فهرست مطالب

مجله پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال نهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/19
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مریم احساسات وطن، بهرام باغبان کهنه روز* صفحات 1-14

    مهندسی پلاستید مزایای بی شماری را برای نسل بعدی فناوری تراریختی گیاهی به ارمغان می آورد که شامل تسهیل انباشت تراژن ها و تولید سطوح بیان بالای پروتیین های نوترکیب می باشد. پروتیین های تکرار آنکرینی طراحی شده (دارپین ها) پروتیین های داربست غیرایمونوگلوبولینی نسبتا کوچکی هستند که با تمایل بالا به اهداف اختصاصی خود متصل می شوند. G3 یک نوع دارپین طراحی شده برای اتصال به پروتیین گیرنده تیروزین کیناز HER2 (گیرنده 2 فاکتور رشد اپیدرمی انسان) است. در مطالعه قبلی یک فرآیند زیستی برای تولید دارپین G3 به عنوان عامل تصویربرداری در سرطان های با بیان بالای HER2 در سیستم بیان کلروپلاستی توتون تولید شد. در این مطالعه، پایداری هموپلاسمی و بیان ژن دارپین G3 در نسل رویشی و زایشی گیاهان T1 ترانسپلاستوم توتون مطالعه شد. تایید حضور ژن دارپین G3 در گیاهان ترانسپلاستوم با استفاده از واکنش PCR انجام شد. آنالیز لکه گذاری سادرن وضعیت هموپلاسمی گیاهان ترانسپلاستوم را تایید کرد. آنالیز لکه گذاری وسترن تجمع دارپین G3 را در کلروپلاست نسل بعدی گیاهان ترانسپلاستوم تایید کرد. محتوی دارپین G3 تولید شده در کلروپلاست گیاهان ترانسپلاستوم با استفاده از الایزا برای پروتیین محلول کل کلروپلاست حدود 33 درصد برآورد شد. نتایج این مطالعه تایید کرد که ژن دارپین G3 در گیاهان رویشی و زایشی نسل T1 گیاهان توتون ترانسپلاستوم به صورت پایدار و در سطوح بالا بیان می شود.

    کلیدواژگان: تراریختی کلروپلاستی، ترانسپلاستوم، توتون، دارپین G3، هموپلاسمی
  • خدیجه عباس زاده، رضا شیرزادیان خرم آباد*، محمدمهدی سوهانی، زهرا حاجی احمدی صفحات 15-30

    تنش شوری بر خصوصیات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و فرآیندهای بیوشیمیایی گیاهان تاثیرگذار است. گیاهان تراریخته Bt نقش بسزایی در کنترل آفات برخی از محصولات استراتژیک دارند، اما توان و مقاومت این گیاهان از منظر تنش های محیطی موردتوجه قرار نگرفته است؛ بنابراین اثر تنش شوری در سطوح 0، 50، 100، 150 و 200 میلی مولار بر صفات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی گیاهان تراریخته نسل T3 گوجه فرنگی حاوی ژن cry1Ab (CH-Falat-Bt) همراه با رقم غیرتراریخته (CH-Falat) مورد بررسی قرار گرفت. بررسی صفات مورفولوژیک (سطح برگ، عمق ریشه، وزن تر و خشک ریشه) در سطوح مختلف شوری حاکی از برتری گیاه تراریخته CH-Falat-Bt بر غیرتراریخته CH-Falat بود. میزان محتوای آب نسبی گیاه و کاروتنویید در گیاهان تراریخته به طور معنی داری بیشتر از گیاهان غیرتراریخته بود. محتوای کلروفیل در سطوح تنش شوری 150 و 200 میلی مولار به ترتیب 12 و 9 درصد بیشتر از غیرتراریخته بود. نشت الکترولیت در گیاهان تراریخته نسبت به غیرتراریخته به طور قابل ملاحظه ای کاهش داشت. تجمع پرولین و قندهای محلول در گیاهان تراریخته به طور معنی داری افزایش نشان داد. بیان نسبی ژن های SOS1 و SOS2 با افزایش میزان تنش شوری در گیاهان تراریخته CH-Falat-Bt نسبت به گیاهان غیرتراریخته CH-Falat افزایش قابل توجهی نشان داد. نتایج بررسی های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی نشان داد که اثرات نامطلوب تنش شوری گیاهان تراریخته CH-Falat-Bt نسبت به غیرتراریخته کمتر بود و درمجموع، در مقایسه با ژنوتیپ غیر تراریخت، گیاهان تراریخته به سطوح مختلف شوری اعمال شده متحمل هستند.

