فهرست مطالب

Iranian Journal of Genetics and Plant Breeding - Volume:10 Issue: 1, Apr 2021

Iranian Journal of Genetics and Plant Breeding
Volume:10 Issue: 1, Apr 2021

  • تاریخ انتشار: 1400/01/12
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سعید نواب پور*، داریوش عبادی الماس، مریم پاکدل صفحات 1-9

    در چند دهه اخیر معضل آسیب لایه اوزون منجر به انجام مطالعات در واکنش گیاهان عالی به پرتو فرابنفش شده است. خلای لایه اوزون درناحیه استراتوسفیک جو زمین منجر به افزایش نفوذ پرتو فرابنفش در محدوده طول موج 280 تا 320 نانومتر می گردد. این امر ضرورت و اهمیت مطالعه اثر پرتو فرابنفش بر گیاهان و سازوکار واکنش گیاه را افزون می نماید. اگر چه تاثیر پرتو فرابنفش بر گیاهان از نظر فیزیولوژیک بخوبی شناخته شده است، با این حال اطلاعات محدودی در سطح سلولی و مولکولی در این خصوص وجود دارد. تحقیقات اخیر از اثر پرتو فرابنفش بر فرایندهای مهم فیزولوژیک نظیر فتوسنتز و بیان برخی ژن ها گزارش می نماید. به هر حال تعداد محدودی ازاین تحقیقات در زمینه واکنش اندام زایشی به پرتو فرابنفش بوده است. هدف از این پژوهش ارزیابی اثر پرتو فرابنفش بر تولید رادیکال های فعال اکسیژن و تاثیر آن بر سیستم واکنش دفاعی در زمان جوانه زنی لوله گرده در گیاه کلزا است. نتایج نشان داد که با افزایش شدت پرتو فرابنفش سرعت جوانه زنی لوله گرده کاهش یافت. در این راستا غلظت یون سوپراکسید و پراکسید هیدروژن افزایش یافت، که منجر به بالا رفتن میزان پراکسیداسیون چربی ها شد. همچنین میزان فعالیت آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و پراکسیداز با افزایش شدت پرتوتابی، کاهش یافت. افزایش غلظت رادیکال های فعال اکسیژن و پراکسیداسیون چربی ها همراه با کاهش فعالیت آنزیم های دفاعی می تواند دلیل موجهی بر روند کاهش سرعت جوانه زنی لوله گرده باشد.

    کلیدواژگان: کلزا، جوانه زنی لوله گرده، رادیکال های فعال اکسیژن، پرتو فرا بنفش
  • ابراهیم حمیدش، جعفر احمدی*، صدیقه فابریکی اورنگ، بهروز واعظی صفحات 11-30
    این مطالعه با هدف بررسی تنوع ژنتیکی 140 لاین پیشرفته جو از نظر عملکرد و همچنین ادغام چند صفت مهم مورفولوژیکی برای ارزیابی بهترین ژنوتیپ با استفاده از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل (SIIG) و شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل تعدیل یافته (ASIIG) برای معرفی و کشت لاین های مناسب در شرایط دیم انجام شدند. بیشترین ضریب تغییرات مربوط به نوع سنبله، سطح برگ پرچم، تعداد بذر در سنبله، طول پدانکل، عرض برگ پرچم و قدرت رشد اولیه بود. رگرسیون گام به گام نشان داد که قدرت رشد اولیه، وزن هزار دانه، نوع سنبله، تعداد روز تا ظهور سنبله، ارتفاع بوته، تعداد دانه در سنبله و طول برگ پرچم مهم ترین مولفه ها هستند که بر عملکرد در شرایط دیم تاثیر می گذارند. نتایج SIIG نشان داد که لاین های 4، 43، 47، 40، 70، 96، 137، 3، 57 و 45 بهترین لاین ها با بالاترین مقادیر SIIG بودند. شاخص SIIG همه لاین ها را به هفت گروه تقسیم کرد؛ میانگین عملکرد دانه لاین ها در گروه های I و II بیشتر از میانگین عملکرد ارقام شاهد و سایر گروه ها بود. مقدار ASIIG برای لاین 47، 907/0 بود که به عنوان ژنوتیپ اصلی ایده آل در نظر گرفته شد. لاین های 3، 4، 43، 45، 21، 96، 137، 40 و 54 به دلیل دارا بودن مقادیر ASIIG بالا و فاصله نزدیک از ژنوتیپ ایده آل اصلی در رتبه های بعدی قرار گرفتند. همچنین طبق نمودارهای ASIIG، لاین های 47، 3، 43، 45، 137، 96 و 40 در چارک ایده آل قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: تنش خشکی، تنوع ژنتیکی، PCV، رگرسیون گام به گام، مدل TOPSIS
  • فوزیه مقدمی، رامین حسینی* صفحات 31-37

