فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 48، پاییز 1401)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 48، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/14
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مرتضی مفید بجنوردی، مهناز اقدسی*، محمد فاطمی صفحات 1-20
    هدف

    استفاده از الیسیتورها در کشت سلولی گیاهان یکی از مهم‎ترین روش‎ها جهت افزایش تولید  متابولیت های ثانویه است. کیتوزان بیوپلیمری است که از واحدهای D-گلوکزآمین ساخته شده و در دیواره سلولی قارچ‎ها و اسکلت خارجی بندپایان یافت می‎شود. القای پاسخ‎های دفاعی، افزایش فعالیت آنزیم‎های آنتی‎اکسیدان و مسیر فنیل‎پروپانوییدها، تجمع ترکیبات فنلی و فلاوونوییدها از جمله پاسخ های گیاهان به تیمار کیتوزان می باشد. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر کیتوزان بعنوان یک الیسیتور در افزایش تولید اسیدهای فنلی در سوسپانسیون سلولی کاهوی موجدار (Lactuca undulateLedeb) است.

    مواد و روش ها:

     ابتدا سوسپانسیون سلولی از کالوس‎های 45 روزه حاصل از قطعه جداکشت برگ کاهوی موجدار در محیط کشت MS 2/1 حاوی 1/0 و 1 میلی گرم در لیتر 2,4-D و Kin تولید شد. سپس اثر غلظت‎های مختلف کیتوزان (0، 50، 100 و 200 میلی گرم در لیتر) در بازه زمانی 24، 48 و 72 ساعت بر سوسپانسیون سلولی مورد بررسی قرار گرفت. بعد از برداشت نمونه‎ ها، درصد زنده‎مانی، مقدار فنل و فلاوونویید کل، شیکوریک اسید، کلروژنیک اسید، کافییک اسید و پراکسیداسیون لیپیدها و فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL) مورد بررسی قرار گرفت.

    نتایج

    داده های حاضر نشان داد که غلظت کیتوزان و مدت زمان تیمار عوامل تعیین کننده در مقدار ترکیبات فنلی ازجمله شیکوریک اسید در سوسپانسیون سلولی کاهوی موجدار است. مقدار شیکوریک اسید در تیمار 50 میلی‎گرم در لیتر کیتوزان پس از 24 ساعت نسبت به تیمار شاهد 8/2 برابر افزایش نشان داد. بیشترین مقدار کلروژنیک اسید و کافییک اسید پس از 24 و 48 ساعت تیمار با غلظت 200 میلی گرم در لیتر کیتوزان بدست آمد. بعلاوه نتایج حاضر بیانگر اثر تیمار کیتوزان بر افزایش فنل و فلاوونویید کل همراه با افزایش فعالیت آنزیم PAL بوده است. افزایش مقدار پراکسیداسیون لیپیدها و کاهش درصد زنده‎مانی سلول‎ها در غلظت‎های بالای کیتوزان نشان‎دهنده اثر منفی آن بر فعالیت سلول‏ها است.

    نتیجه گیری:

     نتایج حاضر نشان داد کیتوزان در غلظت‎های پایین سبب افزایش مقدار شیکوریک اسید در سوسپانسیون سلولی کاهوی موجدار شده که از آن می‎توان در صنایع داروسازی به عنوان روشی نوین در تولید شیکوریک اسید و مشتقات آن استفاده کرد.

    کلیدواژگان: سوسپانسیون سلولی، شیکوریک اسید، کاهوی موجدار، فنل کل، فنیل آلانین آمونیا لیاز
  • الهام یعقوبی، سعید ملک زاده شفارودی*، محمد فارسی صفحات 21-39
    هدف

    اولین قدم در شناخت ژنوم یک گونه، مطالعه تعداد و شکل کروموزوم های آن است. در تعیین روابط خویشاوندی بین گونه های یک جنس، صفاتی از قبیل مورفولوژی کروموزوم ها، اندازه مطلق کروموزوم ها، موقعیت سانترومرها، عدد پایه کروموزومی و تعداد ماهواره ها مورد بررسی قرار می گیرد. هدف این پژوهش بررسی تنوع سیتوژنتیکی و تعیین روابط خویشاوندی بین اکوتیپ های سیر بومی ایران با چند نمونه خارجی و تجزیه و تحلیل ژنوم براساس اطلاعات کروموزومی و مقایسه نتایج حاصل از بررسی قرابت و نزدیکی اکوتیپ ها براساس اطلاعات کاریوتایپی است.

    مواد و روش ها:

     8 اکوتیپ سیر شامل: شهرهای بجنورد، شاهرود، مشهد، بیرجند، تالش و از کشورهای آذربایجان، ارمنستان و تاجیکستان جمع آوری شد، از سلول های میتوزی مریستم انتهایی ریشه در مرحله متافاز و رنگ آمیزی با  استواورسیین استفاده شد، تعداد پنج سلول متافازی مناسب انتخاب و با استفاده از نرم افزار Karyotype Analysis (1.5)طول بازوهای کوتاه و بلندکروموزوم و طول کل کروموزوم ها اندازه گیری و سایر شاخص ها نظیر شکل کلی کاریوتایپ، شاخص سانترومری، شاخص نامتقارن بودن درون کروموزومی، شاخص نامتقارن بودن بین کروموزومی، شاخص تقارن کاریوتایپ، ضریب عدم تقارن، انحراف معیار طول کروموزوم، انحراف معیار شاخص سانترومری محاسبه شد. داده ها در نرم افزارآماری JMP8 در قالب طرح کاملا تصادفی نامتعادل تجزیه و تحلیل شدند. مقایسه میانگین به روش دانکن  انجام شد و تجزیه خوشه ای به روش Ward صورت پذیرفت.

    نتایج

    نتایج نشان داد عدد پایه کروموزومی در اکوتیپ های ترکمنستان و بجنورد x=7، 2n=2x=14 و در سایر اکوتیپ هاx=8 ،   2n=2x=16است و اختلاف معنی داری (P<0.01) بین طول بازوی کوتاه، طول بازوی بلند، طول کل کروموزوم مشاهده شد. در تجزیه خوشه ای مشخص شد کمترین فاصله اقلیدسی مربوط به دو اکوتیپ کشورآذربایجان و شهر تالش است. کوچکترین کروموزوم ها مربوط به اکوتیپ مشهد و بزرگترین کروموزوم ها مربوط به شاهرود است. متقارن ترین کاریوتایپ اکوتیپ آذربایجان و نامتقارن ترین کاریوتایپ شاهرود بود.

    نتیجه گیری:

     یافته ها نشان داد اختلاف در تعداد کروموزوم ها می تواند به علت تغییرات رابرتسونین باشد و به نظر می رسد اکوتیپ های 2n=2x=14 قدمت بیشتری دارند و اکوتیپ های 16 کروموزومی از آنها بوجود آمده اند. با توجه به اینکه در اکوتیپ بجنورد 14 کروموزوم مشاهده شد، می توان قدمت منشا این گیاه را در این منطقه از ایران تایید کرد. همچنین کروموزوم ها از نظر اندازه و محل قرارگیری سانترومر با یکدیگر تفاوت دارند که این تفاوت به علت شکست کروموزومی و ایجاد ساختار جدید، در دوباره بهم متصل شدن آن ها است. این تحقیق نشان داد نژادهای دور در میان اکوتیپ های مورد بررسی کدامند و امکان انجام تحقیقات برای تهیه هیبریدهای احتمالی بعدی در کدام مسیر، امکان موفقیت بیشتری را فراهم می کند.

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تنوع کروموزومی، سیر، تجزیه و تحلیل کاریوتایپ
  • آزاده ایمانی، جعفر احمدی*، محسن حیدری صفحات 41-61
    هدف

    بررسی میزان تنوع ژنتیکی در ارقام ایرانی و خارجی پسته های موجود در ایران با استفاده از نشانگرهای CBDP (CAAT box- derived polymorphism) و کارایی این نشانگرها در تفکیک و گروه بندی ارقام و از و اهداف این تحقیق به شمار می آید.

