فهرست مطالب

تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران - سال سی‌ام شماره 1 (پیاپی 59، بهار و تابستان 1401)

نشریه تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران
سال سی‌ام شماره 1 (پیاپی 59، بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/01
  • تعداد عناوین: 11
|
  • محمدرسول سمندری بهرآسمان، احمد اسماعیلی*، سعید اسماعیلی ماهانی، اسماعیل ابراهیمی، اولین لوویت صفحات 1-15
    زیره سیاه ایرانی از مهمترین گیاهان بومی ایران است. دانه این گیاه در رژیم غدایی روزمره ایرانی ها مصرف می شود و همچنین دارای خواص دارویی و ترکیبات معطر است. متاسفانه اطلاعات کمی در مورد ژنوم و نشانگرهای مولکولی این گیاه وجود دارد. در این پژوهش، ترنسکریپتوم زیره سیاه ایرانی در مرحله دانه بندی توالی یابی شد و بعد از استخراج ریزماهواره های (SSR Markers) مرتبط با این مرحله رشدی به تفسیر آن ها پرداخته شد. گل آذین و ساقه این گیاه بعد از استخراج RNA، توالی یابی شدند. توالی یابی با عمق 6 گیگ و طول قطعات 150 جفت باز و بصورت جفت-انتها انجام شد. داده های حاصل از توالی یابی توسط نرم افزارهای مختلف آنالیز شدند. بازچینش رونوشت زیره سیاه ایرانی توسط نرم افزار Trinity انجام شد. استخراج نشانگرهای ریزماهواره توسط نرم افزار MISA انجام شد. در نهایت تفسیر عملکردی توالی های دربرگیرنده ریزماهواره توسط پایگاه داده WEGO انجام شد. میزان GC نمونه های مختلف 47 تا 50 درصد بود. تعداد 8389 نشانگر ریزماهواره از 45146 ژن منفرد حاصل شد. حداقل 11 درصد ژن های منفرد حاوی ریزماهواره بودند. نوکلیوتیدهای A/T و AG/CT بیشترین درصد نشانگرهای ریزماهواره را در برداشتند. در میان تکرارهای سه نوکلیوتیدی، ATC/ATG و AAG/CTT بیشترین فراوانی ریزماهواره ها را به خود اختصاص داد. نتایج تفسیر عملکردی نشان داد که ژن های منفرد حاوی نشانگرهای ریزماهواره طیف وسیعی از فعالیت های بیولوژیکی گیاه زیره سیاه ایرانی را پوشش می دهند و ژن های درگیر در تکامل و رشد دانه، حد بالایی از بیان را دارند. این تحقیق برای اولین بار به بررسی نشانگرهای ریزماهواره گیاه زیره سیاه ایرانی پرداخته است. نتایج این تحقیق می تواند در پیداکردن نشانگرهای مختلف برای برنامه های اصلاحی و توسعه ارقام با اهداف مختلف مفید باشد.
    کلیدواژگان: نسل جدید توالی یابی، نشانگر، بازچینش، تفسیر عملکردی
  • محمد ضابط*، سمانه پیش قدم، زهره علیزاده صفحات 16-38
    بررسی تنوع ژنتیکی اهمیت ویژه ای دردرک چگونگی ایجاد جمعیت ها در طول زمان و مکان های جغرافیایی دارند. در این تحقیق تنوع ژنتیکی 22 جمعیت خارشتر (Alhagi maurorum) با استفاده از 27 آغازگر RAPD و 24 آغازگر SCOT طی سال های 98-1397 مورد مطالعه قرار گرفت. از 27 آغازگر RAPD، 19 و از 24 آغازگر SCOT، 18 آغازگر چندشکلی بالایی نشان دادند. در مجموع آغازگرهای RAPD، 100 درصد چندشکلی و آغازگرهای SCOT، 42/95 درصد چندشکلی نشان دادند. بالاترین شاخص محتوای اطلاعات چندشکلی را آغازگرهای R3 و R11 (42/0) و S12 (44/0)، بالاترین شاخص نسبت چندشکلی (EMR) را آغازگرهای R10 (17) و S2، S4،S6 ، S7 وS10 (13)، بالاترین شاخص نشانگری (MI) را آغازگرهای R13 (92/5) و S7 (36/5) و بالاترین شاخص قدرت تفکیک (RP) را آغازگرهای R4 (54/9) و S14 (7/11) به خود اختصاص دادند. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که در هر دو نشانگر 14 درصد از تغییرات مربوط به بین گروه ها و 86 درصد مربوطه به درون گروه ها بود. تجزیه خوشه ای بر اساس داده های نشانگر RAPD، جمعیت ها را در سه و بر اساس نشانگر SCOT، جمعیت ها را در شش خوشه گروه بندی نمود. بررسی خوشه ها نشان داد که تنوع ژنتیکی از تنوع جغرافیایی تبعیت نمی کند و پیشنهاد می شود که در مطالعات آتی از تلاقی بین جمعیت تهران با جمعیت های گناباد، طبس، بشرویه، سربیشه و نیلشهر که فاصله ژنتیکی بیشتری دارند، جهت ایجاد دورگ های برتر استفاده شود. کلیه پارامترهای ژنتیکی در هر دو نشانگر تقریبا برابر و بر این اساس کارایی هر دو نشانگر در مطالعه کنونی تقریبا یکسان بود.