    کلیدواژگان: تنش شوری، گوجه فرنگی، Bt، cry1Ab، SOS1، SOS2
  • سدابه جهانبخش گده کهریز*، فاطمه جلالی شاهکو، سیده یلدا رئیسی ساداتی صفحات 31-40

    کارکردهای دارویی مختلف بومادران، آن را به عنوان یک گیاه دارویی مهم در پزشکی مطرح ‎ساخته است. همچنین بومادران منبع غنی از آنتی اکسیدان ها و فلاونوییدها می ‎باشد که گیاهان را از اثرات مضر گونه های اکسیژن فعال حفظ می کند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر تیمار اسید سالسیلیک بر الگوی بیان دو ژن (aox2 و pal2) درگیر در مسیر تولید آنتی اکسیدان ها و فلاونوییدها در گیاه بومادران بود. بدین منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی شامل اسید سالسیلیک در دو سطح (صفر و 50 میلی مولار) به عنوان عامل اول و زمان نمونه برداری (24 و 48 ساعت) به عنوان عامل دوم با دو سطح در گلخانه دانشکده کشاورزی اجرا شد. ابتدا گیاه بومادران در محیط هیدروپونیک جانسون تحت تیمار هورمونی قرار گرفت و 24 و 48 ساعت بعد از اعمال تیمار، نمونه ‎برداری از بافت برگ انجام شد. نتایج qRT-PCR نشان داد که محرک اسید سالسیلیک به طور معنی داری موجب کاهش بیان دو ژن موجود در مسیر تولید آنتی اکسیدان‎ ها در بومادران شد. کم ترین بیان نسبی ژن های مورد بررسی در زمان 48 ساعت پس از تیمار با اسید سالسیلیک رخ داد. به طور کلی، کاربرد اسید سالسیلیک باعث راه اندازی فرآیندهای مولکولی می شود که منتج به پاسخ دهی گیاه با تغییر در میزان بیان ژن های کدکننده آنتی اکسیدان ها و فلاونوییدها می شود؛ بنابراین پیشنهاد می گردد که از محرک های دیگر ازجمله جاسمونیک اسید برای بررسی بیان ژن های کدکننده آنتی اکسیدان ها و فلاونوییدها در پژوهش های آینده استفاده گردد.

    کلیدواژگان: بیان نسبی ژن، بومادران، محرک هورمونی
  • نسرین رزمی*، ابراهیم هزارجریبی، عباسعلی اندر خور صفحات 41-54

    سویا از جمله دانه های روغنی امید بخش در شرایط کمبود حاد پروتیین و روغن می باشد. در این بررسی تعداد 16 ژنوتیپ برتر سویا از نظر عملکرد و اجزای عملکرد دانه، با استفاده از روش های آماری چندمتغیره در طی دو سال زراعی 1397-1396 در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس مرکب بر وجود اختلاف آماری معنی دار برای صفات عملکرد دانه، اجزای عملکرد و طول دوره رشد در بین ژنوتیپ های سویا تاکید داشت. بر اساس نتایج مقایسه میانگین داده ها، ژنوتیپ های G1، G5 و G11 در هر دو سال آزمایش بیشترین میزان عملکرد دانه را به خود اختصاص دادند. وراثت پذیری عمومی صفات ارتفاع بوته، عملکرد دانه و تعداد دانه در مترمربع به ترتیب 07/92، 31/75 و 25/79 درصد بود. همچنین نتایج نشان داد که همبستگی مثبت و معنی داری بین عملکرد دانه با سطح برگ هر بوته، طول دوره رسیدگی، تعداد دانه در مترمربع و تعداد غلاف در بوته وجود داشت. تجزیه خوشه ای به روش Ward، ژنوتیپ ها را در چهار گروه مجزا دسته بندی نمود. نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی و رسم بای پلات نیز مطابقت بالایی با گروه بندی حاصل از تجزیه خوشه ای نشان داد. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای، ژنوتیپ های G1، G2، G5 وG11 متعلق به گروه اول با ویژگی عملکرد دانه بیشتر و تعداد دانه در مترمربع بالاتر معرفی شدند و استفاده از آن ها در برنامه های بهنژادی آینده توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: تعداد دانه، شاخص سطح برگ، طول دوره رشد، عملکرد دانه
  • راضیه خدیور، احمد اسماعیلی*، سید سجاد سهرابی، حسن ترابی پوده صفحات 55-70