    مواد و روش ها: 

    در این تحقیق تنوع ژنتیکی 73 رقم (63 رقم ایرانی و 10 رقم خارجی) با استفاده از 25 آغازگر CBPD مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج

    بر اساس نتایج آزمایش درصد چند شکلی باندها در ارقام ایرانی 56/77 درصد و در ارقام خارجی 80/67 درصد مشاهده شد. میانگین PIC برای نشانگرهای CBPD، 76/0 بود و تمام آغازگرهای CBDP توانایی بالایی در تفکیک ارقام پسته داشتند. میانگین MI (Marker Index) برای آغازگرهای CBDP برابر65/2 بود و آغازگر CAAT2 بیشترین (52/8(مقدار MI را نشان داد. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که از کل تنوع، چهار درصد به تنوع بین گروهی و 96 درصد به تنوع ژنتیکی درون گروهی اختصاص دارد. مقدار Gst برابر با 04/0 تنوع پایین بین گروهی و مقدار Nm برابر با 03/11 احتمال وقوع جریان ژنی بین ارقام خارجی و ایرانی پسته را نشان داد. ارقام ایرانی از نظر هر دو شاخص تنوع ژنی Nei و شانون از مقادیر بالاتری نسبت به ارقام خارجی برخوردار بودند. تجزیه کلاستر با استفاده از ماتریس جاکارد و به روش UPGMA نشان داد که متوسط ضریب تشابه بین ارقام 68/0 بود و ارقام پسته مورد مطالعه در سه گروه اصلی از هم متمایز شدند که هر کدام از گروه های اصلی به چند زیرگروه تفکیک شدند. تجزیه به مختصات اصلی نیز تقسیم بندی حاصل از تجزیه کلاستر را تایید نمود.

    نتیجه گیری:

     استفاده از نشانگرهایCBDP برای بررسی تنوع ژنتیکی ارقام پسته مناسب می باشند و کارایی و قدرت تمایز آغازگرهای CBDP با توجه به بالا بودن میانگین PIC و MI تایید شد.

    کلیدواژگان: تنوع ژنی، پسته، نشانگر عملکردی، جعبه CAAT، CBDP
  • ژهرا حاجی برات، عباس سعیدی* صفحات 63-81
    هدف

    سیب زمینی یک محصول زراعی و غذای مهم در جهان است. اما گیاه سیب زمینی به تنش خشکی حساس است. به همین دلیل برررسی مکانیسم مولکولی تحمل به تنش خشکی ضروری به نظر می رسد. پروتیین GF14/14-3-3 یکی از پروتیین های دایمری محافظت شده هستند که چندین فرایند سلولی از متابولیسم تا انتقال، رشد و توسعه و پاسخ به تنش را تنظیم می کنند. اما گزارش های کمی درباره ژن های 3-3-14 در سیب زمینی در دسترس است.

    مواد و روش ها: 

    در این مطالعه، 12 ژن در ژنوم سیب زمینی با استفاده از ابزار بیوانفورماتیک شناسایی شده است. علاوه بر این، آنالیز موتیف ، ساختار ژن، آنالیز فیلوژنی، آنالیز جایگاه اتصال فاکتور رونویسی (TFBS) و سینتنی بر روی ژن های 3-3-14 انجام شد. همچنین آنالیز بیان دو ژن (StGF14i  و StGF14h) در چهار بافت ریشه، ساقه، برگ و غده و بیان آن ها تحت تنش خشکی در شرایط گلخانه بررسی شد.

    نتایج

    بر اساس آنالیز فیلوژنتیکی، اعضای خانواده ژنی StGF14 به دو کلاس تقسیم بندی شدند. آنالیز مکان های اتصال فاکتور رونویسی (TFBS) در ناحیه پروموتری ژن های 3-3-14 نشان داد که بیشترین و کمترین تعداد TFBS به ترتیب مربوط به MYB و CSD می باشد. علاوه براین، فراوانی متفاوت TFBSها در ژن های 3-3-14 می تواند نشان دهنده این باشد که این ژن ها در مراحل مختلف رشد و نمو و مکانیسم های پیچیده تنظیمی درگیر هستند. روابط تکاملی سیب زمینی با استفاده از شناسایی ارتولوگ ها و پارالوگ ها مطالعه شد. تعداد اگزون ها در ژن های 3-3-14 از 4 تا 7 متغیر بود و بیشتر این ژن ها در زیر خانواده مشابه دارای الگوی اگزون-اینترون مشابه هستند. بیان دو ژن در برگ و غده تحت تنش خشکی و همچنین بیان هر دوژن در بافت های ریشه، ساقه، برگ و غده مورد بررسی قرار گرفت. براساس آنالیز بیان دو ژن StGF14i و StGF14h در بافت ها و بررسی تنش خشکی، ژن StGF14i بیان بالاتری در چهار بافت داشته و همچنین بالاترین بیان را در غده تحت تنش خشکی سیب زمینی نشان داد. نتایج نشان داد که دو جفت ارتولوگ بین سیب زمینی و آرابیدوپسیس و همچنین 8 جفت پارالوگ در ژنوم سیب زمینی وجود دارد.

    نتیجه گیری:

     الگوی بیان ژن هایStGF14i  و StGF14h در بافت های مختلف و در پاسخ به تنش خشکی نشان می دهد که این دو ژن نقش های ضروری و محافظت شده در رشد و نمو سیب زمینی دارند. امید است که نتایج این مطالعه بتواند به بررسی های بیشتر بر روی نقش عملکردی و مکانیسم مولکولی ژن های 3-3-14 در پاسخ به تنش خشکی در سیب زمینی کمک نماید.

    کلیدواژگان: خشکی، پروموتر، TFBS، فیلوژنتیک، پارالوگ
  • مهدی درخشان، کریم حسن پور*، آرش جوانمرد، جلیل شجاع صفحات 83-100
    هدف

    اخیرا، در استان آذربایجان شرقی، حین خرید و فروش قوچ متعلق به نژاد گوسفندان برتر حامل ژن باروری، شماری از شکایات دامداران در خصوص عدم تطبیق ادعای فروشنده با عملکرد میش در مزرعه مشاهده شده است. با این انگیزه ی تحقیقاتی، هدف از پژوهش حاضر در گام اول، تلفیق دو تکنیک PCR-RFLP و PCR-Sequencing و متعاقب آن، برای پالایش ژنتیکی جایگاه ژنی FecB مرتبط با صفت چندقلوزایی در گوسفندان نژاد بورولا- افشاری و گوسفندان دورگ قزل-رومانوف می باشد و در گام دوم و اصلی، اقدام به بررسی ریسک عدم صداقت احتمالی و همچنین امکان سنجی شناسایی تقلبات احتمالی، حین داد و ستد دام در سطح استان آذربایجان شرقی می باشد.

    مواد و روش ها: 

    در پژوهش حاضر، نمونه های خون از مجموع تعداد 62 راس میش و قوچ نژاد بورولا- افشاری از واحدهای گوسفندداری اطراف تبریز و 30 راس میش دورگ قزل- رومانوف اخذ گردید. سپس، در یک گام دو مرحله ای مجزا، بعد از تکثیر ناحیه ای 190 جفت بازی از ژن BMPR1B توسط واکنش زنجیره ای پلی مراز، دو روش مولکولی PCR-RFLP و توالی یابی مستقیم سانگر،  بر اساس دستورالعمل آزمایشگاهی روتین، انجام و نتایج ژنوتیپ ثبت گردید و متعاقبا، با استفاده از نرم افزارهای مختلف همچون پاپ ژن و FinchTV و MAFFT به ترتیب، فراوانی ژنوتیپی و اللی و همردیفی توالی های مورد تکثیر برای تایید مجدد جهش انجام شد.

    نتایج

    در انجام بخش مولکولی این تحقیق با استفاده از آغازگرهای پیشنهاد شده (Wilson et al. 2001)، ناحیه ی اگزون شماره ی 8 ژن BMPR1B که یک قطعه ی 190 جفت بازی است به وسیله ی PCR تکثیر شد. سپس با استفاده از آنزیم اندونوکلیاز AvaII که آنزیم برشی برای جایگاه FecB بوده و دارای جایگاه شناسایی و برش (G/GWCC) می باشد، قطعات تکثیر شده توسط PCR، مورد هضم آنزیمی قرار گرفتند. جایگاه ذکر شده در گوسفندان حامل جهش، باعث برش قطعه ی 190 جفت بازی به دو قطعه ی30 و 160 جفت بازی می‏گردد. در صورتی که در گوسفندان دارای ژنوتیپ وحشی، آنزیم قادر به شناسایی و برش این جایگاه نیست. در این مطالعه، در مجموع، از 62 راس گوسفند بورولا- افشاری، 11 راس دارای ژنوتیپ هموزیگوت برای جهش FecB بودند یعنی دارای دو نسخه از جهش بودند و 51 راس دارای ژنوتیپ هتروزیگوت بوده و فقط یک نسخه از جهش را دارا بودند. در تمامی 30 راس گوسفند دورگ قزل-رومانوف نیز هیچ جهشی مشاهده نشد. این نتایج با انجام فناوری توالی یابی سانگر در کنار روش PCR-RFLP تایید شد و انجام همزمان دو روش، باعث افزایش صحت و دقت نتایج تحقیق شد.