    سویه های مختلف یک کشت باکتریایی می توانند بر اثر کشت های مکرر دچار تغییرات فنوتیپی شوند. این تغییرات اکثرا سبب کاهش یا از دست رفتن قدرت متابولیکی باکتری و نهایتا منجر به کاهش راندمان تولید می گردد. هدف از این مطالعه پرداختن به این سوال بود که آیا می توان در یک سویه تغییر یافته از Gluconobacter که تولید کوآنزیم Q10 در آن کاهش یافته است را به سطح بالاتر بازگرداند؟ سویه اصلی مورد بررسی در این پژوهش Gluconobacter japonicus FM10 نام داشت که سویه FM20 از آن به دست آمد. سویه FM20 سویه ای تغییر یافته ای بود که توانایی آن در تولید کوآنزیم Q10 طی چندین پاساژ کاهش یافته بود. سویه FM30 نیز از طریق محدود کردن اکسیژن موجود در محیط کشت از سویه FM20 بدست آمد. مقدار کوآنزیم Q10 تولید شده توسط هر سه سویه و نیز فعالیت گلیسرول دهیدروژناز و سوربیتول دهیدروژناز اندازه گیری شد. تولید کوآنزیم Q10 در سویه FM30 که در شرایط کمبود اکسیژن قرار گرفته بود چند برابر (3/6 میلی گرم در لیتر) سویه تغییر یافته یا FM20 (8/0 میلی گرم در لیتر) و حتی سویه اصلی یا FM10 (7/2 میلی گرم در لیتر) بود. همچنین، فعالیت گلیسرول دهیدروژناز و سوربیتول دهیدروژناز در سویه FM30 بیشتر از سایرین بود (به ترتیب 66/0 و 52/0 میلی گرم بر واحد). می توان نتیجه گرفت که با استفاده از برخی راهکارها می توان پتانسیل متابولیک سویه های تغییر یافته را بازیابی کرد. برای باکتری کاملا هوازیGluconobacter ، محدود کردن اکسیژن ممکن است راهکار مناسبی جهت بازیابی توانایی تولید کوآنزیم Q10 باشد.