    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، جریان ژنی، چندشکلی، شاخص شانون، هتروزیگوسی
  • فرحناز نریمانی، جواد عرفانی مقدم، علی اشرف مهرابی* صفحات 39-55
    در این پژوهش، 44 ژنوتیپ و رقم از سه گونه متعلق به جنس Pistacia شامل P. atlantica  (15نمونه)،P. khinjuk  (23 نمونه) و P. vera  (6 رقم) که از بخش های مختلف استان ایلام و سمنان جمع آوری شده بودند بر اساس صفات برگ و میوه ارزیابی شدند. نتایج ارزیابی صفات ریختی نشان داد تنوع (ضریب تغییرات فنوتیپی) بالایی در صفات مرتبط با میوه در مقایسه با صفات برگ بین گونه ها وجود داشت. نتایج تجزیه به عامل ها نشان داد، 3 عامل اصلی 04/94% واریانس کل بین نمونه ها را توجیه نمودند. در تجزیه به عامل  ها، وزن میوه، قطر و طول میوه، وزن مغز و وزن پوسته سخت جزء صفات مهم و تاثیر گذاری بودند که در عامل اول قرار گرفتند و نزدیک به 52%  واریانس کل را توجیه نمودند. نتایج به دست آمده از تجزیه خوشه ای، نمونه های مورد بررسی را به سه گروه اصلی تقسیم کرد به طوری که نمونه های متعلق به هر گونه در گروه های مجزا تفکیک شدند. همچنین، در بخش دوم این آزمایش، تنوع ژنتیکی بین نمونه ها با 12 آغازگر RAPD بررسی شد. در مجموع 71 آلل شناسایی شدند و اندازه آلل ها در محدوده 280 تا 2500 جفت باز متغیر بود. تعداد آلل مشاهده شده برای هر مکان از 4 (OPA-16 و OPA-18) تا 9 (Customprimer) آلل با میانگین 91/5 آلل برای هر مکان بود. شاخص محتوی چندشکلی (PIC) برای مکان OPB-14 بیشترین (483/0) و برای مکان OPA-13 کمترین مقدار (089/0) و میانگین آن 35/0 در بین همه مکان های RAPD بود. دامنه تشابه ژنتیکی ژااکارد میان نمونه ها از 27/0 تا 84/0 ثبت شد. نتایج حاصل از این پژوهش، در طبقه بندی، حفاظت و شناسایی منابع ژنتیکی پسته کمک می کند و می‏تواند در برنامه های به نژادی این محصول موثر باشد.
    کلیدواژگان: آلل، تجزیه خوشه ای، تنوع ژنتیکی، تنوع ریختی، چند شکلی
  • روجا شباهنگ، داود صمصامپور*، حسین زینلی، مرتضی ابراهیمی، علی فرهادی صفحات 56-71
    موفقیت بهنژادگران گیاهی به میزان تنوع ژنتیکی موجود در گیاهان و خویشاوندان وحشی آن ها بستگی دارد. آگاهی از فاصله و خویشاوندی ژنتیکی امکان سازماندهی ذخایر ارثی، نمونه برداری موثر از ژنوتیپ ها و استفاده بهتر از تنوع را فراهم می کند. این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی شش توده ریحان (L. Ocimum basilicum) و نیز ارزیابی پاسخ بیوشیمیایی آن ها به شرایط کم آبیاری و تراکم در گلخانه مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان طی آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار به اجرا درآمد. توده های ریحان (شامل توده افغانی سبز، قایمیه بنفش، قهجاورستان سبز، اردستان سبز، مبارکه سبز و مهیار بنفش) با دو تراکم 6/6 و 20 بوته در متر مربع، به صورت جوی و پشته هایی به فواصل cm 50 کشت شدند. بذرهای این توده ها بر روی پشته هایی به فاصله ی cm 30 (در تراکم 6/6 بوته در متر مربع) و cm 10 (در تراکم 20 بوته در متر مربع) قرار گرفتند. آبیاری به صورت قطره ای با استفاده از تشتک تبخیر و در قالب سه تیمار 60 ،80 و100 درصد ظرفیت زراعی انجام شد، همچنین در این آزمایش 12 جفت آغازگر AFLP جهت بررسی تنوع ژنتیکی مورد استفاده قرار گرفتند. براساس نتایج بدست آمده در تمام شرایط آبیاری توده افغان بالاترین درصد اسانس را نشان داد. در بین توده های مورد مطالعه بالاترین میزان کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز به ترتیب با مقادیر 62/0، 44/0 و 53/0 میکرومول بر دقیقه بر گرم وزن تر) به توده قهجاورستان و بالاترین مقادیر کلروفیل a وb  (49/1 و 76/0 میلی گرم بر گرم وزن تر) به توده مبارکه اختصاص داشت. در رابطه با تنش کم آبی مشخص شد که اعمال تیمارهای 80 و 60 درصد ظرفیت زراعی به ترتیب منجر به افزایش 4 و 19 درصدی کاتالاز، 6 و 22 درصدی پراکسیداز و 5 و 20 درصدی سوپراکسید دیسموتاز گردید. به‏طور کلی توده افغان بالاترین میزان تحمل به تنش را نشان داد. براساس تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از AFLP هر آغازگر به طور میانگین تولید 51/10 باند چندشکل کرد و آغازگر11 بیشترین تولید باند را در بین آغازگرها به خود اختصاص داد. ارزیابی ماتریس شباهت بیانگر بیشترین تشابه ژنتیکی بین توده های مبارکه و اردستان به میزان 99/0 بود و کمترین تشابه ژنتیکی مربوط به توده های اردستان و مهیار بود که به میزان 71/0 بدست آمد. بطورکلی براساس نتایج بدست آمده، از توده هایی با کمترین تشابه ژنتیکی (اردستان و مهیار) می توان در برنامه های اصلاحی به عنوان والد استفاده کرد که منجر به ایجاد نتاج با تنوع ژنتیکی بالاتر می شود. همچنین توده افغان می تواند در برنامه های اصلاحی مقاوم به تنش به عنوال والد مطلوب لحاظ گردد.
