایل بسیار زیادی برای برهم کنش با پروتیین پوششی دارد، کنترل می شود. وجود این ساختارهای خاص در اسیدنوکلییک ویروس که سیگنال بسته بندی (Packaging signal) یا OAS (Origin of assembly sequence) نام دارند، سبب تمایز اسید نوکلییک های ویروسی از سایر مولکول های RNA سلولی موجود در ناحیه ای که مونتاژ در آن روی می دهد، می شود. دانش کلی از سازوکار های دقیق ویروسی، شکل گیری پیکره و اجتماع ویروس ها و بسته بندی ژنوم آن ها که منجر به تشکیل ساختار های پایدار ویروسی می شوند یک پیش نیاز مهم برای درک زیست شناسی کلی ویروس ها می باشد.

    کلیدواژگان: اسید نوکلئیک، بسته بندی، پروتئین پوششی، مونتاژ، ویروس
|
  • Maryam Maghsoudi, Foad Fatehi*, Asa Ebrahimi, Mahmoud Maleki Pages 171-182

    At present, the use of plant growth-promoting bacteria has been considered as a suitable alternative to the use of chemical fertilizers to improve wheat growth. The objectives of this study was to identify the best and most effective rhizobacteria on wheat growth. First, Bacillus strains were isolated from wheat rhizosphere and their ability to produce IAA was assayed. Then, Triticum aestivum (Roshan) plants were treated in a completely randomized design by eight heighest IAA-producing bacterial strains at three different bacterial concentrations. By examining morphological traits, the best treatment was selected and the expression of genes involved in the auxin pathway was studied by RT-qPCR technique. Here, twenty Bacillus strains were isolated. The amount of IAA production varied among the strains (the minimum and maximum IAA production were 0 and 95.89 μg/ml, respectively). Twenty strains were isolated, eight strains with the highest levels of IAA production were selected for applying to the plants. Results of morphological traits demonstrated that strain C6 at concentration 1 (OD=1) had a significantly greater positive effect on Roshan plants. This strain was chosen for genes expression analysis. Analysis of expression of TaTAR2.1 and TaTAR2.4 genes showed that these genes have been influenced by strain C6 and they were significantly down-regulated as compared to the control.

    Keywords: PGPR, Gene expression, genes TaTAR2.1, TaTAR2.4, Wheat, Auxin
  • Nesa Jafari*, Sonbol Nazeri, Sareh Arjmand, Reza Behroozi, Kobra Nalbandi, Sattar Tahmasebi Enferadi Pages 183-189

    Parthenolide is a secondary metabolite, which naturally occurs in the feverfew plant (Tanacetum parthenium) and is responsible for its healing power. The potential of parthenolide in inhibition of cancer cell growth, alone or in combination with other anti-cancer therapeutics, has been studied in several laboratories. In this study, the effect of extracted parthenolide on the expression of seven pro-apoptotic genes (BID, P21, PUMA, BAX2, P53, CASP8 and BIM), all of them were influenced by NF-κB signaling pathway, in MDA-MB- 231, a breast cancer cell line was investigated. The results indicated that in response to the parthenolide treatment, all of the selected genes were induced and up-regulated significantly with different degrees. We proved that parthenolide alters the expression of a variety of genes involved in apoptosis pathway in MDA-MB- 231 cell line. In conclusion, we provided evidence that parthenolide alters the expression of a variety of genes involved in apoptosis pathway in MDA-MB- 231 breast cancer cells. The selected genes are directly or indirectly were regulated by NF-κB and it is confirmed that NF-κB is an important target of parthenolide.