    نتیجه گیری:

     نتایج تحقیق حاضر، نشان داد که یکی از علل عدم تطبیق ژنوتیپ پیش اظهار شده فروشندگان با ژنوتیپ واقعی، خطای قرایت ژنوتیپ و یا تقلبات و ادعای کذب فروشنده می تواند باشد. همچنین، تلفیق و کاربری همزمان دو تکنیک مولکولی PCR-RFLP و توالی یابی مستقیم می تواند خطای فنی ناشی از ژنوتیپ را تا حد امکان به حداقل خود برساند. علاوه بر این، با اعمال تکرارپذیری بالای مشاهدات، متاسفانه وجود 06/8 درصد (5 از 62 حیوان) عدم صداقت و ناسازگاری در ژنوتیپ جایگاه ژنی FecB، به اثبات رسید. ایجاد مراکز پالایش و تعیین ژنوتیپ وابسته به دولت در خصوص تشخیص تقلبات، می تواند به نهادهای نظارتی در خصوص خدمات تعیین ژنوتیپ گوسفندان حاوی ژن باروری کمک کند و این، خود به خود آمار تقلبات را کاهش خواهد داد.

    کلیدواژگان: ژن دوقلوزایی، تقلب، ژنوتیپ، تست مولکولی، ژن FecB
  • عصمت اشعار قدیم، مقصود پژوهنده*، محمد احمدآبادی صفحات 101-126
    هدف

    ویژگی های منحصر بفرد پروتوپلاست های گیاهی، آن ها را به ابزاری قدرتمند برای محققین، جهت مطالعه تغییرات ژنتیکی سلولی تبدیل کرده است. مهمترین پیش نیاز استفاده از پروتوپلاست ها، توانایی استخراج ساده در مقادیر بالا، کشت و باززایی آن ها جهت تشکیل کلونی سلولی و تولید گیاه است. معمول ترین روش استخراج پروتوپلاست از بافت های گیاهی، روش آنزیمی است. غلظت و ترکیب آنزیم ها و مراحل جداسازی و کشت، از عوامل کلیدی استخراج پروتوپلاست می باشد. هدف این تحقیق، بررسی اثر فاکتورهای مذکور بر روی پروتوپلاست های گیاهان درون شیشه ای سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) و معرفی روشی کارا و مناسب برای استخراج، تراریختی و کالوس زایی/باززایی از این گیاه است.

    مواد و روش ها:

     برای جداسازی پروتوپلاست سیب زمینی رقم رایج تجاری آگریا، تیمارهای مختلف غلظت آنزیم های سلولاز و مسروزیم، مدت نگهداری در محلول آنزیمی و مراحل جداسازی بر روی بافت برگ، ساقه و بخش های هوایی گیاهچه های درون شیشه ای و اثر غلظت هورمن های مختلف برکشت و باززایی پروتوپلاست مورد بررسی قرار گرفت. پس از جداسازی، کارآیی تراریختی پروتوپلاست ها به واسطه ی PEG 4000 با استفاده از ناقل pBin61-GFP ارزیابی شد.

    نتایج

    بهترین نتایج از ریزنمونه های برگی و بالاترین تعداد پروتوپلاست (106 × 2 پروتوپلاست بر میلی لیتر)، پس از 16 ساعت نگهداری در محلول آنزیمی (حاوی 1 درصد سلولاز و 2/0 درصد مسروزیم) از بافت های مزوفیل برگ حاصل شد. کارآیی تراریختی پروتوپلاست ها به واسطه ی PEG با غلظت 40 درصد و مدت زمان 30 دقیقه ،50 درصد بود. بهترین تیمار محیط کشت برای القای کالوس زایی، محیط MS حاوی 5 میلی گرم بر لیتر NAA و 1/0 میلی گرم بر لیتر BAP بدست آمد که در این تیمار هورمونی، 100 درصد پروتوپلاست ها بعد از حدود یک ماه کالوس تشکیل دادند. بهترین تیمار باززایی از کالوس ترکیب هورمونی 2 میلی گرم برلیتر Zeatin با 1/0 میلی گرم بر لیتر GA3 به همراه 01/0 میلی گرم بر لیتر NAA با راندمان 86 درصد بود.

    نتیجه گیری: 

    بر اساس نتایج حاصل، دستورالعمل استخراج پروتوپلاست و انتقال ژن توصیف شده در این تحقیق برای مهندسی ژنتیک، انتقال و بیان ژن در گیاه سیب زمینی کارآیی لازم را دارد.

    کلیدواژگان: پروتوپلاست، پلی اتیلن گلیکول، سلولز، مسروزیم، مهندسی ژنتیک
  • سحر بارانی، حسین معصومی*، محمد مداحیان، جهانگیر حیدرنژاد، اکبر حسینی پور صفحات 127-150
    هدف

    ویرویید کوتولگی رازک، (Hop stunt viroid, HSVd) گسترده ترین دامنه میزبانی را در بین ویروییدها دارا می باشد و از مناطق مختلف دنیا گزارش شده است. هدف از این تحقیق، ردیابی، شناسایی و تعیین جایگاه تاکسونومیکی جدایه های ویرویید کوتولگی رازک در تاکستان های استان کرمان و برخی نقاط دیگر کشور می باشد.

    مواد و روش ها:

     در طی تابستان سال های 1397 تا 1399، در مجموع 74 نمونه ی برگی از درختان انگور استان کرمان و دو استان آذربایجان شرقی (تبریز) و فارس (بیضا) جمع آوری شد و آلودگی نمونه ها به HSVd توسط آزمون RT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. توالی ژنوم کامل هفت جدایه HSVd حاصل تعیین ترادف گردید و با توالی های موجود در بانک ژن مقایسه شدند. جهت بررسی روابط فیلوژنتیکی ترادف های بدست آمده با سایر ترادف های این ویرویید، از نرم افزار (version 7)MEGA  و روش neighbor-joining استفاده شد. همچنین میزان همولوژی جدایه ها نیز توسط نرم افزار SDT v1.2  بررسی شد. جهت تعیین دامنه میزبانی و بررسی علایم از هشت گونه و رقم گیاهی استفاده گردید.

    نتایج

    مطابق با گزارش های پیشین توالی های HSVd به پنج گروه فیلوژنتیکی Citrus، Hop، Plum، Plum-Hop/cit3 و Plum-Citrus تقسیم بندی شدند. نتایج این تحقیق نشان داد اندازه ژنوم جدایه های تعیین توالی شده از درختان انگور متغیر (بین 297 تا 300 نوکلیوتید) و با یکدیگر، 7/98 - 3/93 درصد تشابه داشتند. براین اساس، هفت جدایه گزارش شده در این بررسی همراه با چند جدایه گزارش شده دیگر از درختان انگور از ایران و نیز کشور آلمان در گروه اصلی Hop واقع گردیدند. سه جدایه حاصل از درختان انگور باغات استان کرمان به همراه چهار جدایه گزارش شده از این درختان، از کشور آلمان و ایران، یک زیر گروه در گروه رازک تشکیل دادند. همچنین چهار جدایه ایرانی شناسایی شده از درختان پسته در استان کرمان با تعدادی جدایه گزارش شده از درختان پسته کشور تونس (با منشاء ایرانی) نیز در گروه رازک قرار گرفتند.

    نتیجه گیری:

     از آنجایی که آلودگی درختان انگور در ایران نسبت به HSVd قبل از آلودگی درختان پسته گزارش گردیده، بنابراین احتمالا آلودگی گیاهان پسته به HSVd در ایران به واسطه ی آلودگی متقاطع و انتقال آلودگی از درختان انگور به درختان پسته رخ داده است. براین اساس با توجه به نتایج حاصل از مطالعات ملکولی و شواهد موجود، درختان انگور می توانند به عنوان مبداء آلودگی درختان پسته در ایران باشند.