    کلیدواژگان: اسانس، تنش، تنوع مولکولی، رقابت درون گونه ایی، متابولیت ثانویه
  • نفیسه نورمحمدی، احمد اسماعیلی*، احمد سبحانی نجف آبادی، فرهاد نظریان فیروزآبادی صفحات 72-85

    ژن های miRNAs دسته مهمی از تنظیم کننده های بیان ژنی می‎باشند که نسبت به تنش های محیطی، پاسخ های متنوعی دارند و نقش کلیدی در تنظیم بیان ژن ها در مراحل پس از رونویسی ایفا می‎کنند. گل راعیperforatum)  Hypericum) بیشترین کاربرد را در درمان افسردگی به دلیل تاثیر هایپرسین و هایپرفورین دارد. پژوهش حاضر به منظور شناسایی miRNAهای حفاظت شده و ژن های هدف آن ها در محتوی رونوشت (Transcriptome) گل راعی صورت گرفت. ابتدا نمونه های حاصل از توالی یابی RNA گل راعی از بانک اطلاعاتیEMBL-EBI (ENA)  دریافت شدند، سپس ترنسکریپتوم این گیاه سرهم بندی گردید و رونوشت های غیر کدکننده به پروتیین شناسایی و به عنوان توالی های کاندید پیش ساز miRNA در نظر گرفته شدند. در نهایت از بین توالی های کاندید با استفاده از نرم افزار C-mii شش miRNA با نام های Hp-miR395، Hp-miR845d، Hp-miR414، miR159 Hp-،Hp-miR159e  و Hp-miR156c پس از اعمال فیلترهای سخت گیرانه شناسایی شدند. بررسی شبکه برهم کنش پروتیین-پروتیین ارتباط ژن های هدف با پروتیین های هدف به ویژه عوامل رونویسی را مشخص کرد. در مرحله بعد جهت تایید ژن های هدف برای miRNAهای شناسایی شده محلول پاشی با غلظت های صفر (شاهد) و 200 میکرو مولار متیل جاسمونات بر روی گل راعی انجام شد و الگو ی تغییرات بیان دو ژن هدف بررسی گردید. در بررسی تغییرات میزان بیانqRT-PCR  در زمانهای 12، 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تیمار متیل جاسمونات، افزایش سطح بیان نسبی برای رونوشت های (DN121523_c1_g4_i2) Hyp-1 و HD-Zip  (DN121003_c0_g1_i1) پس از 72 ساعت از کاربرد با متیل جاسمونات مشاهده شد. در مجموع با توجه به نقش تنظیمی miRNAهای شناسایی شده در مطالعه‎ ی حاضر، می ‎توان از این ژن ها در شناسایی بهتر و دقیق تر مسیر بیوسنتزی هایپرسین و هایپرفورین استفاده کرد.

    کلیدواژگان: آنالیز گسترده ترانسکریپتوم، بیان ژن، شناسایی بیوانفورماتیک، گل راعی، متیل جاسمونات
  • یلدا ژولیده، یوسف محمدی*، محمدرضا مشایخی صفحات 86-96
    تاکسول یکی از مهمترین متابولیت های ثانویه است که نقش مهمی در درمان انواع سرطان ها دارد. این ماده ارزشمند طی یک مسیر پیچیده تولید می شود و به دلیل تولید کم و در خطر انقراض بودن گونه سرخدار، افزایش میزان تولید تاکسول اهمیت زیادی پیدا کرده است. در این تحقیق، نمونه های گیاهی تحت تیمار متیل جاسمونات با مقادیر 0، 100، 250 و 500 میکرومولار قرار گرفتند. نمونه ها به مدت 48 و 72 ساعت در فیتوترون نگه داری شدند. پس از اعمال متیل جاسمونات، بیان ژن bapt ساقه با روش Real Time PCR و میزان تاکسول تولیدی با دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا (HPLC) اندازه گیری شد. اطلاعات حاصل مورد تجزیه آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیان ژن bapt در غلظت 100 میکرومولار در 48 ساعت، 13/5 برابر گیاه شاهد بود. همچنین بیشترین میزان تاکسول در گیاه تیمار شده با متیل جاسمونات 500 میکرومولار در 72 ساعت با 315/0 میلی گرم بر گرم وزن خشک مشاهده شد. آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که رابطه ای بین میزان بیان ژن و تولید تاکسول وجود ندارد. به نظر می رسد علت این موضوع، اختلاف زمانی بین بیان ژن و تولید تاکسول تحت متیل جاسمونات می باشد. با توجه به اهمیت تاکسول در صنایع داروسازی، پیشنهاد می شود در تحقیقات آینده، از غلظت های بالاتر از  500 میکرومولار متیل جاسمونات با زمان های بیشتر از 3 روز نیز  برای بررسی احتمال افزایش تولید تاکسول استفاده شود.
    کلیدواژگان: بیان ژن، تاکسول، سرخدار، bapt، HPLC، real time PCR
  • سیده زینب رضوی کشمیری، ندا جوادیان، محسن شریفی*، قاسم کریم زاده صفحات 97-107
    اتوپلی پلوییدی القایی به عنوان روشی موثر در افزایش تولید برخی متابولیت های ثانوی در گیاهان دارویی در نظر گرفته می شود. کتان سفید یک گیاه دارویی ارزشمند و سرشار از برخی ترکیبات لیگنان با خاصیت ضدویروسی و ضدسرطانی مانند پودوفیلوتوکسین است. در این تحقیق، اثر القاء اتوتتراپلوییدی بر تولید برخی لیگنان ها، فنولیک اسیدها و فلاونوییدهای مشتق شده از مسیر فنیل پروپانویید، در کشت کالوس کتان سفید بررسی شد. کالوس های تتراپلویید از برگ کتان سفید اتوتتراپلویید القایی به دست آمد و پایداری پلوییدی آن بعد از چندین بار زیرکشت به وسیله فلوسایتومتری تایید شد. دو برابر شدن کروموزومی یا تتراپلوییدی باعث افزایش معنی دار تولید لیگنان (پینورسینول)، فولیک اسیدها (کافییک اسید، کوماریک اسید و فرولیک اسید) و فلاونوییدها (میریستین، نارینجنین و کاتچین) اندازه گیری شده در کشت کالوس شد، در حالی که روی تولید سایر لیگنان ها (لاریسی رسینول و پودوفیلوتوکسین) اثر قابل توجهی نداشت. این نتایج نشان داد که دو برابر شدن سطح پلوییدی می تواند به عنوان یک روش موثر برای افزایش تولید برخی از متابولیت های ثانوی در کالوس کتان سفید استفاده شود.