    Keywords: Apoptosis, MDA-MB- 231 cell line, Parthenolide, Real time PCR
  • Maryam Samadi Khoshkhoo, Omid Sofaliyan*, Ali Asghari, Ali Rasoul Zadeh, Sara Dezhsetan Pages 190-205

    In order to investigate different lines of durum wheat for water stress tolerance, an experiment was carried out in the greenhouse in the form of a split plot design in a Randomized complete block design with three replications using 20 lines of durum wheat at two levels of water stress (40% and 70% of the amount of available water was completely drained in 0.4 and 0.7 levels of stress, respectively and re-irrigation was performed) and a control level (complete irrigation). Also, water-soluble and salt-soluble proteins were extracted and SDS-PAGE was done. Measured traits were photosynthetic pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll a/b, total chlorophyll and carotenoids), soluble sugar and prolin content. The results of the analysis of variance showed that there was a significant difference between the studied lines at different levels of stress. The results of comparing the mean of the studied traits showed that in total, lines 16 and 5 have the highest value in most of the traits and lines 10 and 18 have the lowest value in most of the traits. Also, the results obtained from the cluster analysis indicated that due to the higher mean values compared to the other lines both in stress-free and stress conditions, lines 16 and 5 (Mra-1/4/Aus1/3/Scar/GdoVZ579//BitI, TRN//21563/AA/3/BD2080/4/BD2339/5/RASCON_37/TARRO_2//) have a higher performance stability in the different environmental conditions. Furthermore, the results of molecular analysis of the studied proteins showed that in water and salt soluble proteins based on matrix similarity and genetic distance of straw, the lowest genetic distance was between genotypes 18 and 19 (0.32) and the highest genetic distance was between genotypes 16 and 8 (0.98). Finally, it can be concluded that there is a significant genetic diversity between the studied cultivars and this diversity can be used in plant breeding.

    Keywords: Durum wheat, Water stress, Protein electrophoresis, Molecular analysis
  • Saeid Asadi Jaefari, Mojdeh Maleki*, Jalal Gholamnejad Pages 206-224

    Acquired systemic resistance (SAR) is one of the defenses that can make plants resistant to systemic viral infections. Acquired systemic resistance is associated with a hypersensitivity response in the host, and salicylic acid is known as its signal. In this study, the effect of plant inducers such as salicylic acid and jasmonic acid on cucumber viral disease with cucumber mosaic virus, CMV and the expression of some defense genes were investigated. Treatments included plants treated with CMV, salicylic acid (with a concentration of 1.5 mmol), jasmonic acid (with a concentration of 1.5 mmol), as well as salicylic acid and jasmonic with CMV. The results of this study showed that the maximum severity of CMV-induced disease was observed in plants treated only with CMV (68.85%). In the treatment of salicylic acid and jasmonic acid with CMV, the severity of symptoms was significantly reduced (10.23%). Then, the effect of these treatments on the expression of four genes Peroxidase (POX), Catalase (CAT), Superoxide Dismutase (SOD) and Phenylalanine Ammonialyase (PAL) was investigated. The results showed that the expression of these genes in treated plants had an upward trend until the ninth day after treatment. But this upward trend was much less observed in control plants (treated with water and virus). The highest level of gene expression in the studied enzymes compared to the control plant was related to the catalase enzyme (401.7 times), followed by peroxidase enzymes (266.8), superoxide dismutase (152.7) and phenylalanine ammonialyase (101.8). According to these results, salicylic acid and jasmonic acid, increased plant resistance to CMV and reduced the symptoms of the virus in cucumber plant by inducing plant defense mechanisms.

    Keywords: Cucumber mosaic virus, Salicylic acid, Jasmonic acid, Gene expression
  • Shahnam Azizi Dargahlou, Mohammad Ahmadabadi*, Rana Valizadeh Kamran Pages 225-236

