فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال پانزدهم شماره 3 (پیاپی 52، پاییز 1402)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال پانزدهم شماره 3 (پیاپی 52، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مهسا محمدلو، داود کولیوند*، محمد حاجی زاده، امید عینی صفحات 1-24
    هدف

    تولید آنتی بادی و کاربرد آن در آزمون های متنوع و طراحی بیوسنسورها یکی از راهبردهای مهم در تشخیص ویروس های گیاهی است. ویروس ساقه شیاری سیب (Apple stem grooving virus (ASGV)) یکی از ویروس های مهم درختان دانه دار و سیب می-باشد. هدف از این تحقیق، بیان ژن پروتیین پوششی این ویروس در E. coli و تولید آنتی بادی علیه پروتیین بیان شده و ارزیابی آن در آزمون های تشخیصی است.

    مواد و روش

    در واکنش زنجیره ای پلی مراز، قطعه ای به طول 714 جفت باز مربوط به ژن کامل پروتیین پوششی ASGV تکثیر و در پلاسمید pTG19 همسانه سازی شد. سپس، قطعه مورد نظر با آنزیم های برشی BamHI و EcoRI خارج و در حامل بیانی pET28a (+) همسانه سازی شد و سازه مورد نظر به منظور بیان ژن هدف، به باکتری E. coli سویه BL21 (DE3) منتقل شد. بهینه سازی بیان در غلظت یک میلی مولار IPTG و زمان های سه، چهار، شش و 16 ساعت پس از القا صورت گرفت و تایید بیان پس از الکتروفورز عمودی و آزمون وسترن بلات انجام شد. پروتیین بیان شده تخلیص و به عنوان آنتی ژن به خرگوش تزریق شد. پس از ایمن سازی سرم، ایمنوگلوبولین ها از سرم خون تخلیص و بخشی از آنها برای تولید کانجوگیت استفاده شدند. در نهایت، کارایی آنها در آزمون های سرولوژیکی ارزیابی شد.

    یافته ها

    نتایج تعیین توالی یابی نشان داد قطعات تکثیر یافته در پی سی آر مربوط به ژن پروتیین پوششی ویروس ساقه شیاری سیب است. نتایج پی سی آر کلونی و هضم آنزیمی تایید کننده ساخت سازه pET28-ASGV-CP بود. تعیین توالی سازه ساخته شده در دو جهت حاکی از قرار گرفتن ژن پروتیین پوششی در قاب صحیح درون پلاسمید بیان و فقدان جهش نوکلیوتیدی بود. پس از بهینه سازی، بیان و استخراج پروتیین پوششی، نوار پروتیینی با اندازه تقریبی 27 کیلودالتون چهار ساعت بعد از القاء در الکتروفورز عمودی و وسترن بلات تایید شد. در الایزی مستقیم، غیر مستقیم و آزمون دیبا، نتایج نشان داد غلظت حدود 1:1000 آنتی بادی تخلیص شده در غلظت مناسب آنتی ژن توانایی واکنش مناسب با آنتی ژن را دارد.

    نتیجه گیری

    آنتی بادی تولید شده و کانژوگه شده در رقت مناسب در تناسب با غلظت آنتی ژن توانایی اختصاصیت و کارایی لازم برای ردیابی و شناسایی ویروس ساقه شیاری سیب را بخوبی دارد. یکی از کاربردهای این آنتی بادی در طراحی انواع کیت های تشخیصی سرولوژیکی مانند الایزا است.