    کلیدواژگان: پودوفیلوتوکسین، ترکیبات فنولی، سطح پلوئیدی، فلوسایتومتری، کتان سفید
  • لیلا میرجانی*، عباس قمری زارع، کامبیز اسپهبدی صفحات 108-117
    گونه درخت جنگلی زبان گنجشک (ون) (Fraxinus excelsior L.)، در IUCN، جزو گروه گیاهان در معرض تهدید، به علت گسترش بیماری مرگ ون می باشد. به همین دلیل، حفظ ذخیره ژنتیکی این گونه اهمیت زیادی دارد. ذخیره سازی بذر و اندام گیاهی در شرایط فراسرد، روشی بسیار کارآمد در نگهداری بلندمدت ژرم پلاسم گونه های گیاهیست. بذرهای ون از منطقه سنگده استان مازندران جمع آوری شدند. از تیمارهای مختلف آب گیری برای نگهداری بذرهای ون در فراسرد استفاده شد. به همین منظور از تیمارهای گلیسرول 30 درصد، محلول شیشه ای شدن و کاهش رطوبت بذر پیش از ورود به نیتروژن مایع استفاده شد. بذرهای تیمارشده پس از 24 ساعت از نیتروژن مایع خارج و ذوب شدند. سپس به همراه بذرهای شاهد از نظر زنده مانی و خصوصیات جوانه زنی بررسی گردیدند. بیشترین درصد قوه نامیه (92%) و درصد جوانه زنی بذرها (36%) مربوط به تیمار کاهش رطوبت بود. میزان رطوبت بذر ون در زمان رسیدگی 5 درصد وزنی بود. در تیمار کاهش رطوبت که بذرها در دسیکاتور حاوی سیلیکاژل تحت شرایط خلا قرار گرفتند، رطوبت بذرها 66/1 درصد نسبت به زمان رسیدگی کاهش یافت. کاهش رطوبت بذر از کریستاله شدن و پارگی غشاءها در نیتروژن مایع جلوگیری می کند. تیمارهای گلیسرول 30% و شیشه ای شدن نیز موفقیت آمیز بود، اما احتمالا به جنین بذر آسیب زده و موجب کاهش درصد زنده مانی بذرها می شود. به این ترتیب بذرهای ون جمع آوری شده، با استفاده از فناوری فراسرد و به کارگیری تیمار کاهش رطوبت، به دلیل بازدهی بالاتر و عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی، در بانک فراسرد موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور ذخیره شدند تا برای مدت طولانی حفظ شوند و از انقراض این گونه ارزشمند و منحصربه فرد جلوگیری شود.
    کلیدواژگان: آبگیری، احیا، حفاظت کننده فراسرد، ذخیره ژنوم
  • فاطمه روشنی بخش، داود صمصام پور*، مجید عسکری سیاهویی، عبدالنبی باقری صفحات 118-132
    پونه کوهی برگ باریک (Mentha Mozaffarianii Jamzad) گیاهی معطر، دارویی و اندمیک جنوب ایران است؛ برداشت بی رویه، خشکسالی و از بین رفتن برخی از رویشگاه های طبیعی، سبب افزایش خطر انقراض این گونه منحصر به فرد شده است. از این روی به منظور بررسی تنوع ریخت شناسی این گیاه، نه جمعیت از آن طی سال های 1398-1400 از رویشگاه های طبیعی آن جمع آوری و 23 صفت مورفولوژیک ارزیابی شد. نتایج تجزیه واریانس، بیانگر وجود تنوع بین جمعیت های مورد مطالعه بود. جمعیت ها از نظر تمامی صفات مورد بررسی به جز صفات تعداد برگ در انتهای شاخه، نسبت طول به عرض برگ و تعداد شاخه گل دهنده تفاوت معنی دار آماری (در سطح احتمال 5 درصد) نشان دادند. نتایج ضرایب همبستگی صفات نشان داد که بین بیشتر صفات مورد بررسی همیستگی معنی داری وجود دارد. بر اساس نتایج تجزیه عاملی، 6 مولفه اصلی در مجموع 45/76 درصد از واریانس کل بین صفات را توجیه کردند. مولفه های اول ، دوم و سوم به ترتیب 24/23 ، 8/15 و 64/13 درصد از واریانس کل را توجیه کردند و به عنوان مولفه های موثر در ارتفاع بوته،  گل آذین، و تاج پوشش شناخته شدند. در تجزیه کلاستر با استفاده از روش Ward ، جمعیت ها را در سه گروه اصلی قرار گرفتند. جمعیت های کلاستر3 دارای میانگین ارتفاع و سطح تاج پوشش بیشتری نسبت به سایر کلاسترها بودند. ارزیابی تنوع فنوتیپی و ایجاد کلکسیون های نگهداری ژرم پلاسم برای تسهیل مدیریت و بررسی بهتر منابع ژنتیکی در برنامه های اصلاحی ضروری است. ارزیابی تنوع فنوتیپی موجود، می تواند اطلاعات مفیدی در مدیریت کلکسیون ها و ژرم پلاسم در پونه کوهی برگ باریک فراهم آورد. داده های حاصل از این تحقیق در شناسایی جمعیت های مناسب برای اهداف اصلاحی، مفید و ارزشمند است.