    تنش خشکی یکی از مهم ترین عوامل محیطی است که بر رشد و بهره وری گیاهان زراعی از جمله عدس تاثیر می گذارد. در طی تکامل، تغییرات ژنتیکی حیاتی به وسیله RNAهای غیرکدکننده (ncRNAs) در پاسخ گیاهان به تنش خشکی و سایر تنش های غیرزیستی به وجود آمده است. در مطالعه حاضر، پس از شناسایی lncRNAها در پروفایل بیانی عدس، از داده های RNA-seq و واکنش Real-time PCR برای بررسی الگوی بیان برخی از lncRNAهای شناسایی شده تحت تنش خشکی استفاده شد. همچنین شبکه هم بیانی lncRNAs-DEGs با استفاده از بسته نرم افزاری psych ترسیم شد. در مجموع طی این مطالعه، 3590 توالی lncRNA در عدس شناسایی شد. تعداد زیادی از lncRNAها با ژن های مرتبط با تنظیم ریتم شبانه روزی، پاسخ به یون روی، واکنش نوری فتوسنتزی و هموستازی یونی هم بیان بودند. همچنین نتایج نشان داد که سه توالی LCUL_evgLocus_104392، LCUL_evgLocus_99066 و LCUL_evgLocus_61876 دارای بیشترین تغییر بیان در پاسخ به تنش خشکی بودند. بررسی هم بیانی این توالی ها با ژن های دارای بیان افتراقی در پاسخ به خشکی سبب شناسایی مسیرهای متابولیکی متاثر از این توالی ها گردید. این مطالعه برای اولین بار توالی های lncRNA را در عدس شناسایی نمود و گامی مفید در شناخت مکانیسم عملکرد lncRNA در چگونگی تحمل گیاهان به تنش خشکی می باشد. شبکه ها هم بیان این توالی ها و ژن های دارای بیان افتراقی می تواند سبب درک بهتر مکانیسم های پاسخ به خشکی در عدس شود.

    کلیدواژگان: تنش خشکی، عدس، LncRNA، PLncPRO
  • جاوید رحیمی، فاطمه امینی*، حسین رامشینی، ماهیار عابدی، محمود لطفی صفحات 71-82

    گوجه فرنگی مهم ترین محصول در بین سبزیجات، بعد از سیب زمینی می باشد و ایران رتبه ششم جهانی سطح زیرکشت آن را به خود اختصاص داده است. متاسفانه هرساله بیش از 95 درصد بذرهای هیبرید سبزیجات وارد می شود. مطالعه ی حاضر به منظور ارزیابی هیبریدهای وارداتی مرسوم (8320، Eden، Matin و Xaman) و نسل‎های F2 و F3 حاصل از خودگشنی آن‎ها صورت گرفت. در همین راستا پس از تولید نسل های F2 و F3 سه نسل (F1، F2 و F3) در کنار هم همراه با شاهد (Early Orbana y) طی سال های 98-1397 در مزرعه تحقیقاتی موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار کشت شدند. نتایج حاصل از تجزیه واریانس برای صفات عملکرد تک بوته، روز تا گلدهی، متوسط وزن تک میوه، میوه های برداشت شده، اسیدیته (pH)، در سطح احتمال یک درصد و مواد جامد محلول (TSS) در سطح پنج درصد معنی دار بودند. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین میانگین عملکرد تک بوته برای8320 F1  (10/10920 گرم)، بالاترین تعداد روز تا گلدهی در Xaman F2 (01/47 روز)، بالاترین متوسط وزن تک‎میوه در Xaman F1 (50/115 گرم)، بیشترین تعداد میوه های برداشت شده در Xaman F1 (62/106)، کمترین مقدار اسیدیته (pH) در 8320 F1 (10/4) و بیشترین مقدار مواد جامد محلول را در نسل Matin F3 (96/4) مشاهده شد. نتایج حاصل از برآورد پارامترهای ژنتیکی نشان داد اکثر صفات ارزیابی شده از واریانس ژنتیکی و فنوتیپی بالایی برخوردار بودند اما اختلاف جزیی بین ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی مشاهده شد که بیانگر تاثیر اندک محیط بر کنترل این صفات می باشد. بزرگ بودن واریانس غالبیت نسبت به واریانس افزایشی در اکثر صفات باعث شد درجه غالبیت بزرگ تر از یک به دست آید؛ بنابراین احتمال کنترل صفات توسط ژن های با اثرات غالبیت یا فوق غالبیت بالا می باشد و جهت بهبود این صفات باید از روش های مبتنی بر تولید لاین، دورگ گیری و استفاده از هتروزیس استفاده نمود.

    کلیدواژگان: گوجه فرنگی، نسل های در حال تفرق، واریانس ژنتیکی
  • حلیمه اربابی، مجتبی کیخاصابر*، لیلا فهمیده، ولی الله قاسمی عمران صفحات 83-94