    کلیدواژگان: Gluconobacter، کوآنزیم Q10، تغییر یا variation، دهیدروژناز، مقاوم به حرارت
  • مهسا توکلی، امیر موسوی*، کمال الدین حق بین صفحات 39-46
    این مقاله نخستین گزارش کاربرد نشانگرهای آی.اس.اس.آر جهت ارزیابی تنوع ژنتیکی در گیاه آرنبیا پولچرا است. از آنجایی که سرعت تقسیم سلولی و تکثیر در این گیاه باارزش کم است، دستیابی به زیست توده، نیازمند تامین فناوری و راکارهایی است که بتواند بقای کالوس را تضمین نماید. مطالعه حاضر به منظور بررسی تنوع ژنتیکی در دو نمونه کشت درون شیشه ای گیاه دارویی آرنبیا پولچرا، شامل کالوس های جدید (یک ماهه) و کالوس قدیمی (چهار ساله) در مقابل بذر این گیاه با استفاده از نشانگر آی.اس.اس.آر انجام شده است. 79 باند توسط ده آغازگر آی.اس.اس.آر تولید شد. هتروزیگوتی کل مورد انتظار (He)، 028/0 محاسبه شد. بیشترین مقدار هتروزیگوتی مربوط به نمونه بذر بوده (054/0) که بیشترین تعداد آلل های مختلف و موثر و شاخص شانون را نیز به خود اختصاص داده است. تجزیه خوشه ای به صورت دندوگرام برای نشان دادن پایداری ژنتیکی نمونه ها انجام شد. درختچه UPGMA ، نمونه ها را در دو گروه اصلی تفکیک کرد و تجزیه به مولفه های اصلی (PCoA)  این خوشه بندی را تایید کرد. اولین خوشه اصلی شامل بذور و خوشه دوم شامل کالوس های جدید و قدیمی بود. گرچه تصور می شد تغییرات مورفولوژیکی کالوس های آرنبیا پولچرا می تواند ناشی از تنوع سوماکلونال حاصل از واکشت های متوالی باشد، اما نتایج نشان داد کالوس های جدید و قدیمی در یک گروه قرار گرفته اند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که تغییرات مورفولوژیکی کالوس های قدیمی و جدید می تواند ناشی از عوامل محیطی یا تغییرات اپی ژنتیک باشد اما مستقیما به دلیل تنوع سوماکلونال نبوده است.
    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، نشانگرهای آی.اس.اس.آر، تنوع سوماکلونی، واکشت های متوالی، کشت بافت
  • شهلا اتابکی، شهرام پورسیدی*، سارا السادات راه پیما، ایرج توسلیان صفحات 47-58
    نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی (Fe3O4-NPs) کاربردهای وسیعی را در بخش های کشاورزی، دارویی و غذایی ارایه می کنند. در این کار Fe3O4-NPs با استفاده از یک رویکرد دوستدار محیط زیستی تولید در ریشه مویین، فیتوسنتز شدند. Agrobacterium rhizogenesis، سویه A4 برای القای ریشه های مویین گیاه Nepeta bornmuelleri، در ریزنمونه های برگ استفاده شد. علاوه بر این، فیتوسنتز Fe3O4-NPs با استفاده از طیف سنجی مریی- فرابنفش، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا (HRTEM)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، پراکندگی نور دینامیکی (DLS)، و تجزیه و تحلیل گرما وزنی (TGA) تایید و توصیف شدند. نانوذرات با اندازه کمتر از 20 نانومتر در تجزیه و تحلیل FESEM خوشه بندی شدند. نانوذرات با اندازه 20-100 نانومتر در آنالیز TEM و HRTEM خوشه بندی شدند. الگوی XRD پیک در 35.28 درجه نشان می دهد. در آزمایش FTIR، آمین ها، آلکان ها، کربونیل ها، فلوریدها و الکل ها به عنوان مولکول های آلی درگیر در سنتز نانوذرات شناسایی شدند. بر اساس تجزیه و تحلیل DLS، اندازه متوسط نانوذرات در محیط مایع حدود 53.39 نانومتر بود. بر اساس تجزیه و تحلیل TGA، نانوذرات 82 درصد وزن خود را در دمای بالای 700 درجه سانتیگراد حفظ کردند. تجزیه و تحلیل TGA نشان داد که کاهش وزن نانوذرات سنتز شده در ریشه های مویین کمتر از نمونه های مشابه تولید شده در نواحی هوایی عصاره های گیاهی بود. در عصاره ریشه مویین، میانگین 1.8 سینیول با کروماتوگرافی گازی اندازه گیری شد، که حدود 0.001 درصد بود.
    کلیدواژگان: نانو بیوسنتز، نانوذرات Fe3O4، عصاره ریشه مویین، Nepeta bornmuelleri
  • بولاجی زلوقرین صالحو*، کریستیانا اورئولووا اوکه، برنارد اودی اهیریم، دیکسون جونیور نوسو، اوپیمی سعید کولاوله، اوبوکوهوو بنسون آپویور، مریم آلفا کبارایینی، سونکانمی توکونبو گبادیان، آدیجا ابولوره اجادی، محمد ثانی صلاحو، اولوواگبنگا فولوسو آجای، اوباسولا باباتونده اولانیان، عطاهیرو محمد تانیمو صفحات 59-77
  • برزو یوسفی*، خسرو شهبازی، حسن خمیس، آبادی، محمد قیطوری، هوشمند صفری صفحات 79-90
    گل محمدی (Rosa damascena Mill.) یک گونه با اسانس ارزشمند است که محصولات مختلف آن در صنایع غذایی، آرایشی و بهداشتی و دارویی کاربرد فراوانی دارد. این گیاه در نقاط مختلف دنیا می روید و کشت می شود. در این تحقیق 15 ژنوتیپ مختلف گل محمدی از مناطق مختلف ایران در قالب طرح بلوک-های کامل تصادفی با 3 تکرار و 3 بوته در هر پلات کشت شدند. طی دو سال زراعی، صفات مورفولوژیکی، عملکرد گل و اجزای عملکرد اندازه گیری و محاسبه شد و پس از استخراج اسانس با استفاده از سیستم کلیونجر اصلاح شده بر اساس فارماکوپه بریتانیا (1993)، محتوای اسانس (درصد) و عملکرد اسانس محاسبه شد. داده ها با استفاده از تجزیه واریانس، آزمون دانکن در سطح 5 درصد، تحلیل خوشه ای، تجزیه به مولفه-های اصلی (PCA) و برآورد ضرایب همبستگی پیرسون مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که بین سال ها و ژنوتیپ ها برای تمامی صفات به جز درصد اسانس تفاوت معنی داری وجود داشت. بیشترین عملکرد گل تازه (8/7383 کیلوگرم در هکتار) در ژنوتیپ فارس1 و سپس 6016 کیلوگرم در هکتار در ژنوتیپ اصفهان5 و کمترین آن (1/2566 کیلوگرم در هکتار) در ژنوتیپ لرستان1 به دست آمد. بیشترین مقدار درصد اسانس به ترتیب در ژنوتیپ های کرمانشاه 9 (048/0 درصد) و اصفهان 9 (044/0 درصد) و کمترین آن در فارس 1 (024/0 درصد) به دست آمد. بیشترین عملکرد اسانس به مقدار 25/2 کیلوگرم در هکتار در اصفهان 5 و 18/2 کیلوگرم در هکتار برای اصفهان9 حاصل شد و کمترین آن به ترتیب در ژنوتیپ لرستان1 به مقدار 82/0 کیلوگرم در هکتار و آذربایجان غربی (92/0 کیلوگرم در هکتار) مشاهده شد. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ ها را در چهار گروه طبقه بندی کرد. در تجزیه خوشه ای، فارس 1 بیشترین عملکرد گل و اصفهان 8 بیشترین عملکرد اسانس را نشان دادند.
    کلیدواژگان: اجزای عملکرد، اسانس، تجزیه چند متغیره، تنوع ژنتیکی، صفات مورفولوژیکی، گل محمدی
  • نیلوفر جلوه گر، سید مهدی میری*، خداداد مصطفوی، عبدالله محمدی صفحات 91-100
    گونه .Lepidium spp (Brassicaceae) گیاهانی علفی هستند که در سراسر جهان رشد می کنند و به عنوان سبزی، غذای گیاهی یا گیاه دارویی به حساب می آیند. تنوع ژنتیکی و ساختار ژنتیکی 22 جمعیت Lepidium شامل 3 گونه (L. sativum، L. draba و L. latifolium) از ایران با استفاده از 14 نشانگر Start Codon Targeted (SCoT) ارزیابی شد. درصد پلی مورفیسم بالا (98.4%)، محتوای اطلاعات چندشکلی (0.35) و باندهای چندشکلی (4.5) نشان دادند که نشانگرهای SCoT برای تجزیه و تحلیل تنوع ژنتیکی در گونه های Lepidium قابل اعتماد هستند. میانگین قدرت تفکیک (Rp)، شاخص نشانگر (MI) و نسبت چندشکلی موثر (EMR) به ترتیب 5.0، 1.6 و 4.4 بود. بیشترین درصد جایگاه چندشکلی (92.2%)، تنوع ژنی Nei (0.35) و شاخص شانون (0.51) در L. sativum مشاهده شد. بر اساس تجزیه و تحلیل واریانس مولکولی (AMOVA)، تنوع ژنتیکی درون گونه (88.0٪) بیشتر از بین گونه ها (12.0٪) بود. علاوه بر این، بیشترین شباهت بین L. draba و L. latifolium (94/0 = r) مشاهده شد. سطح بالایی از جریان ژنی در جمعیت های Lepidium (Nm = 2.65) یافت شد، که توسط تجزیه خوشه ای همسایه (NJ)، تجزیه مختصات اصلی (PCoA) و تجزیه ساختار، که می تواند تفکیک ضعیف بین کونه های Lepidium را نشان دهد، تایید شد. تجزیه خوشه NJ جمعیت های Lepidium را به سه گروه تقسیم کرد، و گروه بندی جمعیت ها به طور کلی با منشاء آنها مطابقت داشت. این تحقیق اولین مطالعه ای است که مناسب بودن نشانگرهای SCoT را در تنوع ژنتیکی گونه های Lepidium بررسی و اثبات می کند. اطلاعات تجزیه و تحلیل ژنتیکی ارایه شده در اینجا برای برنامه های اصلاح نژاد و حفظ ژرم پلاسم در گونه های Lepidium مفید خواهد بود.
    کلیدواژگان: جمعیت، تیره کلم سانان، تجزیه کلاستر، تنوع ژنتیکی، نشانگرهای مولکولی
  • بتول حسین پور*، محمدرضا بختیاری زاده، حامد یوسف زاده، حمید بینا صفحات 101-106
    سرمازدگی بهاره از عوامل محدود کننده تولید میوه در درختان میوه سنگی به خصوص بادام است بنابراین غربالگری و اصلاح درختان میوه متحمل به سرمازدگی بهاره امری ضروری است. در بین نشانگرهای ملکولی، نشانگر های SSR که از EST ها مشتق شده اند در برنامه های اصلاحی مطلوب تر هستند. در تحقیق قبلی، گل های باز یک ژنوتیپ متحمل به سرمازدگی بهاره تحت تنش سرما آزمایش شدند و ترانسکریپتوم گلهای باز تحت شرایط سرما و کنترل با استفاده از تکنولوژی توالی یابی آنالیز گردید. تعداد 63218 توالی تولید شده با استفاده از نرم افزار SSR-Locator آنالیز گردید. در نتیجه، 2680 SSR و 2601 توالی حاوی SSR شناسایی شد. در یازده توالی، بیش از یک EST-SSR وجود داشت. در بین EST-SSRs ، پنج موتیف تکرارشونده متفاوت شناسایی شدند که بیشترین فراوانی ها به ترتیب مربوط به دی-، تری، پنتا- ، هگزا و تترا نوکلیوتیدها بودند. بررسی ما نشان داد که بیشترین موتیف های دی نوکلیوتیدی از نوع TA/TA و GA/TC بودند و موتیف های GAA و ACC و ACC بیشترین موتیف ها یتری نوکلیوتیدی بودند. آنالیز آنتولوژی ژنها نشان داد که بیشتر SSR های حاوی موتیف های تری نوکلیوتیدی در تنظیم رونویسی، تنظیم فرایندهای بیوسنتز سلولی، تنظیم بیان ژن، تنظیم فرایند سلولی و پاسخ به تنش و محرک ها نقش دارند. مطالعه حاضر اولین گزارش در مورد شناسایی SSR ها در گل های باز بادام می باشد.
    کلیدواژگان: بادام، گل باز، سرمازدگی، SSR، توالی یابی RNA
  • زهرا السادات قائمی راد، سعید رضا وصال*، نادعلی بابائیان جلودار، نادعلی باقری صفحات 107-115
    تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید محصول صیفی جات در مقیاس جهانی است. هدف این مطالعه در وحله نخست، مقایسه پاسخ به تنش خشکی در دو ژنوتیپ متمایز هندوانه بذری (C6 و C12) با استفاده صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی بود. همچنین بیان ژن های کلیدی و موثر در تحمل به خشکی (CLsHSP18.1A و CcNAC2) به روش نیمه کمی RT-PCR بررسی شد. بالاترین غلظت پرولین به میزان 93/9 میکرومول بر گرم وزن تر برگ در C6 (ژنوتیپ متحمل) پس از پنج روز از اعمال تنش رخ داد. مقدار مالون دی آلدیید (MDA) و نشت الکترولیت در C12 (ژنوتیپ حساس) به طرز معنی داری بیشتر از ژنوتیپ دیگر بود. در C6 تنش خشکی منجر به افزایش 5/2 برابری بیان ژن CLsHSP18.1A در مقایسه با شاهد شد (05/0 ≥p)، اما در C12 (ژنوتیپ حساس) بیان همین ژن 4/1 برابر نسبت به شاهد خود کاهش نشان داد. ارزیابی نیمه کمی بیان ژن CcNAC2 در هر دو ژنوتیپ بویژه در C6، حاکی از افزایش حداکثری آن پس از دو روز از اعمال تنش خشکی بود. همچنین چهار روز پس از تنش بیان این ژن بصورت معنی داری کاهش یافت، با این حال، بیان آن در ژنوتیپ C12 نسبت به شاهد مربوط اختلاف معنی داری نداشت. بطور کلی، سطوح بیان هردو ژن در ژنوتیپ متحمل به خشکی (C6) نسبت به ژنوتیپ حساس (C12) در تمام مقاطع زمانی اعمال تنش بیشتر بود. لذا به نظر می رسد احتمالا این دو ژن در مکانیزم های تحمل به خشکی هندوانه دارای نقش مهمی بوده و می توانند در اصلاح مولکولی تحمل به خشکی هندوانه مورد توجه باشند.
    کلیدواژگان: CLsHSP18.1A، CcNAC2، خشکی، بیان ژن، پرولین، هنداونه
  • نرگس مرادی، سید احمد سادات نوری*، علی فدوی، سید محمدمهدی مرتضویان، علی پاکدین پاریزی صفحات 117-127