    کلیدواژگان: Mentha Mozaffarianii، گونه انحصاری، تجزیه چند متغیره، همبستگی
  • محمدرضا عباسی*، حسن مختارپور، محمد زمانیان، عبدالناصر مهدی پور صفحات 133-144
    شبدر وارداتی برسیم (Trifolium alexandrinum)، یکی از مهمترین گونه شبدر زراعی برای استفاده در مناطق نیمه مرطوب معتدل همانند برخی از مناطق شمالی کشور است که سالیان متمادی در جنوب و شمال کشور کشت می شود. جهت افزایش تنوع شبدر در سیستم های زراعی، طی سال های گذشته منابع ژنتیکی شبدرهای یک ساله وحشی موجود در کشور جمع آوری و ارزیابی شده اند. ولی واکنش این منابع در مناطق نیمه مرطوب معتدل شمال کشور از نظر تولید علوفه بررسی نشده است. لذا به این منظور، تعداد 17 نمونه ژنتیکی شبدر، از 8 گونه ، شامل سه گونه زراعی T. alexandrinum، T. resupinatum، T. incarnatum و 5 گونه وحشی شامل T. angustifolium ، T. echinatum، T. diffusum، T. lappaceum و T. purpureum به همراه رقم محلی شبدر برسیم در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار طی دو سال (1398 و 1399) در شرایط دیم گرگان کشت و ارزیابی شدند. رطوبت مورد نیاز گیاه با استفاده از بارندگی های طبیعی تامین شد. بعد از برداشت، علوفه خشک هر کرت محاسبه و داده های دو سال بصورت آشیانه ای تجزیه واریانس شدند و مقایسه میانگین ها به روش دانکن صورت گرفت. نتایج تجزیه واریانس، تفاوت معنی داری را در بین گونه ها نشان داد که میانگین عملکرد علوفه خشک در گونه های T. diffusum و T. resupinatum بترتیب 2063 و 6120 کیلوگرم در هکتار بود. نتایج نشان داد که شبدرهای T. incarnatum و T. resupinatum بیشترین و شبدرهای T. lappaceum و T. purpureum کمترین ضریب تغییرات تولید علوفه در طی دو سال داشتند. این تحقیق نشان داد که برخی منابع ژنتیکی شبدر برسیم موجود در بانک ژن ملی ایران، همچنین نمونه های ژنتیکی 50TN00250 (شبدر ایرانی) و 50TN00708 (T. echinatum) قابلیت استفاده بصورت کشت مستقیم برای تولید علوفه در مناطق شمالی کشور با بارش بین 5/425 -4/212 میلی متر در سال را دارند. ولی شبدرهای وحشیT. purpureum 50TN00555، T. lappaceum 50TN01238، T.angostifolium 50TN01548 و T. diffusum 50TN01443 به علت ضریب تغییرات کم آنها در شرایط بارانی متفاوت و پایین بودن عملکرد آنها، نیاز به تحقیقات به نژادی بیشتر برای استفاده در مناطق شمالی دارند.
    کلیدواژگان: شبدرهای یک ساله، ارزیابی، ژرم پلاسم، آب سبز
  • علی مقدم* صفحات 145-157
    معرفی و استفاده از ارقام پرمحصول و با کیفیت از اهداف بسیار مهم در تحقیقات و زراعت یونجه در کشور می باشد. بدین منظور آزمایشی با استفاده از 32 ژنوتیپ، در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار طی دو سال 1391 و 1392 در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، کرج به اجرا درآمد. در سال اول آزمایش، دو چین و در سال دوم آزمایش، چهار چین (در مجموع شش چین) برداشت و یادداشت برداری شدند. صفات مورد بررسی شامل عملکرد علوفه تر و خشک، ارتفاع در زمان برداشت و تعداد ساقه در مترمربع بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس بر اساس طرح کرت های خردشده در زمان، اختلاف معنی داری بین میانگین چین ها، ژنوتیپ ها و اثر متقابل ژنوتیپ در چین نشان داد. مقایسه میانگین چین ها نشان داد که چین دوم در هر دو سال، دارای بیشترین عملکرد علوفه تر و خشک بود. ژنوتیپ های D203 ، D210 ، D207 و D206 به ترتیب با 34/3، 34/3، 33/3 و31/3 تن در هکتار بیشترین و ژنوتیپ Ranger با 21/2 تن در هکتار در چین کمترین میانگین عملکرد علوفه خشک را دارا بودند. ژنوتیپ های D207، D206، D203، D210 و LakLak به ترتیب دارای پایین ترین مقادیر آماره پایداری برتری و ژنوتیپ های D206، Galebani، D205، D207، Laklak وD201 دارای کمترین مقادیر واریانس پایداری شوکلا بودند. با توجه به نتایج حاصله به ویژه میانگین عملکرد علوفه خشک و پایداری ژنوتیپ ها در چین های مختلف، ژنوتیپ های D206، D207 و LakLak به عنوان ژنوتیپ های پایدار با عملکرد بالا انتخاب شدند.
    کلیدواژگان: ارتفاع بوته، پایداری، تراکم ساقه، جمعیت اصلاح شده، اثر متقابل ژنوتیپ در چین
|
  • M.R. Samandari-Bahraseman, A. Ismaili *, S. Esmaeili-Mahan, E. Ebrahimie, E. Loit Pages 1-15
    Persian black cumin is one of the most important endemic plants to Iran. Its seed is used in the daily diet of Iranians and also has medicinal properties and aromatic compounds. Unfortunately, there is little information about its genome and molecular markers. In this study, the transcriptome of Iranian black cumin was sequenced in the granulation stage and after extracting the microsatellites (SSR markers) related to this growth stage, their interpretation was done. After RNA extraction, the inflorescences and stems were sequenced. Sequencing depth and length were 6 GB and 150 bp pair-end, respectively. Sequencing data were analyzed using different softwares. De-novo assembly of Persian black cumin was performed by Trinity software. Microsatellite markers were extracted using MISA software. Finally, the functional interpretation of the microsatellite-containing sequences was performed by the WEGO database. The GC content of different samples was 47 to 50%. 8389 microsatellite markers were obtained from 45146 unigenes. At least 11% of unigenes contained microsatellites. A/T and AG/CT nucleotides had the highest percentage of microsatellite markers. Among the three nucleotide repeats, ATC/ATG and AAG/CTT had the highest frequency of microsatellites. The results of functional interpretation showed that unigenes containing microsatellite markers cover a wide range of biological activities of Persian black cumin and the genes involved in seed development and growth have a high level of expression. This study is the first report of microsatellite markers of Persian black cumin. The results of the present study can be useful in finding different markers for breeding programs and developing cultivars with different goals.