    لوفا با نام علمی Luffa cylindrica گیاهی از خانواده کدوییان است که بیشتر در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان از جمله در اکثر مناطق ایران رشد می کند. در این تحقیق تنوع ژنتیکی 9 ژنوتیپ بومی و غیر بومیL. cylindrica  از طریق ارزیابی ناحیه بین ژنی trnH-psbA (IGS) کلروپلاستی مورد بررسی قرار گرفت. پس از نمونه برداری از برگ های جوان، استخراج DNA به روش دلاپورتا و PCR با استفاده از آغازگرهای ناحیه بین ژنیIGS  انجام شد. محصولات تکثیر شده پس از تعیین توالی، با استفاده از نرم افزار Chromas تعیین کیفیت شده و سپس با برنامه ClustalW توسط نرم افزارهای BioEdit وMEGA7 هم ردیف سازی شدند. در ادامه نمودار درختی روابط فیلوژنی و ماتریس تفاوت و تشابه توالی ها تعیین و ترسیم شدند. در تحقیق حاضر با بررسی قرابت ها با استفاده از نشانگر trnH-psbA (IGS) در میان نمونه های مورد مطالعه، تنوع شدید درون گونه ای در L. cylindrica بومی و غیربومی مشاهده شد. ماتریس فاصله ژنتیکی بین نمونه های بررسی شده در این تحقیق از صفر تا 865/6 با میانگین کلی فاصله 53/2 بود. مقدار متوسط جایگزینی های مترادف و غیرمترادف (dN/dS) برای توالی IGS 68/0ds/dn = بود که نشان دهنده گزینش های مثبت و خالص در روند انتخاب طبیعی ژنوتیپ های مورد مطالعه می باشد. تاکنون هیچ مطالعه ای در خصوص بررسی مولکولی و شناسایی ژنوتیپ های بومی مختلف گیاه لوفا در ایران و مطالعات فیلوژنتیکی این ژنوتیپ ها صورت نگرفته است. در این تحقیق از نشانگر trnH-psbA (IGS) استفاده شد تا تنوع موجود در برخی از ژنوتیپ های لوفای بومی و غیربومی بررسی و فاصله ژنتیکی آن ها تعیین شود. نتایج این تحقیق نشان داد که بر اساس درخت فیلوژنی و بررسی فواصل ژنتیکی با کمک نشانگر trnH-psbA تنوع درون گونه ای این گونه گیاهی به خوبی قابل ارزیابی می باشد.

    کلیدواژگان: تنوع ژنتیکی درون گونه ای، نشانگر کلروپلاستی، DNA بارکدینگ
  • سید محسن سهرابی، سید کریم موسوی* صفحات 95-108

    نخود (Cicer arietinum L.) یکی از مهم ترین محصولات زراعی در سطح جهان است. نخود پس از لوبیا و نخود فرنگی مهم ترین لگوم دانه ای فصل سرد است. علف های هرز یکی از مهم ترین تهدید کنندگان تولید نخود در سرتاسر جهان هستند. به علت حساسیت نخود به علف کش ها، عمده ی مصرف علف کش ها به صورت پیش رویشی بوده و استفاده از علف کش های پس رویشی محدود است. بنابراین، ارقام بومی نخود متحمل به علف کش که انعطاف پذیری بالاتری برای استفاده علف کش های پس رویشی دارند، برای بهبود بازده این محصول مورد نیاز هستند. در این پژوهش، با استفاده از روش زیست سنجی بذر و واکنش PCR، مکانیسم های مقاومت ارقام نخود ایرانی نسبت به علف کش پرسوییت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه تنوع ژنوتیپی و فنوتیپی قابل توجهی را برای تحمل به علف کش پرسوییت بین ارقام مختلف نخود ایرانی نشان داد. نتایج بررسی مکانیسم مقاومت ژنتیکی نسبت به علف کش پرسوییت نشان داد که پروتیین های هدف این علف کش یعنی ALS1 و ALS2 در تمامی ارقام مورد بررسی با هم و با توالی های مرجع موجود در بانک ژن تفاوتی نداشته و این اثبات می کند که مقاومت موجود در ارقام مختلف گیاه نخود نسبت به علف کش پرسوییت در اثر مکانیسم مقاومت محل هدف ایجاد نشده و احتمالا از مکانیسم مقاومت غیرمحل هدف پیروی می کند. ارقام برتر (Bivanij، Aksou، Mansour، TDS-Maragheh90-400 و TDS-Maragheh90-358) حاصل از این پژوهش می توانند به کشاورزان توصیه شده و همچنین به عنوان والد در آزمایش های بهنژادی برای ایجاد ارقام نخود با مقاومت طبیعی به علف کش پیشنهاد شوند.

    کلیدواژگان: ارقام مقاوم، پروتئین های هدف، علف کش های پس رویشی، علف های هرز، مقاومت محل هدف
  • جعفر احمدی*، امیرعباس تقی زاده، محی الدین پیرخضری صفحات 109-122