    زنیان((Trachyspermum Ammi L) یکی از گیاهان دارویی مهم و بومی خاورمیانه و ایران می باشد که خاصیت آنتی بیوتیکی اسانس آن مربوط به درصد نسبتا بالای تیمول است. در این مطالعه امکان القای ریشه مویین در پیش آزمایشی با بررسی عوامل موثر بر بازده تراریختی شامل نوع ریز نمونه ، مدت زمان غوطه وری ،نوع محیط کشت انجام گرفت و سپس شرایط بهینه برایند پیش آزمایش، در آزمایش فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی، توسط هفت سویه اگروباکتریوم رایزوژنز(A3, A6, A7, 4404, AATCC15834, R1000, A4) در شش اکوتیپ منتخب زنیان(اردبیل، شیراز، اراک، سربیشه، قم و رفسنجان) با اندازه گیری صفات مورفولوژی مرتبط با ریشه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد تفاوت معنی داری بین اکوتیپ های مختلف از لحاظ میزان تحریک پذیری تولید ریشه مویین و همچنین بین سویه های باکتری از لحاظ القاء ریشه مویین وجود داشت، به طوری که بیشترین درصد ریشه مویین در اکوتیپ اردبیل القاء شده با سویه ATCC15834 (50 %) و کمترین درصد مربوط به اکوتیپ رفسنجان القا شده با سویه A6(10 %)می باشد. از بین صفات اندازه گیری شده بیشترین همبستگی مثبت و معنی دار بین صفات وزن خشک و وزن تر ریشه(r=0.95) ، درصد فراوانی ریشه و طول ریشه (r=0.80) مشاهده شد. بیشترین مقدار ترکیبات فنولی موجود در ریشه های مویین (240 میلی گرم بر گرم ماده خشک)، مربوط به اکوتیپ اردبیل تراریخت شده با سویه ATCC15834 بود. در این تحقیق اکوتیپ های شیراز و اردبیل به عنوان بهترین اکوتیپ ها و سویه های A4و ATCC15834به عنوان مناسب ترین سویه ها شناسایی شدند و برای مطالعات آینده پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: اگروباکتریوم رایزوژنز، فنول، همبستگی، Trachyspermum Ammi L
|
  • Saeid Navabpour *, Dariush Ebadi Almas, Maryam Pakdel Pages 1-9