    Bovine chymosin enzyme is one of the most commonly used enzymes in the dairy industry. The production of this enzyme from its natural source does not meet the needs of this huge industry. The production of recombinant bovine chymosin in plants can be a good alternative to native enzyme. Insertion and expression of foreign genes in plants can occur in the nucleus and chloroplast organelles. The expression of foreign genes in eukaryotic heterologous hosts can be increased by optimizing its codons as well as translocation of the heterologous protein after expression to encapsulated organs such as chloroplasts. In this study, codons of the bovine prochymosin gene were optimized to be suitable for expression in the nucleus and chloroplasts of tobacco plants. After optimization, the CAI index of this gene for nucleus and chloroplasts was 0.929 and 0.947, respectively. The optimized sequence was cloned in the pUC57 basic vector after artificial synthesis, and was confirmed by sequencing. The function of the synthesized gene was confirmed by expression in E. coli and milk coagulation test. To provide a suitable expression vector for gene transfer to the plant genome, the GFP gene was replaced by the prochymosin gene in the p35S-TP-GFP expression vector. This vector is suitable for gene transfer by gene gun method, and with the presence of chloroplast signal peptide, it causes protein accumulation in chloroplasts. The gene was also replaced with the GUS gene in the pBI121 vector, which is suitable for gene transfer by the Agrobacterium method. The recombinant vectors constructed in this study can be used to effectively transfer and express this industrial enzyme in plants.

    Keywords: Milk coagulation enzyme, Codon preference, Recombinant chymosin, Expression vector
  • Maryam Ehsasatvatan, Bahram Baghban Kohneh Rouz*, Ashraf Gholizadeh, Hamideh Ofoghi, Dariush Shanehbandi Pages 237-252

    Optimization of the effective parameters in the biolistic method for high-performance DNA transferring into the chloroplasts without tissue damage is a necessary requirement for developing transplastomic plants. Due to the relative similarity of the physical barriers at the entry of microcarriers into the nucleus and chloroplasts, the nuclear gus reporter gene is usually used, but the physical and biological parameters involved in plastid engineering have not been directly reported. In this study, to optimize gene transfer to tobacco chloroplasts, some parameters such as microcarrier type, DNA concentration, helium accelerating pressure, leaf arrangement and shooting distance, and pretreatment duration of explants before bombardment were investigated. After transferring the chloroplast's vector to explants, regeneration of transplastomic plants was performed in a selection medium containing 500 mg/l spectinomycin. The highest number of transplastomic plants (2.5 plants per bombardment) was obtained with Tungsten particles with a diameter of 0.7 μm, with 1 μg DNA/shooting, accelerating helium pressure 1100 psi, shooting distance of 6 cm and 24h pre-treatment period. Homoplasmic plants were obtained after three re-regeneration periods at the presence of both strepto/spectinomycin antibiotics. Molecular confirmation of the correct insertion of expression cassette at the targeted place of the genome and the confirmation of homoplasmy were performed using PCR analysis and southern blotting. Maternal inheritance of the transferred genes into the chloroplasts was confirmed by green and albino seedlings resulted from seed germination, product of reciprocal crosses between control and transplastomic tobacco plants.

    Keywords: Chloroplast, Particle bombardment, Tobacco, Transplastomic, Tungsten
  • Mina Beigzadeh, Mahdi Davari*, Nemat Hedayat-Evrig Pages 253-265

    Among the various diseases that threaten the green space plants, the Fusarium genus is of great importance. Due to time consuming, requiring high expertise and low reliability in the morphological methods, it would be recommended to use species-specific primers for identification of Fusarium species as a fast and cost-effective method without need to sequencing that could be easily used to identify the genus and species of Fusarium. In this study, in order to molecularly confirming of Fusarium isolates associated with Ash, Black locust and Populus decline, and turfgrass yellowing, in addition to verifying species-specific primers with standard isolates, Fusarium isolates obtained from Ardabil’s green space plants were identified using these specific primers by PCR. Totally, the 24 isolates belonging to F. solani using fFuso1 and rFuso2, 11 isolates belonging to F. oxysporum species using CLOX1-F and CLOX2-R primers, 10 isolates belonging to F. acuminatum species with using FAC-F and FAC-R primers, 8 isolates belonging to F. equiseti were identified using FEF1 and FER1 primers and 8 isolates belonging to F. graminearum were identified using FgCTPSf024 and FgCTPSrR306 primers. These primers did not react with isolates belonging to other Fusarium species. Also, the sequencing and phylogenetic analysis results lead to identify 2 and 1 isolates as F. solani and F. redolens, respectively.