    به منظور تعیین ژنوتیپ ایده آل گوجه سبز با در نظر گرفتن کمیت و کیفیت میوه، 32 ژنوتیپ در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقاتی موسسه تحقیقات علوم باغبانی کرج طی دو سال زراعی 1397 و 1398 ارزیابی شدند. جهت ارزیابی ژنوتیپ ها و تعیین ژنوتیپ مطلوب، از 26 صفت مرتبط با میوه، باردهی و عملکرد استفاده شد. با تجزیه واریانس مرکب داده ها، منبع تغییر ژنوتیپ برای تمام صفات مورد بررسی در سطح احتمال یک درصد معنی دار شدند. شاخص ASIIG نشان داد که ژنوتیپ های CodR، Cod100، گوجه ملایر و گوجه سیاه مطلوب ترین ژنوتیپ های آزمایشی با شاخصی بالاتر از 55 درصد بودند. همچنین ژنوتیپ های cod98، cod99، گوجه باغی قصردشت، گوجه قمی و گوجه هلندی با شاخص ASIIG بالاتر از 49 درصد در رتبه های بعدی قرار گرفتند. با استفاده از نمودارهای روش ASIIG و گروه بندی ژنوتیپ ها بر این اساس، ژنوتیپ های CodR، Cod100، Cod98، Cod99، گوجه ملایر، گوجه سیاه و گوجه باغی قصردشت در چارک مطلوب واقع شدند. با تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های CodR، Cod100، گوجه سیاه و گوجه ملایر به همراه ژنوتیپ فرضی کاملا ایده آل (+) در فاصله برشی 018/0 در یک خوشه قرار گرفتند. بر اساس نتایج این تحقیق، هفت ژنوتیپ CodR، Cod100، Cod98، Cod99، گوجه ملایر، گوجه سیاه و گوجه باغی قصردشت به عنوان ژنوتیپ های مطلوب این پژوهش از نظر کمیت و کیفیت میوه انتخاب شدند. درنهایت به دلیل مزایای بالای شاخص ASIIG، پیشنهاد گردید از این شاخص جهت تعیین ژنوتیپ مطلوب در سایر محصولات باغی استفاده شود.

    کلیدواژگان: آمار چندمتغیره، انتخاب چندمعیاره، تجزیه مرکب، ژنوتیپ ایده آل، TOPSIS
  • سعید نواب پور*، حوریه نجفی صفحات 123-134

    تنش های محیطی از عوامل اصلی کاهش دهنده رشد و نمو و عملکرد گیاهان زراعی به شمار می آیند و همواره امنیت غذایی انسان ها را تهد ید می کنند. این مطالعه به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر تغییرات صفات بیوشیمیایی و میزان بیان ژن های عوامل رونویسی MYB در دو رقم گندم (تجن و زاگرس)، تحت تنش خشکی انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار انجام شد. اعمال تیمار خشکی در سه سطح 40، 70 و 100 درصد ظرفیت زراعی و 4 هفته پس از جوانه زنی انجام شد. 20 روز پس از اعمال تنش نمونه برداری از برگ و ریشه به منظور بررسی بیان ژن ها و برخی صفات بیوشیمیایی صورت گرفت. نتایج بررسی محتوای کلروفیل تحت تنش نشان داد که با افزایش شدت تنش در ژنوتیپ‎های مختلف محتوای کلروفیلa  و b کاهش می یابد. میزان کاهش کلروفیل a  و b در ژنوتیپ تجن در تنش شدید، بیشتر از ژنوتیپ زاگرس بود. همچنین محتوای TBARM تحت تنش شدید خشکی به طور معنی داری بیشتر از وضعیت تنش متوسط بود و این افزایش در ژنوتیپ تجن بیشتر از رقم زاگرس دیده شد. تجزیه و تحلیلRT-PCR  نشان داد که ژن‎های خانواده MYB مورد مطالعه، تحت تنش خشکی افزایش بیان نشان می دهند. از طرفی رقم زاگرس که جزو ارقام متحمل به تنش خشکی می‏باشد برای تمامی ژن‏های مورد بررسی افزایش بیان بیشتری نسبت به رقم تجن داشت که امکان استفاده از این رقم را در بحث برنامه های بهنژادی فراهم می کند. همچنین با توجه به اهمیت ژن های خانواده  MYB طی تنش خشکی، از یافته های پژوهش حاضر می توان در برنامه های به نژادی و هرمی کردن ژن ها استفاده کرد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، تنش خشکی، گندم، صفات بیوشیمیایی
|
  • Maryam Ehsasatvatan, Bahram Baghban Kohnehrouz* Pages 1-14

    Plastid engineering gives numerous benefits for the next generation of transgenic technology, consisting of the convenient use of transgene stacking and the production of high expression levels of recombinant proteins. Designed ankyrin repeat proteins (DARPin) are relatively small non-immunoglobulin scaffold proteins that bind to their specific target with high affinity. The G3 is a type of DARPin designed to bind to the HER2 tyrosine kinase receptor (human epidermal growth factor receptor 2). We previously developed a bioprocess for the production of DARPin G3 in tobacco chloroplasts as an imaging agent in HER2 over-expressed cancers. In this study, we analyzed the expression and homoplasmic stability of DARPin G3 gene in vegetative and generative T1 generation of transplastomic tobacco plants. The presence of DARPin G3 gene in the next generation of transplastomic plants was confirmed with specific primers by PCR analysis. Southern blot analysis confirmed the homoplasmic status of transplastomic plants. The western blot analysis confirmed the accumulation of the DARPin G3 in the chloroplasts of next generation of transplastomic plants. The DARPin G3 protein content was estimated around 33% by ELISA in chloroplast total soluble protein (TSP) of the transplastomic plants. Results confirmed that the DARPin G3 gene in vegetative and generative T1 generation of transplastomic tobacco plants was stably and highly expressed.