    کلیدواژگان: ویروئید کوتولگی رازک، درختان انگور، فیلوژنی
  • فاطمه داوری شلمزاری، لیلا نژاد صادقی*، خسرو مهدی خانلو، کینگ یان شو صفحات 151-170
    هدف

    از دیرباز تاکنون، گیاهان دارویی به عنوان منبعی غنی از اسانس ها شناخته شده و به جهت مصارف گوناگون کشت و توسعه یافته اند. مرزه سفید (Satureja mutica fisch & CA mey) یکی از گیاهان دارویی از خانواده نعناع است که اسانس آن حاوی مقدار زیادی کارواکرول است. حجم وسیعی از مطالعات نشان داده است که تنش های غیرزنده، به ویژه تنش خشکی، می تواند به طور قابل توجهی تولید اسانس در گیاهان را افزایش دهد. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر تنش خشکی بر بیان ژن های موثر بر بیوسنتز جزء اصلی اسانس مرزه سفید، کارواکرول، بود.

    مواد و روش ها: 

    برای این منظور، تعداد 20 گیاهچه مرزه سفید در گلدان در مرحله 8-6 برگی در دو شرایط شاهد و تنش خشکی (10 گلدان برای هر شرایط) با رژیم های آبیاری به ترتیب با 100 درصد و 30 درصد ظرفیت مزرعه مورداستفاده قرار گرفتند. به منظور اطمینان از اعمال تنش بر روی گیاهان و هم چنین تعیین زمان مناسب برای نمونه برداری، پرولین برگ و میزان آب نسبی گیاهان اندازه گیری شد.

    نتایج

    نتایج هر دو آزمون پرولین و محتوای نسبی آب تفاوت آماری معنی داری را بین شرایط کنترل و تنش در مرزه سفید در 30 درصد ظرفیت مزرعه نشان داد. پایگاه داده (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)KEGG  برای به دست آوردن اطلاعات در مورد مسیر بیوسنتز کارواکرول استفاده شد. سه ژن کلیدی ژرانیل دی فسفات سنتاز (gpps)، ترپن سنتاز (tps)، و لیمونن هیدروکسیلاز (lh) برای تجزیه و تحلیل بیان ژن انتخاب شدند. به دلیل عدم وجود اطلاعات ژنومی در مرزه سفید، از اطلاعات توالی ژن ها در نزدیک ترین جنس در خانواده نعناع برای طراحی پرایمرها استفاده شد. نتیجه تجزیه و تحلیل منحنی ذوب در روش PCR کمی (qPCR) در زمان واقعی، صحت طراحی پرایمر را تایید کرد. نتایج qPCR نشان داد که بیان ژن های gpps، tps و lh در گیاهان تحت تنش به ترتیب 20، 18، 50 برابر نسبت به شاهد افزایش یافت. داده های خام qPCR با ژن خانه دار  اکتین (Actin) نرمال شد.

    نتیجه گیری:

     نتایج این پژوهش نشان می دهد که تنش آبی منجر به فرآیند پاسخ گیاه به تنش شده و بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز ماده فعال کارواکرول را تغییر می دهد.

    کلیدواژگان: متابولیت های ثانویه، پاسخ مولکولی گیاهان، پرولین، نعناعیان، واکنش زنجیره ای پلیمراز در زمان واقعی
  • پریسا قنبری نمین، رسول اصغری زکریا*، ناصر زارع، مریم خضری صفحات 171-192
    هدف

    گیاه شیرین بیان سا (Galega officinalis L.) از خانواده لگومینوز است که در درمان دیابت از آن استفاده می شود. کشت ریشه های مویین سیستم ارزشمندی جهت تولید متابولیت های ثانویه در مقیاس وسیع است. کاربرد محرک ها در کشت بافت و سلول گیاهی، یکی از ابزارهای زیست فناورانه کارآمد برای القاء بیوسنتز و تجمع متابولیت های ثانویه است. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر نانو ذرات آهن، نقره و سیلیکون بر محتوای گالگین در کشت ریشه های مویین گیاه G. officinalis انجام شد.

    مواد و روش ها:

     در این تحقیق القای ریشه های مویین در ریزنمونه های برگ، کوتیلدون و هیپوکوتیل G. officinalis با استفاده از سویه A4 باکتری Rhizobium rhizogenes انجام و تاثیر غلظت های مختلف نانو محرک های نقره، سیلیکون و اکسید آهن بر رشد ریشه و محتوای گالگین، فنول و فلاونویید کل ریشه های مویین بررسی شد.

    نتایج

    نتایج حاصل از تلقیح ریزنمونه های مختلف گیاه G. officinalis با سویه A4 نشان داد که بیشترین میزان القای ریشه در ریزنمونه های برگ با میانگین پنج ریشه در هر ریزنمونه به دست آمد. در بین ریشه های مویین تیمار شده با محرک، بیشترین میزان رشد ریشه متعلق به تیمار 50 و 100 میلی گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 72 ساعت بود. کاربرد تمامی سطوح محرک های نقره، آهن و سیلیکون به مدت 36 ساعت منجر به افزایش معنی دار میزان فنول کل ریشه های مویین شد به طوری که بیشترین میزان فنل کل در تیمار ریشه ها با غلظت 100 میلی گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 36 ساعت و با میانگین 09/3 میلی گرم بر گرم به دست آمد. همچنین بر اساس نتایج، بیشترین میزان فلاونویید کل در غلظت 200 میلی گرم در لیتر نانو اکسید آهن به مدت 36 ساعت و بیشترین میزان محتوای گالگین در تیمار ریشه ها با 10 و 20 میلی گرم در لیتر نانو ذرات نقره و 100 میلی گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 36 ساعت به دست آمد. 

    نتیجه گیری:

     نوع و غلظت مناسب نانو محرک عامل موثری در میزان پاسخ ریشه های مویین به نانو محرک ها است. بیشترین عملکرد گالگین (55/17 میلی گرم) در تیمار ریشه ها با غلظت 50 میلی گرم در لیتر نانو ذرات سیلیکون به مدت 72 ساعت به دست آمد. این امر را می توان هم به رشد بهتر ریشه های مویین و هم به محتوای بالای گالگین در این غلظت نسبت داد.

    کلیدواژگان: ریشه های مویین، گالگین، متابولیت های ثانویه، نانو محرک ها
  • فائزه مهدی زاده، زربخت انصاری پیرسرائی*، علیرضا جعفری صیادی، حمید دلدار صفحات 193-221
    هدف

    از اهداف صنعت پرورش پرندگان گوشتی انتخاب حیوانات برای افزایش نرخ رشد و افزایش توده ماهیچه ای است در صورتی که کیفیت گوشت حفظ شود. پژوهش کنونی با هدف بررسی عملکرد و برخی از صفات کیفیت گوشت و بیان نسبی برخی از ژن های مرتبط با رشد (IGF-I، IGF-II، 1βTGF، مایواستاتین) در سه سویه آرین، راس و کاب انجام شد.

    مواد و روش ها: 

    برای انجام این پژوهش، 150 قطعه جوجه های (نر و ماده) گوشتی سه سویه آرین، راس و کاب در شرایط پرورشی مشابه و یکسان (جوجه یک روزه از مادران همسن، تغذیه و مدیریت پرورش یکسان) انتخاب و پس از وزن کشی در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تیمار و پنج تکرار و 10 مشاهده در هر تکرار دسته بندی و پرورش داده شدند. عملکرد، برخی از خصوصیات فیزیکی گوشت و بیان نسبی ژن های آن ها بررسی شد.