    کلیدواژگان: آنتی بادی، بیان ژن، کاپیلوویروس، وسترن بلات
  • ارسلان برازنده* صفحات 25-40
    هدف

    به دلیل اهمیت اقتصادی پشم گوسفند، تاکنون تحقیقات گسترده ای در زمینه ساختار و اساس ژنتیکی آن صورت گرفته است. شناسایی ژن های موثر بر صفات اقتصادی از اهداف مهم اصلاح نژادی در پرورش گوسفند است. از پتانسیل ژنتیکی و عملکردی ژن ها می توان در جهت دستیابی به محصولات تولیدی با بهترین کیفیت و کمیت استفاده نمود. برای تجزیه و تحلیل داده های حجیم، روش های تعیین توالی مقرون به صرفه ای وجود دارد که به درک مکانیسم ها و زمینه ژنتیکی صفات مختلف کمک کرده است. شناسایی ویژگی های متفاوت ژن های کاندید و انواع ژنوتیپ های مرتبط با صفات مهم فنوتیپی، در اصلاح نژاد حیوانات ضروری است. لذا، هدف از مطالعه حاضر شناسایی ژن های موثر بر تولید الیاف پشم در گوسفند بر پایه آنالیزهای عملکردی آن ژنها می باشد.

    مواد و روش ها

    ابتدا داده های مورد استفاده برای این تحقیق از پایگاه داده ای GEO با شماره دسترسی GSE85844 دانلود شدند. در پژوهش حاضر معیار انتخاب ژن ها تفاوت بیان در دامنه (<-0.3 0.3< LogFC) و آماره P-value در سطح کمتر از 5 درصد بود. پس از شناسایی و مشخص شدن ژن ها با تفاوت معنی دار برای آنالیز هستی شناسی ژن ها از پایگاه داده DAVID استفاده شد. به منظور بررسی برهمکنش و ارتباط بین ژن های درگیر در تولید الیاف پشم از پایگاه اطلاعاتی STRING استفاده و آنالیز شبکه توسط بسته نرم افزاری Cytoscape انجام شد.

    نتایج

    تعداد 1008 ژن با بیان متفاوت و معنی دار شناسایی شد (p<0.05). ژن ها با Log FC <- 0.3 بیان پایینی دارند و تعداد آن ها 431 عدد بود و ژن های با Log FC> 0.3 بیان بالایی دارند و تعداد آن ها 577 عدد است. نتایج هستی شناسی برای ژن های CHRD و PLOD1 BMP4 و ITGA5 نشان داد که این ژن ها در مسیرهای مرتبط با مورفوژنز و ساخت تارهای مو، بازسازی فولیکول های مو و توسعه و تراکم پوست موثر هستند.

    نتیجه گیری

    انتخاب برای بهبود کیفی در پشم تولیدی در گوسفندان با استفاده از این یافته ها، سبب تسریع پیشرفت ژنتیکی برنامه های اصلاح نژادی مرتبط خواهد گردید.

    کلیدواژگان: پشم، آنالیز شبکه، بیان ژن، هستی شناسی
  • خدیجه محمدی، علی کاظمی پور، مهدی مهیجی، روح الله عبدالشاهی* صفحات 41-56
    هدف

    ریشک باعث افزایش فتوسنتز و کاهش خسارت پرندگان می شود و در انتشار بذر گونه های وحشی نقش ویژه ای ایفا می نماید. با وجود این در مورد نقش آن در افزایش و یا کاهش عملکرد در شرایط زراعت آبی اختلاف نظرهای زیادی وجود دارد. هدف این پژوهش بررسی تاثیر ریشک بر صفات مهم زراعی مانند تعداد دانه در سنبله، وزن 1000 دانه و زودرسی بود و بدین منظور لاین تقریبا ایزوژن (NIL) در زمینه ژنتیکی رقم روشن برای صفت ریشک ایجاد و نقش این صفت در عملکرد و اجزای عملکرد بررسی گردید.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر در یک برنامه 10 ساله به نژادی (از سال 1389 تا 1399)، ریشک داری با استفاده از روش تلاقی برگشتی از رقم مهدوی به روشن منتقل شد. در نسل دوم تلاقی برگشتی پنجم (BC5F2) نتاج ریشک دار و بدون ریشک (لاین های ایزوژن با زمینه ژنتیکی روشن) گزینش شدند. لاین های ایزوژن همراه با والدین تلاقی (روشن و مهدوی) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با پنج تکرار در سال زراعی 1400-1401 در شرایط زراعت آبی کرمان مورد ارزیابی قرار گرفتند.