    Keywords: Chloroplast transformation, DARPin G3, Homoplasmy, Transplastomic, Tobacco
  • Khadijeh Abbaszadeh, Reza Shirzadian-Khorramabad*, MohammadMahdi Sohani, Zahra Hajiahmadi Pages 15-30

    Salinity stress affects morpho-physiological and biochemical traits of plants. The transgenic Bt plants play a significant role in pest control, but their response and ability to cope with environmental stresses still need to be evaluated. Therefore, effect of salinity stress at 0, 50, 100, 150, and 200 mM on morphological, physiological, and molecular traits of T3 transgenic tomato plants containing cry1Ab gene (CH-Falat-Bt) was investigated and compared with that of the non-transgenic control (CH-Falat). Evaluation of the morphological traits (leaf area, root length, fresh and dry weight of roots) at different salinity levels revealed that CH-Falat-Bt transgenic plants are more tolerant to salinity stress compared to CH-Falat non-transgenic plants. The chlorophyll content at 150 and 200 mM salinity levels was 12 and 9% plants, respectively. Moreover, the amount of RWC, carotenoids, proline and soluble sugars increased significantly in transgenic plants as salinity levels increased. The relative expression of SOS1 and SOS2 genes showed a significant increase in all salinity levels in CH-Falat-Bt transgenic plants compared to CH-Falat non-transgenic plants. The amount of electrolyte leakage in the transgenic plants was significantly reduced compared to the non-transgenic plants. The results of morphological, physiological, and molecular investigations of CH-Falat-Bt transgenic plants confirmed that the undesirable effects of salinity stress on transgenic plants is much less than non-transgenic ones. in general CH-Falat-Bt transgenic plants are more tolerant to different applied salinity levels than the wild variety.

    Keywords: Salt stress, Tomato, Bt, Cry1Ab, SOS1, SOS2
  • Sodabeh Jahanbakhsh Godehkahriz*, Fatemah Jalali Shahko, Seyedeh Yalda Raisi Sadati Pages 31-40

    The various medicinal functions of Yarrow have made it an important medicinal plant in medicine. Also, yarrow is a rich source of antioxidants and flavonoids that protect plants from the harmful effects of active oxygen species. The aim of this study was to investigate the effect of salicylic acid treatment on the expression pattern of two genes (aox2 and pal2) involved in the production of antioxidants and flavonoids in Yarrow plant. For this purpose, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design including salicylic acid at two levels (0 and 50 mM) as the first factor and sampling time with two levels (24 and 48 hours) as the second factor in the greenhouse of the Faculty of Agriculture. First, the yarrow plant was subjected to hormonal treatment in Johnson's hydroponic environment, and 24 and 48 hours after the treatment, leaf tissue sampling was done. The results of qRT-PCR showed that salicylic acid stimulation significantly decreased the expression of two genes in the path of producing antioxidants in yarrow. The lowest relative expression of studied genes occurred 48 hours after treatment with salicylic acid. In general, the use of salicylic acid triggers molecular processes that result in the plant responding by changing the expression level of genes encoding antioxidants and flavonoids; therefore, it is suggested to use other stimulants such as jasmonic acid to investigate the expression of genes encoding antioxidants and flavonoids in future researches.

    Keywords: Yarrow, Relative gene expression, Hormonal induction
  • Nasrin Razmi*, Ebrahim Hezarjaribi, Abbasali Andarkhor Pages 41-54

    Soybean is the promising oilseed in the face of protein and oil shortage. In this study 16 advanced soybean genotypes, in terms of seed yield and yield components were evaluated using multivariate statistical methods. This experiment was carried out in the form of randomized complete block design (RCBD) in the research farm of Ardabil Agricultural and Natural Resources Research Center (Moghan) for two consecutive years (2017-2018). Combined analysis of variance emphasized the statistically significant differences for seed yield, yield components and growth period among these soybean genotypes. Based on the mean comparison results, G1, G5 and G11 genotypes had the highest grain yield, longest growth period was observed in G1, G16 and G6 genotypes and highest number of seeds per m2 was belonged to G1, G16 and G9 genotypes. The broad sense heritability for plant height, seed yield and number seed in m2 were 0.92.07, 75.31 and 79.25 percentage, respectively. Also, the results showed that there was a positive and significant correlation between seed yield and leaf area of per plant, growth period, number of seeds per m2 and number of pods per plant. Genotypes were classified into four distinct groups in cluster analysis and the Ward method. The results of principal component analysis and biplot confirmed by the clustering results, too.G1, G2, G5 and G11 genotypes belong to the first group from cluster analysis with higher seed yield and number of seed per m2, and these genotypes are recommended in future breeding programs.