    During the past few decades, the problems caused by the stratospheric ozone reduction has stimulated remarkable research on higher plant responses to UV-B radiation. Depletion of the stratospheric ozone layer is leading to an increase in ultraviolet-B (UV-B: 280–320 nm) radiation reaching the earth’s surface. This has raised interest in the possible consequences of increased UV-B levels on plant growth and development and the mechanisms underlying these responses. Although the effects of UV-B are now well characterized at the physiological level, little is known about the involved cellular and molecular mechanisms. Recent studies have shown that UV-B affects a number of important physiological processes, such as photosynthesis, through effects on gene expression. However, little research has addressed the reproductive biology of plants. The purpose of this study was to investigate the effects of UV-B radiation on reactive oxygen species (ROS) accumulation and antioxidant defense system in relation to germination and pollen tube growth of canola (Brassica napus L.). Our results illustrated that increased UV-B radiation decreased the pollen germination rate and tube length in vitro. Production of superoxide anion radical (O2•−) and hydrogen peroxide (H2O2) increased by UV-B radiation treatment, and their accumulation resulted in lipid peroxidation. The activities and gene expression of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) were decreased by enhanced UV-B radiation. The increased ROS and lipid peroxidation, as well as decreased antioxidant activities may be attributed to the effects of UV-B radiation on pollen germination and tube growth.

    Keywords: Brassica napus L, pollen germination, reactive oxygen species, UV-B radiation
  • Ibrahim Hemadesh, Jafar Ahmadi *, Sedigheh Fabriki-Ourang, Behrouz Vaezi Pages 11-30
    This study aimed to investigate the genetic diversity of 140 barley advanced lines, using Selection Index of Ideal Genotype (SIIG) and Adjusted Selection Index of Ideal Genotype (ASIIG) indicators for introduction and cultivation of suitable lines in rainfed conditions. The highest coefficient of variation was related to the type of spike, flag leaf area, seeds per spike, peduncle length, flag leaf width, and early growth vigor. The stepwise regression showed that the early growth vigor, 1000-seeds weight, spike type, days to heading, plant height, number of seeds per spike, and flag leaf length were the most critical components, which affect the grain yield under the rainfed conditions. The results of SIIG showed that lines 4, 43, 47, 40, 70, 96, 137, 3, 57, and 45 were the best lines with the highest SIIG values. The SIIG index divided all lines into seven groups; the average grain yield of lines in groups I and II were higher than the average grain yield of control cultivars and the other groups. According to ASIIG plots, lines 47, 3, 43, 45, 137, 96, and 40 were placed in the ideal quarter. Finally, the SIIG and ASIIG were compatible in selecting the best lines. ASIIG was more suitable for separating the ideal lines, because it participated all traits commensurate with their importance in the end product quantity and quality.
    Keywords: Drought stress, Genetic diversity, PCV, stepwise regression, TOPSIS model
  • Fouzieh Moghaddami, Ramin Hosseini * Pages 31-37