    نتایج

    در کل دوره، بهترین ضریب تبدیل مربوط به سویه راس و بدترین آن مربوط به سویه کاب بود. بررسی بافت سینه نشان داد که سختی، به هم پیوستگی و قابلیت جویدن در سه سویه آرین، راس و کاب دارای اختلاف معنی دار بود. بیشترین سختی و قابلیت جویدن مربوط به سویه آرین و کاب و بیشترین به هم پیوستگی مربوط به سویه راس بود. چسبندگی، الاستیسیته و ویژگی صمغی بین سویه ها دارای اختلاف معنی داری نبود. بررسی بافت ران نشان داد که سختی، قابلیت جویدن و ویژگی صمغی دارای اختلاف معنی داری نبود ولی به هم پیوستگی، چسبندگی و الاستیسیته دارای اختلاف معنی دار بود. بیشترین به هم پیوستگی و الاستیسیته مربوط به سویه آرین و بیشترین چسبندگی مربوط به سویه راس بود. نتایج آزمون فشاری روی سینه و ران بین سه سویه نشان داد که تفاوت معنی داری در سختی و تغییر شکل در سختی سینه و ران نبود. بیان نسبی ژن های IGF-I، IGF-II و TGF-β1 در سه سویه آرین، راس و کاب در بافت سینه دارای اختلاف معنی داری نبود. بیان نسبی ژن میوستاتین در بافت سینه سویه کاب بیشترین بود. بیان نسبی ژن IGF-I و IGF-II در بافت جگر نیز دارای اختلاف معنی داری نبود.

    نتیجه گیری:

     با توجه به مزیت های انفرادی هر کدام از سویه هادر برخی صفات، پژوهش های بیشتری با جیره های تخصصی برای هر سویه لازم است تا بتوان به طور قاطع در مورد برتری صفات آن ها اظهار نظر کرد.

    کلیدواژگان: آرین، بیان ژن، جوجه های گوشتی، راس، کاب، کیفیت گوشت
  • عباسعلی یداللهی*، غزل قجری صفحات 223-241
    هدف

    گیاهان روغنی بعد از غلات به عنوان دومین منبع تامین کننده کالری برای جوامع بشری محسوب می شوند. گیاه کنجد به دلیل داشتن روغنی با کیفیت و محتوای 43-46% اسید های چرب غیر اشباع، در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور بررسی امکان انتقال ژن نوترکیبaroA-CYP81Q1  با واسطه Agrobacterium tumefaciens  به کنجد که برای اولین بار در کشور گزارش شده است، پس از بهینه سازی کشت بافت و انتخاب بهترین ترکیب هورمونی و بهترین ریزنمونه، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار، انجام گرفت.

    مواد و روش ها:

     در این آزمایش ژن نوترکیبaroA-CYP81Q1 سنتز شده و در سویه آگروباکتریوم  (LB4404) ترانسفورم شد. کارآیی و فراوانی تراریختگی کنجد در محیط انتخابی حاوی 50 میلی گرم در لیتر کانامایسین مورد ارزیابی گرفت. در نهایت به منظور تایید تراریختگی گیاهان باززا شده، آنالیزهای PCR با آغازگرهای اختصاصی روی گیاهان انتخابی انجام شد. همچنین میزان بیان ژن مولد سزامین (CYP81Q1) در گروه های کنترل و گروه های تراریخت در سطح معناداری P<0.01 سنجیده شد.

    نتایج

    تجزیه آماری نشان داد که درصد باززایی گیاهچه های تراریخته با استفاده از آگروباکتریوم  (LB4404) در محیط انتخابی حاوی کانامایسین به میزان 33 درصد بود. همچنین تجزیه PCR ژن هدف در گیاهان تراریخته، فراوانی تراریختگی را 33 درصد نشان داد. به علاوه، تکثیر قطعه  1634 جفت بازی، نشان دهنده صحت همسانه سازی در گیاهان تراریخته بود. نتایج بیانگر انتقال موفق ژن نوترکیبaroA-CYP81Q1  به گیاه کنجد می باشد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف بسیار معنی داری در بیان ژن مولد سزامین در بین رقم تراریخت شده و گروه های کنترل وجود دارد (P<0.01).

    نتیجه گیری:

     از آنجایی که ناقل های بیانی مبتنی برpBI121 نسبت به سایر ناقل های بیانی، کارایی بالایی داشته و به طور گسترده در انتقال ژن های نوترکیب به گیاهان مورد استفاده قرار می گیرند، ناقل نوترکیب ساخته شده در این پژوهش بیانگر انتقال موفق ژن مولد سزامین به گیاه کنجد برای افزایش ویژگی های صنعتی آن می باشد.

    کلیدواژگان: همسانه سازی، سزامین، کنجد، ناقل بیانی
  • محمدرضا محمدآبادی*، حمید خیرالدین، آیگین لطیفی، اولنا بابنکو ایوانیونا صفحات 243-256
    هدف

    نشان داده شده که جهش در ژن DNAH1 (Dynein Axonemal Heavy Chain 1) با فنوتیپ های MMAF (ناهنجاری های مورفولوژیکی چندگانه در تاژک ها) و PCD (دیسکینزی مژکی اولیه) مرتبط است. MMAF به طور گسترده در صفات تولیدمثلی نرها مورد مطالعه قرار گرفته است و اغلب با اسپرم غیرطبیعی همراه است که به طور جدی بر صفات باروری نرها تاثیر می گذارد و حتی منجر به ناباروری می شود. در واقع، به عنوان یک ژن وابسته به MMAF، بسیاری از مطالعات ژن DNAH1  را به عنوان بازیگر اصلی و اساسی در رشد غدد جنسی نرها و ماده ها شناسایی کرده اند و کاربردهای بالینی ژن DNAH1 را بررسی کرده اند.  PCDاغلب با اختلال حرکت مژک همراه است، که همچنین یک بیماری ژنتیکی اتوزومال مغلوب است. بیماران مبتلا به PCD  شدید ناباروری را نشان می دهند. هدف این پژوهش مطالعه الگوی بیان ژن  DNAH1در بافت بیضه بز کرکی راینی بود.

    مواد و روش ها:

     از بافت بیضه سه راس (از هر راس 3 تکرار) بز کرکی راینی  در کشتارگاه نمونه گیری انجام شد. نمونه های جدا شده در میکروتیوب های 5/1 میلی لیتری قرار گرفت. استخراج RNA کل از بافت بیضه انجام شد. برای ارزیابی کیفیت و کمیتRNA  استخراج شده از روش الکتروفورز روی ژل آگارز و UV اسپکتروفتومتری استفاده شد.. سپس cDNA ساخته و Real Time PCR اجرا شد. همچنین از ژن خانه دار GAPDH به عنوان کنترل استفاده شد. منحنی های ذوب بررسی و تجزیه و تحلیل داده های حاصل از Real Time PCR انجام شد.

    نتایج

    نتایج منحنی های Real Time PCR و مشاهده نتایج الکتروفورز محصولات PCR روی ژل آگارز 2 درصد نشان داد که ژن DNAH1 در بافت بیضه بیان شده است. برای ژن DNAH1 باندی به اندازه 140 جفت باز و برای ژن GAPDH باندی با اندازه 143 جفت باز مشاهده شد و صحت آزمایش تکثیر تایید شد.

    نتیجه گیری:

     با توجه به نتایج پژوهش حاضر و نتایج سایر محققین می توان نتیجه گرفت که ژن DNAH1 نقش مهمی در باروری دارد، در پژوهش حاضر مشخص شد ژن DNAH1 در بافت بیضه بیان می شود. لذا، ژن DNAH1 به احتمال زیاد برای باروری نرها بسیار ضروری است و نتایج این پژوهش راه را برای پژوهش های آینده جهت توصیف نقش ژن DNAH1 به عنوان یک ژن کاندیدا برای باروری بهتر و فیزیولوژی طبیعی در حیوانات اهلی، به ویژه بز فراهم کرده است.

    کلیدواژگان: بیان ژن، بز کرکی راینی، بیضه، ژن DNAH1
|
  • Morteza Mofid Bojnoordi, Mahnaz Aghdasi *, Mohammad Fatemi Pages 1-20
    Objective

    One of the most important methods for increasing the production of secondary metabolites is the use of elicitors in plant cell culture. A biopolymer made from D-glucosamine units, chitosan can be found in the cell walls of fungi and in the exoskeletons of arthropods. Plants respond to chitosan treatment by generating defense responses, increasing antioxidant enzyme activity, accumulating phenolic compounds, and releasing flavonoids. In the current study, chitosan was used as an elicitor to induce the production of phenolic acids in Lactuca undulata cells suspended in liquid medium.