    Keywords: Number of seed, Leaf area index, Growth period, Seed yield
  • Razieh Khadivar, Ahmad Ismaili*, Seyed Sajad Sohrabi, Hasan Torabi Podeh Pages 55-70

    Drought stress is one of the main environmental factors that affects growth and productivity of crop plants, including lentil. In the course of evolution evolution, crucial genetic regulations mediated by non-coding RNAs (ncRNAs) have emerged in plant in response to drought and other abiotic stresses. In the present study, after identifying lncRNAs within the expression profile of lentil, RNA-seq data and real-time PCR analyses were employed to examine the expression pattern of some of the identified lncRNAs under drought stress. Additionally, psych R package was used to generate the lncRNAs-DEGs co-expression network. A total of 3590 lncRNA sequences were identified in lentils transcriptome. Numerous lncRNAs were co-expressed with genes involved in circadian rhythm regulation, zinc ion response, photosynthetic photoreaction, and ion homeostasis. The LCUL_evgLocus_104392, LCUL_evgLocus_99066 and LCUL_evgLocus_61876 sequences were differentially expressed in response to drought stress. Examining the co-expression of these sequences with differentially expressed genes in response to drought stress, led to the identification of metabolic pathways associated with these sequences. In this study, lncRNA sequences were identified for the first time in lentil, and provided useful insights into the function of lncRNA in plant resistance to drought stress. The lncRNAs-DEGs co-expression network can lead to a better understanding of drought response mechanisms in lentil.

    Keywords: Drought stress, Lentil, LncRNA, PLncPRO
  • Jawed Rahimi, Fatemeh Amini*, Hossein Ramshini, Mahyar Abedi, Mahmood Lotfi Pages 71-82

    Tomato is the second most important vegetables, after potato, which has the highest area of cultivation worldwide. Acording to FAO statistics, Iran is the sixth producer of tomato cultivation in the world. However, more than 95 percent of vegetable seeds are imported into the country. The present study was conducted in order to evaluate commercial imported hybrids (8320, Eden, Matin and Xaman) and the F2 and F3 generations resulting from their self-breeding. In this regard, after the production of F2 and F3 generations, three generations (F1, F2 and F3) together with the control variety (Early Orbana y) were evaluated in the research farm of Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran, based on a randomized complete block design with four replications during 2019-2020. The analysis of variance showed that the difference among genotypes for single plant yield, days to flowering, average single fruit weight, number of fruits harvested and acidity (pH), was significant at the level of 1% probability and total soluble solids (TSS) was significant at the level of 5%. The results of the mean comparison showed that the highest mean of single plant yield belonged to 8320 F1 (10920/10g), the highest days to flowering was observed in Xaman F2 (47.01 days), the highest mean weight of single fruit was observed in Xaman F1 (115.50 g), the highest number of fruits harvested was in Xaman F1 (106.62), the highest amount of total soluble solids was in Matin F3 generation (4.96) and the lowest amount of acidity (pH) was in 8320 F1 (4.10). The results of estimating genetic parameters showed that most of the evaluated traits had high genetic and phenotypic variances, but a slight difference was observed between the coefficient of phototypic variation and the coefficient of genotypic variation, which indicates a small effect of environment on the control of these traits. Higher variance of dominance than additive variance in most traits caused the degree of dominance to be greater than one, Therefore, the possibility of control of traits by genes with dominance or over-dominance effects is high, and in order to improve these traits, the methods for hybrid development are suggested.

    Keywords: Tomato, Segregating generations, Genetic variance
  • Halime Arbabi, Mojtaba Keykhasaber*, Leila Fahmideh, Valiollah Ghasemi Omran Pages 83-94

    Luffa (Luffa cylindrica) is a plant from the Cucurbitaceae family that grows mostly in tropical and subtropical regions, as well as in most regions of Iran. In this research, the genetic diversity of nine native and non-native genotypes of L. cylindrica was investigated through the evaluation of the chloroplast trnH-psbA intergenic region (IGS). After sampling the young leaves, DNA extraction was performed by using the Dellaporta method, and PCR was conducted by using IGS intergenic region primers. After sequencing of the amplified products, their quality was determined using Chromas software and then aligned using ClustalW method by BioEdit and MEGA7 softwares. Next, the dendrogram of phylogenic relationships was drawn and the matrix of the difference and similarity of the sequences were determined. In the present research, by analyzing the relationships between studied samples, based on the trnH-psbA (IGS) marker, a strong intraspecies variation was observed in native and non-native L. cylindrical genotypes. The genetic distance matrix between the samples examined in this research ranged from 0 to 6.865 with an overall average distance of 2.53. The average value of synonymous and non-synonymous substitutions (dN/dS) for the IGS sequence was ds/dn = 0.68, which indicates positive and pure line selections in the process of natural selection of studied genotypes. The results of this research showed that trnH-psbA is a suitable marker for evaluation of the intraspecific diversity of luffa species.