    Different strains of a bacterial culture can undergo phenotypic variation upon continuous passages. These changes often cause a reduction or loss of bacterial metabolic potential and ultimately lead to a decrease in production yield. The aim of this study was to address this question; is it possible to restore the reduced coenzyme Q10 production of a varied strain of Gluconobacter to a higher level? The main strain studied in this study was Gluconobacter japonicus FM10, from which the FM20 strain was obtained. FM20 strain was a varied strain whose ability on coenzyme Q10 production was reduced during some continuous passages. FM30 strain was obtained from FM20 strain by restricting the available oxygen. The amount of coenzyme Q10 produced by all three strains was measured. The activities of glycerol dehydrogenase and sorbitol dehydrogenase were also measured. The results showed that coenzyme Q10 production in FM30 strain that had been exposed to restricted oxygen was several times higher (6.3 mg/L) than the varied FM20 strain (0.8 mg/L), and even the original FM10 strain (2.7 mg/L). The investigation of the enzymes activities showed that glycerol dehydrogenase and sorbitol dehydrogenase activities of FM30 strain were higher than those of the others (0.66 and 0.52 U mg-1, respectively). It can be concluded that by using some strategies, the metabolic potential of some varied strains can be restored. For strictly aerobic bacteria, Gluconobacter, the oxygen restriction may be an effective strategy for the restoration of coenzyme Q10 production ability.

    Keywords: Gluconobacter, Coenzyme Q10, variation, Dehydrogenase, thermotolerant
  • Mahsa Tavakoli, Amir Mousavi *, Kamahldin Haghbeen Pages 39-46
    This is the first report on the analysis ISSR markers for assessing the genetic variation in Arnebia pulchra. As the rate of cell division and propagation in A. pulchra is very low, the achievement of biomass in this valuable plant requires techniques and strategies that can guarantee the survival of the callus. The present study was performed to investigate genetic variation in two in vitro culture samples of the medicinal plant A. pulchra including new (one month old) and old (four years old) calli versus seeds by Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) marker. In total, 79 bands were produced by 10 ISSR primers. The total expected heterozygosity (He) was calculated 0.028 and the greatest value was contributed to seeds samples (0.054) followed by old and new calli, respectively. The maximum values of different alleles (Na), effective alleles (Ne) and Shannon’s index were also observed in seeds. Cluster analysis was performed in the form of dendogram to indicate the genetic stability of the samples. UPGMA tree discriminated samples in two major groups and principal component analysis (PCoA) confirmed the clustering result. The first major cluster included seeds and the second involved new and old calli. Although it was thought that the morphological changes of A. pulchra could be due to the somaclonal variation caused by successive subcultures, however, the results indicated that the new and old calli were clustered in the same group. Therefore, it can be concluded that the morphological changes of the old and new calli could be due to environmental parameters or epigenetic changes but not directly due to somaclonal variation.
    Keywords: Cluster analysis, ISSR markers, Somaclonal variation, successive subculture, Tissue culture
  • Shahla Atabaki, Shahram Pourseyedi *, Sara Alsadat Rahpeyma, Iraj Tavassolian Pages 47-58
    Magnetic iron oxide nanoparticles (Fe3O4-NPs) offer numerous applications in agriculture, pharmaceutical, and food industries. In this study, Fe3O4-NPs were effectively phytosynthesized by environmentally friendly hairy root extracts. The A4 strain of Agrobacterium rhizogenesis was used to induce the hairy roots of Nepeta bornmuelleri. Leaves in N. bornmuelleri contain important ingredients such as 1, 8 cineol that is one of the most well-known secondary metabolites. The phytosynthesis of Fe3O4-NPs was verified and described by Ultraviolet-Visible spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), dynamic light scattering (DLS), and thermogravimetric analysis (TGA). The NPs were clustered with a size of less than 20 nm in FESEM analysis and 20-100 nm in TEM and HRTEM analysis. XRD pattern showed a peak of Fe3O4-NPs at 35.28° (220 nm). In the FTIR experiment, amines, alkanes, carbonyls, fluorides, and alcohols were detected as organic molecules involved in the synthesis of NPs. The average size of NPs in their liquid medium was about 53.39 nm, according to DLS analysis. According to TGA analysis, NPs maintained 82% of their weight at a temperature above 700 °C. According to the results of TGA study, Nepeta’s fast-growing hairy roots generated highly pure NPs. TGA analysis revealed that the weight loss of synthesized NPs in hairy roots was smaller than those identical samples produced in the extracts obtained from aerial parts of the plants. The 1, 8 cineol in the hairy root extracts measured by gas chromatography was found to be around 0.001%.
    Keywords: Fe3O4 nanoparticles, Hairy root extract, Nano-Phyto-synthesis, Nepeta bornmuelleri
  • Bolaji Salihu *, Christiana Oreoluwa Oke, Bernard Oddy Ehirim, Dickson Junior Nwosu, Opeyemi Saheed Kolawole, Obukohwo Benson Apuyor, Maryam Alfa Kabaraini, Sunkanmi Tokunbo Gbadeyan, Adija Abolore Ajadi, Mohammed Sani Salahu, Oluwagbenga Foluso Ajaye, Obasola Babatunde Olaniyan, Attahiru Muhammad Tanimu Pages 59-77