    Keywords: Next Generation Sequencing, marker, denovo Assembly, Functional Annotation
  • M. Zabet *, S. Pishghadam, Z. Alizadeh Pages 16-38
    Investigation of genetic diversity is particularly important in understanding how populations are created over time and geographical locations. In this study, the genetic diversity of 22 populations of Alhagi maurorum was studied using RAPD and SCOT primers during 2018-2019. From a total of 27 RAPD and 24 SCOT primers, 19 and 18 primers showed high polymorphism, respectively. In overall, the RAPD and SCOT primers showed 100% and 95.42% polymorphism, respectively. The R3, R11 (0.42), and S12 (0.44) primers had the highest Polymorphism Information Content (PIC) index, the R10 (17) and S2, S4, S6, S7 and, S10 (13) primers showed the highest Effective Multiple Ratios (EMR) index, the R13 (5.92) and S7 (5.36) primers had the highest Marker Index (MI) and, the R4 (9.54) and S14 (11.7) primers showed the highest Resolving Power (RP. The results of molecular variance analysis were similar and the both markers showed 14% and 86% of the variations between and within the groups, respectively. Cluster analysis based on the RAPD and SCOT markers, classified the populations into three and six clusters, respectively. The analysis of the clusters showed that there was no correlation between the genetic variation and geographical diversity. It was suggested that in future studies, crossing between Tehran population and Gonabad, Tabas, Beshroieh, Sarbisheh, and Nilshahr populations which have a greater genetic distance, could be effective to create superior hybrids.  In this study, all the genetic parameters of both markers were similar and their efficiency was almost the same.
    Keywords: cluster analysis, Gene flow, Heterozygosity, Polymorphism, Shannon index
  • F. Narimani, J. Erfani Moghadam, A.A. Mehrabi * Pages 39-55
    In this study, 44 accessions and cultivars of three species of Pistacia including P. atlantica (15 accessions), P. khinjuk (23 accessions), and P. vera (6 cultivars) collected from different parts of Ilam and Semnan provinces, Iran, were evaluated for leaf and fruit traits. Investigation of morphometric traits revealed that there was a high variability (CVph) in fruit traits compared to leaf traits among species. The results of the principle component analysis (PCA) revealed that the three main components explained 94.04% of the total variation among the accessions. In PCA1, the fruit weight, length, and diameter, kernel and shell weight were predominant in the first component and explained 52% of the total variation. According to the results of cluster analysis, the accessions were divided into three main groups so that, those belonging to each species were placed into separate groups. Also, in the second part of the experiment, genetic diversity among samples was investigated using 12 RAPD primers. A total of 71 alleles were identified and their sizes ranged from 280 to 2500 bp. The number of observed alleles for each locus ranged from 4 (OPA-18 and OPA-16) to 9 (Custom primer) alleles, with an average of 5.91 alleles per locus. The polymorphic index content (PIC) was the highest (0.81) for the OPB-14 locus and the lowest (0.089) for the OPA-13 locus, and was 0.35 among all RAPD loci. The Jaccard’s genetic similarity coefficient ranged from 0.27 to 0.84 among the samples. The obtained results of the current study will help in the classification, preservation, and identification of Pistachio genetic resources and can be effective in breeding improved varieties of this crop.
    Keywords: Allele, cluster analysis, Genetic diversity, Morphometric variation, Polymorphism
  • R. Shabahang, D. Samsampoor *, H. Zeinali, M. Ebrahimi, A. Farhadi Pages 56-71
    The success of plant breeders depends on the genetic diversity amount in plants and their wild relatives. Awareness of genetic distance and similarity makes it possible to organize hereditary reserves, effective sampling of genotypes, and better use of diversity. This research was carried out to study the genetic diversity of six basil populations (Ocimum basilicum L.) and to evaluate their biochemical response to low irrigation and two densities in the greenhouse of the Agricultural and Natural Resources Research Center, Isfahan, Iran using a factorial experiment based on completely randomized design with three replications. Basil populations as Afghan (green), Ghaemieh (violet), Qahjavaristan (green), Ardestan (green), Mobarakeh (green), and Mahyar (violet)) were sown in two densities of 6.6 and 20 plants/m2 in row distance at 50 cm with plant distance of 30 cm (equal to 6.6 plants/m2) and 10 cm (equal to 20 plants/m2). Drip irrigation was performed using evaporation pan in the form of three treatments of 60, 80 and 100% of field capacity (FC). In addition, 12 pairs of AFLP primers were used to study genetic diversity. According to the results obtained in all the irrigation conditions, the Afghan population showed the highest percentage of essential oil. Among the populations, the highest amounts of catalase, peroxidase, and superoxide dismutase were belonged to the Qahjavaristan with the values of 0.62, 0.44 and 0.53 µmol.m-1/FW, respectively. The highest amounts of chlorophyll a and b (1.49 and 0.76 mg/g FW) were belonged to the Mobarakeh. Regarding dehydration stress, it was found that the application of 80 and 60%FC led to an increase of 4% and 19% of catalase, 6% and 22% of peroxidase and 5% and 20% of superoxide dismutase, respectively. In general, the Afghan population showed the highest stress-tolerance level. Based on the analysis of AFLP results, each primer produced an average of 10.51 polymorphism bands, and primer 11 had the highest band production among the primers. Based on the genetic similarity matrix, the highest genetic similarity between Mobarakeh and Ardestan populations was at the rate of 0.99. The lowest genetic similarity (0.71) was related to Ardestan and Mahyar populations. Totally, populations with the least genetic similarity (Ardestan and Mahyar) could be used as parents in breeding programs, which leads to progeny with higher genetic diversity. The Afghan population can also be considered as parent in stress-resistant breeding programs.