    Keywords: Intraspecies genetic diversity, Chloroplast marker, DNA barcoding
  • Seyyed Mohsen Sohrabi, Seyed Karim Mousavi* Pages 95-108

    Chickpea (Cicer arietinum L.) is one of the most important crops in the world. After bean and pea, chickpea is the most important cold season legume. Weeds are one of the most important threats to chickpea production worldwide. Due to the sensitivity of chickpea to herbicides, the majority of herbicides are used pre-emergence and the use of post-emergence herbicides is limited, and therefore weeds cause a significant decrease in chickpea yield. Therefore, herbicide-tolerant chickpea cultivars that have a higher flexibility for post-emergence herbicide application are needed to improve the chickpea yield. In this study, using seed bioassay and PCR method, resistance mechanism of Iranian chickpea cultivars to Pursuit herbicide was investigated. The results showed a significant genotypic and phenotypic variation among Iranian chickpea cultivars for tolerance to the Pursuit herbicide. The results did not show a difference between the target genes of Pursuit herbicide, ALS1 and ALS2, in all investigated cultivars with that of the reference sequences in the GenBank. This proves that the resistance observed in different chickpea cultivars to the herbicide Pursuit is not associated with the target site resistance mechanism and probably follows a non-target resistance mechanism. The superior genotypes of this study (Bivanij, Aksou, Mansour, TDS-Maragheh90-400 and TDS-Maragheh90-358) can be recommended to farmers and also suggested as parents to produce natural herbicide resistant chickpea plants in breeding programs.

    Keywords: Resistant cultivars, Target proteins, Post-emergence herbicides, Weeds, Target site resistance
  • Jafar Ahmadi*, AmirAbbas Taghizadeh, Mohialdin Pirkhezri Pages 109-122

    To determine the ideal genotypes in terms of the quantity and quality of fruit, 32 genotypes of greengage were evaluated in a randomized complete block design with three replications at the research station of Horticultural Research Institute in Karaj during two cropping seasons 2018 and 2019. To evaluate the genotypes and to determine the ideal genotype, 26 traits related to fruit, fruiting and yield were used. Combined variance analysis of data showed that the genotype source of variation was significant for all studied traits at the level of 0.01 probability level. ASIIG index showed that the genotypes CodR, Cod100, Malayer, and Gojeh Siah are the best and most desirable genotypes with an index higher than 55%, respectively. Also, Cod98, Cod99, Gojeh Baghi Qasr Dasht, Gojeh Qomi, and Gojeh Holandi with ASIIG index higher than 49% were ranked next. The grouping of genotypes using ASIIG method diagrams, the genotypes CodR, Cod100, Cod98, Cod99, Gojeh Malayer, Gojeh Siah, and Gojeh Baghi Qasr Dasht were located in the ideal quartile. Using cluster analysis, the genotypes CodR, Cod100, black, and Malayer as well as completely ideal hypothetical genotype (+) were placed in a group at a distance line of 0.018. According to the results of this study, seven genotypes CodR, Cod100, Cod98, Cod99, Gojeh Malayer, Gojeh Siah, and Gojeh Baghi Qasr Dasht were selected as the ideal genotypes in terms of fruit quantity and quality. Finally, due to the high benefits of the ASIIG index, it was suggested that this index can be used in other horticultural products to determine the ideal genotype.

    Keywords: Multivariate statistics, Multi-criteria selection, Combined analysis, Ideal genotype, TOPSIS
  • Saeid Navabpour*, Horeyeh Najafi Pages 123-134

    Environmental stress is one of the main factors that reduce the growth and performance of crops and threatening human food security. This study was conducted in order to investigate the effect of drought stress on the changes in biochemical traits and the level of expression of a MYB transcription factor gene in two wheat cultivars (Tajan and Zagros), under drought stress. The experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design with 3 replications. Drought treatments were applied at three levels of 40, 70 and 100% of field capacity 4 weeks after germination. Twenty days after the application of stress, leaves and roots were sampled in order to investigate the expression of MYB genes and measuring some biochemical traits. The results of examining the chlorophyll content under stress showed that the content of chlorophyll a and b decreased with increasing of stress intensity in different genotypes. The rate of reduction of chlorophyll a and b in Tajan genotype under severe stress was higher than Zagros genotype. Also, TBARM content under severe drought stress was significantly higher than moderate stress condition and this increase was seen in Tajen genotype more than Zagros genotype. qRT-PCR analysis showed that the MYB genes showed an increase in expression under drought stress. Furthermore, Zagros genotype, which is considered as a tolerant cultivar to drought stress, had a higher MYB expression level than Tajan cultivar for both genes, suggesting this cultivar for future breeding programs, also considering the importance MYB family genes during drought stress, the results can be used in molecular breeding and pyramiding breeding projects.

    Keywords: Gene expression, Drought stress, Wheat, Biochemical traits