    Keywords: Fusarium, Trees decline, Turfgrass yellowing, Specific primers, TEF 1
  • Maryam Nadimi, MohammadAli Zia, Mahboobeh Madani*, Pegah Shakib Pages 266-274

    Germanders with the scientific name of Teucrium polium has antimicrobial properties and has long been used in traditional medicine to treat many infections. The aim of the present study is to investigate the antifungal properties of methanolic extract of Teucrium polium against different Candida species. Briefly, after collecting from Borujen hills in Isfahan province in 2011 and preparing isolates of Candida albicans (NCPF 3153, ATCC 1677), Candida cruzi (CBS 537) and Candida globrata (CBS 2175), the extraction process was performed by soxhlet apparatus. Then the antifungal activity of methanolic extract of Teucrium polium was evaluated by well and disk agar diffusion method. Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum fungicide concentration (MFC) were determined. Data analysis was performed using SPSS 18 software using two-way analysis of variance (P <0.001). In the well and disk diffusion method, all concentrations of methanolic extract of Teucrium polium had an inhibitory effect on Candida albicans (NCPF 3153) and Candida cruzi species. The lowest inhibitory concentration (MIC) of methanolic extract of Teucrium polium on Candida albicans NCPF 3153 and ATCC 1677, Candida glabrata, and Candida cruzi isolates were 6.25, 6.25, 12.5, and 0.78 mg/ml, respectively. The lowest fungicide concentration (MFC) against both Candida albicans tested was 12.5, on Candida glabrata and Candida cruzi were 25 and 1.56 mg/ml, respectively. According to the results, methanolic extract of Teucrium polium plant had significant inhibitory activity against different species of Candida.

    Keywords: Teucrium polium, Candida, Antifungal effect, Methanolic extract
  • Sara Hejri, Azam Salimi*, MohammadAli Malboobi, Foad Fatehi Pages 275-285

    Despite the significant benefits of transgenic crops, there is a general concern that if these crops, like their non-transgenic counterparts, are safe for human and animal nutrition. One way to investigate the food safety of these crops is to compare the molecular properties of transgenic crops with their natural parents as well as crops resulted from conventional breeding which have a history of safe use. This research pursued to determine whether the set of changes that occurred in the two transgenic events of rhizomania-resistant sugar beet is comparable to the parental non-transgenic plants and was within the range of natural changes? Whether genetic engineering led to the generation of compounds that are not safe for humans and animals? Investigations have shown that proteomic alterations in both transgenic lines were minimal and within the range of natural variations. Metabolomic changes in a selected S6 event were very low while there were remarkable alterations in the metabolome of S3 event, although these were within the range of natural deviations too.

    Keywords: safety assessment, proteome, sugar beet, transgenic plants, metabolome
  • Niloofar Dadashzadeh, Maghsoud Pazhouhandeh*, Rana Valizadeh Kamran Pages 286-298

    In order to provide the nutritional needs of the people and increase productivity in agriculture and gain high crop yields from existing cultivable lands while controlling pests and diseases, has led agricultural experts to use plant breeding methods and as the traditional methods are time consuming, therefore, with the help of genetic engineering, they have sought to transfer genes to plants to increase crop yield by creating resistance to pests and diseases and a variety of abiotic stresses. The engineered plants are called Genetically Modified Organisms (GMOs) or recombinant plants. On the other hand, some believe that man-made transgenic plants may be harmful and problematic for humans, and there are concerns in this regard in society. In many cases, products on the market are considered transgenic without sufficient reason. Obviously, it is possible to use genetic engineering to create transgenic plants with genes that are harmful and dangerous to humans for the purpose of bioterrorism. Therefore, field study and transgenicity of various products available in the market is necessary with the help of biotechnological and precise molecular methods. For this purpose, sampling (more than 100 samples) of different agricultural products from markets, fruit gardens and vegetable fields of different cities of East and West Azerbaijan in Iran was performed. After DNA extraction with CTAB buffer, their quantity and quality were evaluated and their functionality was confirmed by testing on the conserved house-keeping Actin gene. Four genes, a promoter and a terminator, common in plant transformation, were selected and their sequences were obtained from the NCBI and specific primers were designed for them. DNAs were used for PCR on these target genes. Their PCR results showed that the Cry, Hyg and Bar genes and the 35S promoter sequence and the Nos terminator sequence were not present in any of the samples. Among 112 tested samples, NptII gene was detected in 13 samples. This diagnosis alone cannot be a reason for the transgenicity of these samples, because this gene is also present in E. coli, and if a sample is infected or contaminated with it, when DNA is extracted, its genetic material is also extracted and shows positive in PCR test on bacterial DNA. The results of this study showed that, contrary to popular belief, the products on the market are not transgenic and people can consume them safely.