    Keywords: essential oil, Stress, Genetic diversity, Second Metabolite
  • N. Noormohammadi, A. Ismaili *, A. Sobhani Najafabadi, F. Nazarian-Firouzabadi Pages 72-85

    miRNA genes consider as an important class of gene expression regulators that have diverse responses to environmental stresses and play a key role in regulating gene expression during post-transcriptional regulation. Hypericum perforatum, is well-known medicinal plant for its application in the treatment of depression due to the effects of its bioactive compounds named hypericin and hyperforin. The present study was performed to identify the conserved miRNAs and their target genes in the transcriptome of H. perforatum. First, RNA-seq data were obtained from the European Nucleotide Archive (ENA) of EMBL-EBI database and then the transcriptome (RNA) sequences were assembled. The non-coding transcripts were identified and considered as miRNA precursors candidate sequences. Finally, six miRNAs named Hp-miR395, Hp-miR845d, Hp-miR414, Hp-miR159, Hp-miR159e, and Hp-miR156c were identified from the candidate sequences using of C-mii software after applying strict filters.  Investigation of the protein-protein interaction network determined the relationships between the target genes and target proteins especially in transcription factors. In the next step, to confirm the target genes for the identified miRNAs, the foliar application of Methyl Jasmonate (MJ) with concentrations of 0 (control) and 200 μM was performed on H. perforatum plants and the expression pattern of two target genes was investigated. In the analysis of qRT-PCR expression changes at 12, 24, 48 and 72 hours after applying MJ, the relative expression level of Hyp-1 (DN121523_c1_g4_i2) and HD-Zip (DN121003_c0_g1_i1) transcripts increased after 72 hours of application of MJ. In general, regarding to the regulatory role of the identified miRNAs in the present study, these genes could be used to better and more accurately identify the biosynthetic pathway of hypercin and hyperforin.

    Keywords: Hypericum perforatum, In-silico identification, methyl jasmonate, qRT-PCR, Transcriptome-wide analysis
  • Y. Zhoulideh, Y. Mohammadi *, M.R. Mashayekhi Pages 86-96
    Taxol is one of the most important secondary metabolites that plays an important role in the treatment of various cancers. This valuable substance is produced through a complex pathway. Due to the low production of Taxol and the risk of extinction of yew, increasing demand of Taxol production has become very important. In this research, plant samples were treated with 0, 100, 250 and 500 μM methyl jasmonate and kept in phytotron for 48 and 72 hours. After treatment with methyl jasmonate, the expression of the stem bapt gene was investigated by Real Time PCR method and the amount of the produced Taxol was measured using high performance liquid chromatography (HPLC). The obtained data were analyzed statistically. The results showed that the expression of bapt gene at a concentration of 100 μM in 48 hours was 5.13 times higher than that of the control. In addition, the highest amount of Taxol was observed in the plant treated with 500 μM methyl jasmonate in 72 hours with 0.315 mg/g dry weight. Pearson’s correlation test showed that there was no relationship between gene expression and Taxol production. It seems to be due to the time difference between gene expression and Taxol production under methyl jasmonate. Considering the importance of Taxol in the pharmaceutical industry, it was recommended using methyl jasmonate with concentration of higher than 500 μM with periods longer than three days to examine the possible increasing of Taxol production
    Keywords: bapt, Gene expression, HPLC, Real-time PCR, Taxol, Yew
  • Z.A. Razavi Keshmiri, N. Javadian, M. Sharifi *, G. Karimzadeh Pages 97-107
    Induced autopolyploidy is noticed as an effective method for increasing the production of some secondary metabolites in medicinal plans. Linum album is a valuable medicinal plant which is rich in some lignan compounds with antiviral and anticancer properties such as, podophyllotoxin. In this study, the effect of autotetraploid induction on the production of some lignans, phenolic acids, and flavonoids derived from the phenylpropanoid pathway was investigated through L. album callus culture. Tetraploid calli were obtained from the leaves of the induced autotetraploid L. album, and its ploidy stability was confirmed using flow cytometry after several subcultures. Chromosome doubling or tetraploidy caused a significant increase in the production of lignan (pinoresinol), folic acids (caffeic acid, coumaric acid, and ferulic acid) and flavonoids (myricetin, naringenin, and catechin) measured in the callus culture, while it had no significant effect on the production of other lignans (larisiresinol and podophyllotoxin). It was concluded that autotetraploid induction could be an effective method to increasing the production of some secondary metabolites in L. album callus.