    Materials and methods

    First, cell suspension culture was prepared from 45 days old callus derived from leaf explants of Lactuca undulata on ½ MS medium supplemented with 0.1 and 1 mgL-1 2,4-D and Kin. The effect of different concentrations of chitosan (0, 50, 100 and 200 mgL-1) on cell suspension was evaluated during 24, 48 and 72 hours. After harvesting samples, the percentage of cell viability, total phenols and flavonoids, chicoric acid, chlorogenic acid and caffeic acid contents, as well as phenylalanine-ammonia lyase (PAL) activity and lipid peroxidation were measured.

    Results

    In the present study, we found that the concentration and duration of chitosan treatment affect the production of phenolic compounds (including chicoric acid) in Lactuca undulata cell suspension culture. After 24 hours of treatment with 50 mgL-1 chitosan, chicoric acid levels had increased 2.8-fold compared to the control. After 24 and 48 hours of treatment with 200 mgL-1 chitosan, the highest levels of chlorogenic and caffeic acids were observed. Furthermore, the present study found the chitosan treatment resulted in an increase in the amount of phenol and total flavonoids as well as an increase in PAL enzyme activity. Chitosan induces lipid peroxidation and reduces cell viability in high concentrations, indicating a negative effect.

    Conclusions

    The present study found that low concentrations of chitosan could induce chicoric acid production in Lactuca undulata cell suspension cultures, which can be utilized in the pharmaceutical industry as a new method in the production of chicoric acid and its derivatives.

    Keywords: Cell suspension culture, cichoric acid, Lactuca undulata, PAL, total phenol
  • Elham Yaghoobi, Saeid Malek Zadeh *, Mohammad Farsi Pages 21-39
    Objective

    the first step in understanding a species genome is to study the number and shape of its chromosomes. determining the relationship between species of a genus, traits such as chromosome morphology, absolute chromosome size, diversity in coloring, centromere  position, chromosome base number and number of satellites must be considered. The aim of this study was to investigate cytogenetic diversity and to  determine the relationship between native garlic ecotypes of Iran (Shahroud, Bojnurd, Mashhad, Birjand, Talish) with foreign specimens (originated from Turkmenistan, Azerbaijan, Tajikistan) and to prepare genome analysis based on chromosomal information.

    Materials and methods

    From the mitotic cells in the metaphase stage, which were prepared from the terminal meristem of the root and stained with acetoorcein, five suitable metaphase cells were selected and the length of short and long arms and the total length of chromosomes were measured using Karyotype Analysis Software (ver.1.5). including calculated. Data were analyzed by JMP8 statistical software in  an unbalanced completely randomized design. Mean comparisons were performed by Duncantest . To classify ecotypes, based on all chromosomal parameters, cluster analysis was performed using Ward method.

    Results

    The results showed that the basic number of chromosoms in Turkmenistan and Bojnurd ecotypes was x=7, 2n=2x=14 and in other ecotypes x=8, 2n=2x=16. short arm length, long arm length, total chromosome length was significantly different (P≤0.01) between  ecotypes. Cluster analysis divided the ecotypes in two groups. Minimum Euclidean distance observed between Azerbaijan and Talish ecotypes, the smallest chromosome belonged to Mashhad and the largest chromosomes belonged to Shahroud. The most symmetric karyotype was Azerbaijan and the most asymmetric karyotype was Shahroud ecotype.

    Conclusions

    The results showed that the differences in the number of chromosomes could be explained by Robertsonian translocations. It seems that the ecotypes with 2n=2x=14 chromosomes had more antiquity, and the ecotypes with 16 chromosomes originated from them. Considering that Bojnourd ecotype with 14 chromosomes this region could be possibly in troduced as the oldest origin or nuclear center of variation for garlic in Iran. Chromosomes also differ in the size and location of the centromere, which is due to chromosomal breakdown and the formation of a new structure in their reconnections. This study revealed which ecotypes are distant among the studied ecotypes, and also showed to produce possible future hybrids, which direction will be more successful.

    Keywords: Chromosomal diversity, Cluster analysis, Garlic, Karyotype analysis
  • Azadeh Imani, Jafar Ahmadi *, Mohsen Heydari Pages 41-61
    Objective

    The objectives of this research were study of genetic diversity in Iranian and foreign pistachio cultivars using CBDP markers and the efficiency of these markers in differentiation and grouping of cultivars.

    Materials and methods

    In this research, genetic diversity of 73 cultivars (63 Iranian and 10 foreign cultivars) was evaluated using 25 CBPD primers.

    Results

    The results showed that, the bands polymorphism for Iranian and foreign cultivars was 77.56% and 67.80%, respectively. The PIC mean for CBPD markers was 0.76 and all CBDP primers had a high ability to separate pistachio cultivars. The MI mean for CBDP primers was 2.65 and CAAT2 primer showed the highest MI (8.52) value. Analysis of molecular variance determined 4% inter-group diversity and 96% intra-group diversity for studied genotypes. Gst value 0.04 verified low inter-group diversity as well. Nm value 11.03 showed the gene flow between foreign and Iranian pistachio cultivars. Iranian cultivars had higher values than foreign cultivars in terms of both Nei and Shannon gene diversity indices as well. Cluster analysis using Jaccard matrix and UPGMA method was performed and the results showed, the average of similarity coefficient between cultivars was 0.68 and the pistachio cultivars were divided in three main groups, in which the main groups were subdivided into several subgroups. The principal coordinate analysis also confirmed the result of the cluster analysis.

    Conclusions

    In conclusion, the use of CBDP markers is suitable for studying the genetic diversity of pistachio cultivars. Also, the efficiency and differentiation power of CBDP primers was confirmed due to the high mean of PIC and MI.

    Keywords: CAAT box, CBDP, Functional marker, Gene diversity, Pistachio
  • Zahra Hajibarat, Abbas Saidi * Pages 63-81
    Objective

    Potato (Solanum tuberosum) is an important food and economic crop in the world. However, potato shows susceptiblity to drought stress. Thus, the investigation of molecular mechanism of drought stress tolerance is essential considered. GF14/14-3-3 protein is one of the conserved dimeric proteins that regulate several cellular processes, ranging from metabolism to transport, growth, development, and stress response. However, only few reports are available regarding the effect of 14-3-3 genes in response to stress in potato.

    Materials and methods

    In this study, twelve 14-3-3 genes were detected in the potato genome using bioinformatics methods.  Further, motif analysis, gene structure, phylogenetic analysis, TFBS and synteny analysis were performed on the 14-3-3 genes. In addition, expression analysis of two genes (StGF14i and StGF14h) in four tissues (root, stem, leaf, and tuber) and their expression under drought stress in greenhouse was investigated.  

    Results

    Based on phylogenetic relationships, the StGF14 family members were categorized into two classes. Analysis of transcription factor binding sites (TFBS) in the promoter region of 14-3-3 genes revealed that the highest and the lowest number of TFBs were MYB and CSD, respectively, which found in promoter of 14-3-3 genes.  Moreover, different frequencies of TFSB in 14-3-3 genes could indicate that these genes control different developmental stages and are involved in complex regulatory mechanisms. Furthermore, genome evolution of S. tuberosum using orthologists and paralogues identification was studied. The number of exons in 14-3-3 genes was from four to seven and most of these genes in the same subfamily them had the same exon–intron patterns. The expression of two genes in leaves and tuber under drought stress as well as the gene expression of both genes in root, stem, leaf, and tuber tissues under drought were examined. Based on the expression analysis of two genes StGF14i and StGF14h in tissues and survey of drought stress, StGF14i gene has a maximum expression in four tissues and also, highest expression in tubers under drought stress. Our results revealed that two orthologous gene pairs between S. tuberosum and A. thaliana as well as eight paralogous genes among potato genomes were identified.

    Conclusions

    The expression patterns of StGF14i and StGF14h genes in different tissues and in response to drought stress that two genes had the conserved and necessary roles in potato growth and development potato. It is hope that the results of this study will be useful for further investigation of functional role and molecular mechanisms of 14-3-3 genes in response to drought stresses.

    Keywords: Drought, Promoter, TFBS, Phylogenetic, Paralogous
  • Mehdi Derakhshan, Karim Hasanpur *, Arash Javanmard, Jalil Shodja Pages 83-100
    Objective

    Recently, in East Azerbaijan province, while marketing of top sheep carrying fertility genes became suspected, because a number of farmers complained about the claim of the seller due to the low performance of such ewes on the farm. With this research motivation, the aim of the present study in the first step is to combine PCR-RFLP and subsequent PCR-Sequencing methods for genetic refinement of the FecB gene locus associated with litter size in the Booroola-Afshari sheep breed.