    Keywords: Genetic Engineering, PCR, Transformation, Transgenic plant
  • Sayyed-Elyass Mortazavi*, Amir-Bahram Moradi Pages 299-310

    Risk assessment for a transgene is one of the key steps in the genetic transformation. In order to use cryIAc gene in production of transgenic plants, a library and in-silico research was performed to confirm the safety of the gene product for human consumption, animal feed and the environment. In the first step, the molecular mechanism of action of the CryIAc protein and its specific receptors in the midgut cells of the target organism was explored. Digestibility of the protein in the stomach and intestine liquids have been investigated based on the peer reviewed documents. It was demonstrated that the CryIAc protein could be completely digested in the stomach liquid of vertebrates, especially mammalians including the human. It was shown that addition of the pure protein into the animal diets did not result to any abnormalities in the growth pattern and also blood histochemistry of the experimental animals. Also, whole plant assays using the different diets contained the transgenic and non-transgenic plant materials in different experimental animals was discussed. These experiments did not result to any differences between the groups. Possibility of the toxic effect of the CryIAc protein was investigated via in-silico tools. The results did not show any similarity between the known toxic protein and the CryIAc protein. Allergenicity of the CryIAc protein was assessed in-silico in different ways. It was proven that there were any similarities between the protein and the other known allergens. At the end, the persistency of the CryIAc protein in the soil was explored. Since the different experiments on exposure of the pure protein or the transgenic plant tissues into the environment proved that the CryIAc protein is degraded easily in the soil, it could be concluded that the CryIAc protein is an environmental friendly protein. Eventually, the final conclusion is that the CryIAc protein is a safe protein for human consumption, animal use and the environment, and could be used safely in genetic engineering programs.

    Keywords: Biosafety, genetic engineering, CryIAc protein, toxicity, allergenicity
  • Ehsan Hasanvand, Samira Pakbaz* Pages 311-320

    Viruses are the amazing particles in nature that is designed to reproduce with a minimal genetic set. This vital process is very complex and requires the time and coordinated activities of a number of virus and host proteins. In order to the genome packaging, the virus protein subunits interact with each other and with viral nucleic acids. The general principle in packaging is the interaction between the structure of coat protein and a specific signal in RNA. Replication of +ssRNA viruses and their nucleocapsid assembly occurs in the cytoplasm and requires Pro-Pro and Pro-RNA interactions. The packaging process in them is spontaneous and does not require ATP. The interaction between the coat protein subunits and the genomic RNA is controlled by a unique structure in the sequence that is highly desired to interaction with the coat protein. The presence of these unique structures in the viral nucleic acid, called the packaging signal or OAS (origin of assembly sequence), causes viral nucleic acid to be distinguished from other cellular RNA molecules in the region which assembly takes place. General knowledge of the precise mechanisms of viruses, the configuration and aggregation of viruses, and the packing of their genomes that lead to the formation of stable viral structures is an important prerequisite for understanding the overall biology of viruses.

    Keywords: Assembly, Coat protein, Nucleic acid, Packaging, Virus