    Castor (Ricinus communis L.), besides being cultivated for its oil, its seed is used to prepare a food condiment (Ogiri). Ogiri is a highly proteinous fermented food condiment traditionally consumed in Nigeria and some other parts of Africa. In the present study, a step-wise selection was carried out for ideal genotypes that could be cultivated for the condiment in Nigeria. The trial was conducted based on the basic protocol for varietal release and registration in Nigeria. The trials were carried out on replicated plots from 2014 through 2019, using Randomised Complete Block Design. Selections were made from seventeen (17) large seeded castors based on yield performances, reaction to pests, nutrient contents, yield stability and farmers’ preference. Results showed that only eight, out of the 17 genotypes initially evaluated, performed above the norm in all the traits considered at the on-station assessments. The eight genotypes had appreciable seed yield (726.96 kg/ha to 1481.01 kg/ha), adequate seed oil content (29.11% to 39.60%), good nutrient contents, and tolerance to major insect pests and disease. Based on the stability assessment, two genotypes (Acc001 and Acc045) were identified as the most ideal for farmers’ participatory selection. The two genotypes recorded higher seed yields and stability across the locations. The on-farm performance appraisal revealed high farmers’ preference for the genotype Acc001 because of its higher yield and market value. The genotype Acc001 could be recommended for registration and release in Nigeria.