    Materials and methods

    In this study, overall 62 ewes and rams of Booroola-Afshari sheep and 30 ewes of Ghezel- Romanov hybrids were obtained from different sheep farms around Tabriz. Then, two- separate phase were designed, after amplification of the 190 bp region of the BMPR15 gene by PCR, two molecular PCR- RFLP methods and direct sequencing were performed according to routine laboratory instructions. Genotype results were recorded and subsequently, using different software such as POPGENE, FinchTV and MAFFT, the genotypic, allelic, and alignment frequencies of the amplified sequences were performed to confirm the mutation, respectively.

    Results

    The results of the present report demonstrated that the source of discrepancy between the identified genotype and the actual genotype can be due to the error of reading the genotype or the seller's fraud and false claim. Also, the combination and both outputs of both molecular techniques, PCR- RFLP and direct sequencing, can minimize the technical error caused by the genotype. In addition, high reproducibility observations confirmed the presence of 8/06% fraud in the FecB gene locus genotype.

    Conclusions

    The combination of two molecular methods, PCR- RFLP and PCR-sequencing direct sequencing to detect FecB mutations, has shown acceptable efficiencies, and the establishment of government-affiliated genotyping centers for fraud detection can assist regulators in genotyping sheep with fertility genes and moreover may reduce the number of frauds.

    Keywords: Twinning gene, Fraud, Genotype, Molecular test, FecB gene
  • Esmat Ashaar Ghadim, Maghsoud Pazhouhandeh *, Mohammad Ahmadabadi Pages 101-126
    Objective

    The unique characteristics of plant protoplasts have made them a powerful tool for researchers to study the genetic modification of plant cells. The most important prerequisite for the use of protoplasts is the ability to extract them easily and in large quantities, and to cultivate and regenerate them for cell colony formation and plant production. The most common method of extracting protoplasts from plant tissues is the enzymatic method. Concentration and composition of enzymes and isolation and culture steps are key factors in protoplast extraction. The aim of this study was to investigate the effect of these factors on protoplasts of in vitro potato (Solanum tuberosum L.) and to develop an efficient and suitable method for their extraction, transfection, callus formation and regeneration.

    Materials and methods

    For protoplast isolation from commercial and common Agria cultivar of potato, different treatments of Cellulase and Macerozyme enzymes concentration, incubation time in enzyme solution and isolation steps on leaf tissue, stem and aerial part of in vitro plantlets were investigated. The effects of different hormone concentration on culture and regeneration of protoplasts were studied. After protoplast isolation, the efficiency of transfection by PEG 4000 using pBin61-GFP plasmid was evaluated.

    Results

    The best results were obtained from leaf explants and the highest number of protoplasts (2×106 protoplasts per ml) were extracted from leaf mesophilic tissues after 16 hours' incubation in enzyme solution (1% Cellulase and 0.2% Macerozyme). The transfection efficiency of protoplasts by PEG with 40% concentration and duration of 30 minutes was 50%. The MS medium containing 5 mg/l NAA and 0.1 mg/l BAP was selected as the best culture medium for callus induction. In this hormonal treatment, 100% of callus induction from protoplasts was obtained after about one month. The best medium for plant regeneration and shooting from callus was the combination of 2 mg/l Zeatin with 0.1 mg/l GA3 and 0.01 mg/l NAA with 86% efficiency.

    Conclusions

    Based on the results, the described protocol for protoplast extraction and gene transfer in this study provides necessary steps for genetic engineering, transformation and gene expression in the potato plant.

    Keywords: Cellulose, Genetic Engineering, Macerozyme, Polyethylene Glycol, Protoplast
  • Sahar Barani, Hossein Massumi *, Mohammad Maddahian, Jahangir Heydarnejad, Akbar Hosseinipour Pages 127-150
    Objective

    The Hop stunt viroid has the widest host range among viroids, and is prevalent worldwide. This research aims to detect and characterize HSVd variants in the vineyards of Kerman province and some other parts of Iran and analyze the variants' phylogenetic status.

    Materials and methods

    Seventy-four leaf samples were collected from grapevines in Kerman, East Azerbaijan (Tabriz), and Fars (Beyza) provinces during the summers of 2018–2020. The samples were processed and subjected to RT-PCR to detect HSVd using specific primers. Then, complete genomes of seven HSVd variants were sequenced and blasted into GenBank. In the MEGA 7.0 program, the neighbor-joining statistical method was used to construct a phylogenetic tree to consider relationships between the detected HSVd variants and those obtainable in GenBank. Furthermore, the homology of the grapevine-related variants was analyzed by SDT v1.2 software. Finally, eight plant species and varieties were experimentally inoculated by two HSVd variants to study symptom expression and determine host range.

    Results

    Throughout the world, HSVd variants have been grouped into five phylogenetic groups: Citrus, Hop, Plum, Plum-Hop/cit3, and Plum-Citrus. Accordingly, the identified seven HSVd variants in this study and several previously reported variants from grapevines in Iran and Germany were classified under the main group, Hop. The HSVd variants from grapevine had genome lengths ranging from 297 to 300 nucleotides, with 93.3–98.7% nucleotide sequence similarity. Three of the seven HSVd isolates identified in Kerman province vineyards and four isolates previously reported from grapevines in Iran and Germany formed a subgroup within the Hop cluster. In addition, the Hop group included four Iranian pistachio HSVd isolates from the Kerman province and some Tunisian pistachio HSVd isolates with Iranian provenance.

    Conclusions

    Given that HSVd infection of grapevines has been documented in Iran prior to pistachio infection, pistachios were most likely infected via HSVd inocula transferred from affected grapevines. Therefore, based on the molecular studies and available evidence, grapevines can be assumed to be the source of infection for pistachio trees.

    Keywords: Hop stunt viroid, Grapevine, Phylogeny
  • Fatemeh Davari Shalamzari, Leila Nejadsadeghi *, Khosro Mehdi Khanlou, Qing-Yan Shu Pages 151-170
    Objective

    Medicinal plants have long been recognized as a rich source of essential oils and have been cultivated for a variety of uses since ancient times. White savory (Satureja mutica fisch & CA mey) is one of the medicinal plants belonging to the mint family with high content of carvacrol in its essential oil. A large body of literature has suggested that abiotic stresses, especially drought stress, could considerably boost the production of essential oils in plants. The aim of this study was to evaluate the effect of drought stress on the expression of genes affecting the biosynthesis of the main component of white savory essential oil carvacrol.

    Materials and methods

    For this goal, a number of 20 pot-planted seedlings of white savory at the 6-8 leaf stage were subjected in a greenhouse to two conditions of control and drought stress (10 pots for each condition) with irrigation regimes of 100% and 30% of field capacity, respectively. In order to ensure the implementation of stress on plants and to determine the appropriate time for sampling, leaf proline and relative water content of plants were measured.

    Results

    The results of both proline and relative water content tests revealed a significant statistical difference between the control and stress conditions in white savory at 30% of field capacity. The KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) database was used to obtain information on carvacrol biosynthesis pathway. The three key genes geranyl diphosphate synthase (gpps), terpene synthase (tps), and limonene hydroxylase (lh) were chosen for gene expression analysis. Due to the lack of genomic information on white savory, the sequence information of the genes in the closest genera within the family mint was used to design primers. The result of melting curve analysis from the real-time quantitative PCR (qPCR) assay confirmed the accuracy of the primer design. The raw qPCR data normalized to the housekeeping gene Actin, then differential expression analysis was preformed using the delta delta Ct method. qPCR result showed that expression of the genes gpps, tps, and lh were increased in stressed plants proximately 20, 18, 50 times, compared to those in control, respectively. 

    Conclusions

    The conclusion that must be drawn from the data available is that water stress leads to the process of plant response to stress and changes the expression of genes involved in the biosynthesis pathway of the active substance carvacrol.