    Keywords: Flow cytometry, Linum album, Phenolic compound, Ploidy level
  • L. Mirjani *, A. Ghamarizare, K. Spahbodi Pages 108-117
    According to the IUCN, Fraxinus excelsior L. is a near-threatened species due to the spread of Ash dieback disease. Thus, it is important to preserve the genetic resourse of this species. Seeds and plant organs storage under cryopreservation conditions  is a very efficient method to maintain the germplasm of plant species for a long time. Ash seeds were collected from Sangdeh region of Mazandaran province, Iran. Three dehydration treatments were applied to store ash seeds in the cryopreservation. The treatments were 30% glycerol pretreatments, vitrification, and desiccation which were used before entering to liquid nitrogen. After 24 hours, the treated seeds were removed from liquid nitrogen and thawed. Then, they were evaluated for viability and seed germination traits in coimparison to the control. The highest seed viability (92%) and germination (36%) were related to desiccation treatment. The moisture content of F. excelsior seeds at maturity was 5%(w/w). For desiccation treatment, the seeds were placed in a desiccator containing silica gel under vacuum conditions. The moisture content of the seeds decreased by 1.66% compared to the ripening time. Reducing the amount of seed moisture prevents crystallization and rupture of plasma membranes in liquid nitrogen. Glycerol 30% and vitrification treatments were also successful, but probably damaged the seed embryo and reduced the seed survival rate. Due to higher efficiency and no need to use chemicals, the collected ash seeds successfully cryopreserved in the Cryo-Bank of the Research Institute of Forests and Rangelands, Iran, to preserve for a long term and to prevent the extinction of this valuable and unique species.
    Keywords: Cryoprotectant, Desiccation, genome storage, resuscitation
  • F. Roshanibakhsh, D. Samsampour *, M. Askari Seyahooei, Abdoolnabi Bagheri Pages 118-132
    Mentha Mozaffarianii Jamzad. is an aromatic, medicinal and endemic plant that grown in the South of Iran. Overharvesting, drought stress, destruction of its natural habitats have increased the extinction risk of this unique species. To investigate the morphological variation, nine populations were collected from its natural habitats during the years 2019-2021 and 23 morphological traits were evaluated. The results of the analysis of variance indicated the existence of diversity among the studied populations. There were significant differences among populations (P<0.05) for all the traits except the leaf number, leaf length to width ratio and the number of flowering branches. The results showed significant correlation among most of the studied traits. Based on the principal component analysis (PCA), six main components explained 76.45% of the total variance among traits. The first, second and third components explained 23.24, 15.8 and 13.64% of the total variation, respectively, and they were considered as the effective components in plant height, inflorescence, and canopy cover. Based on cluster analysis using Ward method, the populations were divided into three main groups. The populations in cluster 3 had the highest plant height and crown area. Evaluation of phenotypic variation and collection of its genetic resources is necessary to facilitate the management and better investigation in breeding programs. Assessment the presence of phenotypic diversity can provide beneficial information in the management of collections and germplasm of Mentha Mozaffarianii. The data obtained from this research is useful and valuable in identifying appropriate populations for breeding purposes.
    Keywords: Mentha Mozaffarianii, Endemic species, multivariate analysis, Correlation
  • M.R. Abbasi *, H. Mokhtarpour, M. Zamaniyan, A. Mahdipour Pages 133-144
    Berseem clover (Trifolium alexandrinum), is one of the most important imported species of cultivated clover that cultivated for many years in the south and north of Iran. To increase the diversity of clover in agricultural systems, the genetic resources of annual wild clovers have been collected and evaluated over the past years in Iran. But, the reaction of these resources in semi-humid temperate regions of the north of Iran has not been investigated the forage production. For this purpose, 17 accessions of clover from eight species, including three cultivated species as: T. alexanderinum, T. resupinatum, and T. incarnatum; and five wild species of T. angostifolium, T. echinatum, T. diffusum, T. lappaceum, and T. purpureum along with the local cultivar of Berseem clover were cultivated and evaluated based on randomized complete block design with three replications, over two years (2018 and 2019) under rainfed conditions in Gorgan, Iran. The required moisture to the plant was provided by natural rainfall. After harvesting, the dry forage yield of each plot was calculated and the data of the two years were analyzed using nested ANOVA and mean comparisons were made using Duncan’s test. Results showed a significant difference among the species for forage yield. Forage dry matter yield ranged from 2063 kg/h in T. diffusum to 6120 kg in T. resupinatum, respectively. Based on coefficient of variation (CV) and fluctuation of forage production over two years, T. resupinutum and T. incarnatum had the highest and T. lappaceum and T. purpureum had the lowest forage production and CVs. This study showed that the genetic resources of Barseem clover available in the Iranian National Plant Gene Bank, as well as accessions of 50TN00250 (Persian clover), and 50TN00708 (T. echinatu) could be used as direct cultivation for forage production in the northern regions of Iran within the range of annual precipitation (212-425mm). But, the wild clovers 50TN00555 (T. purpureum), 50TN01238 (T. lappaceum), 50TN01548 (T. angostifolium), and 50TN01443 (T. diffusum) due to their low CV in different rainy conditions and their low yield, need further breeding researches for improve varieties in northern regions of Iran.
    Keywords: Annual clovers, Evaluation, germplasm, Green water
  • A. Moghaddam * Pages 145-157
    The improvement and use of high quality and productive cultivars are priority goals in alfalfa (Medicago sativa L.) farming and research in the country. This study was conducted using 32 alfalfa genotypes in a RCB design with three replications during 2012 and 2013 at Seed and Plant Research Institute (SPII), Karaj, Iran. In the first year of the experiment, two cuts and in the second year, four cuts (six cuts in total) were taken and recorded. The studied traits included fresh and dry forage yield, plant height at harvest time and stem number per square meter. The ANOVA results based on the split plot design in time showed a significant difference among cuts, genotypes, and genotype by cutting interaction. Mean comparisons of the cuts revealed that the second cut had the highest fresh and dry forage yield in both years. The genotypes of D203, D210, D207, D206 with average values of 3.34, 3.34, 3.33, and 3.31 (t ha-1 per cut), and Ranger with 2.21(t ha-1 per cut) had the highest and lowest means of forage dry yield, respectively. D207, D206, D203, D210 and LakLak genotypes had the lowest superiority index and D206, Galebani, D205, D207, Laklak, and D201 genotypes had the lowest Shukla’s stability variance, respectively. According to the obtained results of dry forage yield and the stability indices, the genotypes D206, D207 and LakLak were selected as the most stable and productive genotypes.
    Keywords: Plant heights, Stability, stem density, genotype by cut interaction, improved variety