    Keywords: Castor Condiment, Farmers’ Preference, On-Farm Performance Appraisal, On-station Trials, Stability Assessment, Varietal Registration
  • Borzou Yousefi *, Khosrow Shahbazi, Hassan Khamis-Abady, Mohamad Gheitury, Hooshmand Safari Pages 79-90
    Damask rose is a valuable oil bearing species whose various products are widely used in food, cosmetics and pharmaceuticals. In this study, fifteen genotypes from different regions of Iran were cultivated in a randomized complete block design with 3 replications and 3 plants per plot. During two crop years, the morphological traits, flower yield and yield components were measured. The essential oils (EOs) extracted using a modified clevenger system according to British Pharmacopoeia (1993). The EO content (percentage) and EO yield were calculated for each of the R. damascena (DR) genotypes. The data were analyzed by univariate and multivariate analysis. The results showed a significant difference (p<0.01) between the years and the genotypes for all the traits except the essential oil percentage. The highest flower fresh yields (7383.8 kg.ha-1) were obtained in Fars1 and then 6016 (kg.ha-1) in Isfahan5 and the lowest yield (2566.1 kg) was obtained in LOR1. The highest content of EO (%) was obtained in Kermanshah9 genotype (0.048%) and in Isfahan9 (0.044%), respectively, and the lowest content of EO (%) was obtained in Fars1 (0.024%). The highest EO yields (2.25 kg.ha-1) were observed in Isfahan5 and (2.18 kg.ha-1) in Isfahan9, respectively, and the lowest EO yields was observed in Lorestan1 (0.81 kg.ha-1) and Azarbaijan-e-gharbi1 (0.92 kg.ha-1). The cluster analysis classified the genotypes into four group. The results of PCA showed that Fars1 had the highest flower yield and Isfahan8 had the highest EO yield.
    Keywords: EO, Genetic diversity, Morphologic traits, Rosa damascena Mill, Yield components
  • Niloufar Jelvehgar, Seied Mehdi Miri *, Khodadad Mostafavi, Abdollah Mohammadi Pages 91-100
    Lepidium spp. (Brassicaceae) are herbaceous plants grown worldwide and considered as vegetable, phytofood or medicinal plants. The genetic variation and genetic structure of 22 Lepidium (L.) accessions representing 3 species (L. sativum, L. draba and L. latifolium) from Iran were assessed using 14 Start Codon Targeted (SCoT) markers. A high polymorphism (98.4%), polymorphic information content (0.35) and polymorphic bands (4.5) indicated that SCoT markers are reliable for genetic variation analysis in Lepidium spp. Mean values of resolving power (Rp), marker index (MI) and effective multiplex ratio (EMR) were 5.0, 1.6 and 4.4, respectively. The highest percentage of polymorphic loci (92.2%), Nei’s gene diversity (0.35) and Shannon index (0.51) were observed in L. sativum. According to analysis of molecular variance (AMOVA), genetic variation within species was higher than between species. The highest similarity was found between L. draba and L. latifolium (r=0.94). A high level of gene flow was estimated in accessions of Lepidium species (Nm=2.65), which is further confirmed by neighbor-joining (NJ) cluster analysis, principal coordinates analysis (PCoA) and STRUCTURE analysis, that could reveal a poor separation between Lepidium species. NJ cluster analysis divided the Lepidium accessions into three groups, and the grouping of accessions was generally consistent with their origins. This study is the first to explore and prove SCoT markers suitability in genetic diversity of Lepidium spp. The genetic analysis information provided here would be helpful for breeding programs and germplasm conservation in Lepidium species.
    Keywords: Accession, Brassicaceae, Cluster analysis, Genetic diversity, Molecular markers
  • Batool Hosseinpour *, Mohammadreza Bakhtiarizadeh, Hamed Yousefzadeh, Hamid Bina Pages 101-106
    Spring frost injury is a major environmental limit for the productivity of stone fruits such as almond. Thus, it is important to screen and breed spring frost tolerant trees. Among molecular markers, SSR derived from EST sequences are more desirable for breeding programs. In our previous study, we employed a frost treatment for flowers of a frost-tolerant almond genotype at full blooming stage as the important phenological stage to study frost stress. The transcriptomes of the frost-treated and non-frost-treated flowers (after post-thaw period) were analyzed and compared by using next generation sequencing technology. A total of 63218 sequences were generated and analyzed using SSR-Locator. In total, 2680 SSRs were identified and 2601 of sequences contained SSRs. In 11 sequences, there was more than one EST-SSRs. Among the potential EST-SSRs, five types of the motifs were identified; di-nucleotide and tri-nucleotide had the highest frequencies followed by penta-nucleotide, hexa-nucleotide and tetra-nucleotide repeats. Our study revealed that di- and tri-nucleotide motifs are more frequent. TA/TA and GA/TC were the most abundant di-nucleotide motifs while GAA, AAC and ACC were common in tri-nucleotide SSRs. GO annotation showed that the top GO terms associated with SSRs containing tri-nucleotide motif were involved in the regulation of transcription, regulation of cellular biosynthetic processes, regulation of gene expression, regulation of cellular processes, response to stress and response to stimulus. Our study is the first report on SSR development for fully open flowers of a frost-tolerant almond genotype.
    Keywords: almond, frost, fully open flowers, SSR, RNA-seq
  • Zahra-Sadat Ghaemi Rad, Saeedreza Vessal *, Nadali Babaeian Jelodar, Nadali Bagheri Pages 107-115
    Drought stress is one of the most important limiting factors, decreasing the production of vegetable crops in the global scale. The aim of this study was initially to examine two extreme seeded watermelon genotypes (C6 and C12) using physiological and biochemical characteristics in response to drought stress. The expression of key genes against drought stress (CLsHSP18.1A and CcNAC2) were also investigated using RT-PCR in the same condition. The highest concentration of proline content occurred in C6 (tolerant genotype) with 9.93 µmol/g fresh leaf after 5 days water stress. Malondialdehyde (MDA) and electrolyte leakage were significantly higher in C6 during drought stress. The result of gene expression levels for CLsHSP18.1A and CcNAC2 indicated that there was a significant increase of expression in both genes in response to drought stress. In C6, drought stress after four days caused 2.5 fold up-regulation of CLsHSP18.1A compared with the control (p≤0.05), but in C12 (susceptible genotype), the expression decreased 1.4 fold compared to the relevant control. Semi-quantitative measurement of CcNAC2 expression in both genotypes showed that maximum up-regulations occurred after two days of stress with the highest level in C6. Furthermore, four days after stress, a significant decrease occurred in the expression of this gene in both genotypes, but there was not a significant expression difference between susceptible C12 and its relative control. Overall, the expression levels of both targeted genes were higher in tolerant (C6) than that of susceptible genotype (C12) in all time points of drought stress. It seems that these genes may play a role in mechanisms involving in the drought tolerance in watermelon which could be important in molecular breeding of drought tolerant watermelons.
    Keywords: CLsHSP18.1A, CcNAC2, Drought, Gene expression, proline, watermelon
  • Narges Moradi, Seyed Ahmad Sadat Noori *, Ali Fadavi, Seyed MohammadMahdi Mortazavian, Ali Pakdin Parizi Pages 117-127

    Ajowan (Trachyspermum Ammi L.) is one of the most important medicinal plants native to the Middle East and Iran. The antibiotic properties of its essential oils are related to the relatively high content of thymol. In this study, the possibility of hairy root production was investigated in a pre-experimental study considering many factors affecting transgenic efficiency, including explant type, immersion time, and the type of culture medium. Optimal conditions for the pre-experiment were set up based on the completely randomized design with seven Agrobacterium rhizogenes strains (A3, A6, A7, 4404, AATCC15834, R1000, A4) and six selected Ajowan ecotypes (Ardebil, Shiraz, Arak, Sarbishe, Qom, and Rafsanjan). The root-related morphological characteristics were measured to study the effect of main factors on the hairy root production and the bacterial strains in terms of hairy root induction. Based on the results, the highest percentage of hairy roots in Ardebil ecotype was induced by ATCC15834 strain (50%) and the lowest percentage was related to Rafsanjan ecotype induced by A6 (10%). The highest positive and significant correlation was observed in dry and wet weights (r=0.95), root frequency percentage and root length (r=0.80). The highest amount of phenolic compounds in hairy roots (240 mg/g dry weight matter) was associated with the Ardebil ecotype induced by strain ATCC15834. In this study, Shiraz and Ardebil ecotypes were identified as the best ecotypes, A4 and ATCC15834 strains as the most suitable strains, and suggested for future studies.

    Keywords: Agrobacterium rhizogenes, Correlation, Phenol, Trachyspermum Ammi L