    Keywords: Secondary metabolite, Plant molecular response, Prolin, Lamiaceae, Real time-PCR
  • Parisa Ghanbari Namin, Rasool Asghari Zakaria *, Nasser Zare, Maryam Khezri Pages 171-192
    Objective

    Galega (Galega officinalis L.) from the leguminous family is used to treat diabetes. Hairy root culture is a valuable system for the production of secondary metabolites on a large scale. The use of elicitors in plant tissue and cell culture is one of the most efficient biotechnological tools for inducing biosynthesis and accumulation of secondary metabolites. This study aimed to investigate the effect of iron, silver, and silicon nanoparticles on growth and galegine content in hairy roots of G. officinalis.

    Materials and methods

    In this study, induction of hairy roots in leaf, cotyledon, and hypocotyl explants of G. officinalis was performed using the A4 strain of Rhizobium rhizogenes, and the effect of different concentrations of silver, silicon, and iron oxide nano-elicitors on growth and galegine, phenol, and flavonoids content of hairy roots was investigated.

    Results

    The highest rate of root induction was obtained in leaf explants with an average of 5 roots per explant. The highest root growth rate belonged to the treatments with 50 and 100 mg l-1 silicon nanoparticles for 72 h. Application of all levels of silver, iron, and silicon elicitors for 36 h resulted in a significant increase in the total phenol content of hairy roots. Thus that the highest amount of total phenol was obtained in 36 h treatment of roots with a concentration of 100 mg l-1 of silicon nanoparticles without significant difference with 10 and 20 mg l-1 silver nanoparticles. Also, the highest amount of total flavonoids was obtained at 200 mg l-1 iron nanoparticles for 36 h; and the highest content of galegine was obtained in the treatment of roots with 10 and 20 mg l-1 silver, and 100 mg l-1 silicon nanoparticles for 36 h.

    Conclusions

    The appropriate type and concentration of elicitors is an effective factor in the response of hairy roots to nano-elicitors. The highest yield of galegine (17.55 mg) was obtained in the treatment of roots with 50 mg l-1 of silicon nanoparticles for 72 h. This can be attributed to both better growth of hairy roots and high galegine content at this treatment.

    Keywords: Galegine, Hairy roots, Nano-elicitors, Secondary metabolites
  • Faezeh Mehdizadeh, Zarbakht Ansar Pirsaraei *, Alireza Jafari Sayadi, Hamid Deldar Pages 193-221
    Objective

    One of the goals of the poultry industry is to select animals that increased growth rate and also muscle mass while maintaining meat quality. The present study was conducted to evaluate performance, some meat quality characteristics and genes expression associated with growth (IGF-I, IGF-II, TGF-β1, Myostatin) in three strains of Arian, Ross and Cobb.

    Materials and methods

    To do this research 150 one day old (male and female) broiler chicks of Arian, Ross and Cobb strains were categorized in a completely randomized design with three treatments and five replicates and 10 observations per replicate. The function, some physical characteristics of meat and the relative expression of their genes were investigated. Strains types had significant effect on feed conversion ratio (FCR).

    Results

    In the whole of rearing period, the lowest FCR was for Ross strain and the highest was for Cobb strain. TPA test of breast showed that hardness, cohesiveness and chewiness in Arian, Ross and Cobb strains were significantly different. Maximum hardness and chewiness were for Arian and Cobb strains and maximum cohesiveness was for Ross strain. There were no significant differences between strains for adhesiveness, springiness, gumminess. TPA test of thigh showed that, hardness, chewiness and gumminess were not significantly different, but cohesiveness, adhesiveness and springiness were significantly different between strains. Maximum cohesiveness and springiness were observed in Arian strain and maximum adhesiveness was for Ross strain. Breast and thigh pressure test of three strains showed that hardness and deformation of hardness were not significantly different. IGF-I and IGF-II relative genes expression of breast meat had no significant difference between strains. TGF-β1 and myostatin relative genes expression were significantly different and the Cobb strain had the highest relative gene expression of TGF-β1. Also IGF-I and IGF-II relative genes expression had no significant difference in liver.

    Conclusions

    Given the individual advantages of each strain in some traits, more research is needed with specialized diets for each strain to be able to comment conclusively on the superiority of their traits.

    Keywords: Arian, broiler, Cobb, Gene expression, meat quality, Ross
  • Abbasali Yadollahi *, Ghazal Ghajari Pages 223-241
    Objective

    Oilseeds are the second-largest source of calories for human societies after cereals. Sesamum indicum has been considered recently due to its oil quality and content of 43-46% unsaturated fatty acids. To investigate the possibility of transferring the recombinant aroA-CYP81Q1 gene through Agrobacterium tumefaciens to the Sesamum indicum plant (reported for the first time in the country), after optimizing tissue culture and selecting the best hormonal combination, a factorial experiment was performed. 

    Materials and methods

    In this experiment, the recombinant aroA-CYP81Q1 gene was synthesized and transformed into an Agrobacterium strain (LB4404). Gene cloning was confirmed by PCR and then confirmed by sequencing. The efficacy and frequency of transgenic Sesamum indicum were evaluated in the selected medium containing 50 mg/l kanamycin. Finally, to confirm the transgenicity of the regenerated plants, PCR analyzes were performed with specific primers on selected plants. Also, the expression of the sesamin-producing gene (CYP81Q1) in control groups and transgenic groups was measured at a significant level of P <0.01.   

    Results

    Statistical analysis showed that the percentage of regeneration of transgenic seedlings using Agrobacterium (LB4404) in the selected medium containing kanamycin was 33%. Also, PCR analysis of transgenic plants showed a prevalence of transgenics of 33%. In addition, amplification of the bp fragment indicated the accuracy of cloning in transgenic plants. The results indicate the successful transfer of this gene to the sesame plant to increase its industrial properties. The results of the analysis of variance showed that there was a significant difference in the expression of sesamin-producing genes between transgenic cultivar and control groups (P <0.01). 

    Conclusions

    Since pBI121-based expression vectors are more efficient than other expression vectors and are widely used in the transfer of recombinant genes to plants, the recombinant vector constructed in this study indicates successful gene transfer. Sesame to sesame plant to increase its industrial properties.

    Keywords: Expressive vector, cloning, Sesamin, Sesamum indicum
  • Mohammadreza Mohammadabadi *, Hamid Kheyrodin, Aigin Latifi, Olena Babenko Ivanivna Pages 243-256
    Objective

    It has been shown that mutation in DNAH1 (Dynein Axonemal Heavy Chain 1) gene is associated with MMAF (multiple morphological anomalies of the flagella) and PCD (primary ciliary dyskinesia) phenotypes. MMAF has been widely studied in male reproductive traits and is often associated with abnormal sperm, which seriously affects male reproductive traits and even leads to infertility. Indeed, as a MMAF-dependent gene, many studies have identified DNAH1 gene as a key and essential player in male and female gonadal development and have investigated the clinical applications of DNAH1 gene. PCD is often associated with ciliary motility disorder, which is also an autosomal recessive genetic disease. Animals with severe PCD show infertility. The aim of this study was to study the expression pattern of DNAH1 gene in the testicular tissue of Raini Cashmere goat using Real Time PCR.

    Materials and Methods

    Sampling was done from the testicular tissue of three heads (3 replicates from each head) of Raini Cashmere goat in the slaughterhouse. The isolated samples were placed in 1.5 mL microtubes. Total RNA was extracted from testicular tissue. Agarose gel electrophoresis and UV spectrophotometry were used to evaluate the quality and quantity of extracted RNA. Then cDNA was made and Real Time PCR was performed. Also, GAPDH housekeeping gene was used as a control. Melting curves were analyzed and data obtained from Real Time PCR were performed. 

    Results 

    The results of Real Time PCR curves and observing the results of electrophoresis of PCR products on 2% agarose gel showed that DNAH1 gene is expressed in testicular tissue. For the DNAH1 gene, a band of 140 bp was observed and for the GAPDH gene, a band of 143 bp was observed, and the accuracy of the amplification test was confirmed.

    Conclusions

    According to the results of the present study and the results of other researchers, it can be concluded that DNAH1 gene plays an important role in fertility. In the present study, it was found that DNAH1 gene is expressed in testicular tissue. Therefore, DNAH1 gene is most likely essential for male fertility, and the results of this research have provided the way for future studies to describe the role of DNAH1 gene as a candidate gene for better fertility and normal physiology in domestic animals, especially goats.

    Keywords: DNAH1 gene, Gene expression, testis, Raini cashmere goat