    نتایج

    در این پژوهش انتقال ریشک از رقم مهدوی به رقم روشن با موفقیت انجام شد. نتاج روشن ریشک دار با تراکم زراعی (300 بوته در متر مربع) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد از 16 صفت مهم زراعی مورد ارزیابی فقط تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله و ارتفاع بوته تحت تاثیر ریشک قرار گرفت. ریشک باعث افزایش عملکرد رقم روشن به میزان 820 کیلوگرم در هکتار شد، ولی این افزایش معنی دار نبود. لاین روشن ریشکدار نسبت به روشن 26% تعداد دانه در سنبله بیشتری تولید کرد. افزایش 12 درصدی تعداد سنبلچه در سنبله لاین ریشک دار نیز افزایش تعداد دانه در سنبله را تایید می نماید. لاین ایزوژن ریشک-دار نسبت به رقم روشن به طور متوسط 12 سانتی متر ارتفاع بیشتری داشت که 6 سانتی متر آن به خاطر طول ریشک بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش نشان داد ریشک داری نه تنها تاثیر منفی بر عملکرد گندم در شرایط آبی ندارد، بلکه با افزایش تعداد دانه در بوته می تواند باعث افزایش عملکرد شود. به دلیل کاهش خسارت پرندگان، لاین امیدبخش ایجاد شده می تواند جایگزین مناسبی برای رقم روشن باشد.

    کلیدواژگان: به نژادی گندم، پاسخ همبسته، لاین های ایزوژن، عملکرد دانه
  • سیده گلشن حسینی، مصطفی رحیم نژاد*، رزان زختاره صفحات 57-76
    هدف

    امروزه، آلودگی محیط زیست و پیامدهای آن به یکی از جدی ترین نگرانی های بشر تبدیل شده است و مدیریت آلودگی ناشی از ورود مواد خطرناکی مانند رادیونوکلییدها، آفت کش ها و فلزات سنگین از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پیشرفت در فناوری و دانش هسته ای موجب افزایش رهایش و تجمع پسماندهای هسته ای و رادیونوکلییدها در محیط زیست شده است. استخراج از معادن، تولید و پردازش سوخت های هسته ای و عملیات نظامی از مهمترین علل تولید پسماندهای هسته ای هستند. به دلیل امکان انتقال رادیونوکلییدها به زنجیره ی غذایی، آلودگی خاک با این آلاینده ها خطرات بسیاری برای سلامت انسان ایجاد می کند. روش های فیزیکی و شیمیایی مختلفی برای زدودن پسماندهای هسته ای وجود دارند؛ اما اغلب آن ها گران قیمت و پیچیده هستند. گیاه پالایی فناوری نوظهوری است که برای پاکسازی محیط زیست آلوده از گیاهان و میکروب های وابسته به آن ها استفاده می کند. این فرآیند، بسیار ساده، کاربردی، مقرون به صرفه و دوست دار محیط زیست است. در این پژوهش از گیاهان گندم و آفتاب گردان برای حذف اورانیوم از خاک های مناطق معدنی ساغند و بندرعباس استفاده شد. همچنین، اثر غلظت های مختلف اسید سیتریک بر میزان دسترس پذیری گیاهان به این عنصر بررسی شد.

    روش ها

    برای تعیین pH و اجزای تشکیل دهنده ی خاک از دستگاه pHمتر و آنالیز طیف سنجی فلویورسانس اشعه ی ایکس استفاده شد. همچنین، آنالیز سنتیلاسیون مایع برای تعیین غلظت و میزان جذب اورانیوم به کار گرفته شد.

    یافته ها

    به طورکلی، آفتاب گردان در جذب اورانیوم از خاک ساغند عملکرد بهتری داشت. در مورد جذب اورانیوم از خاک بندرعباس نیز در عدم حضور اسید سیتریک و در غلظت های پایین آن، گندم عملکرد بهتری داشت؛ اما با افزایش غلظت اسید دسترس پذیری آفتاب گردان به اورانیوم موجود در خاک افزایش پیدا کرد.

    نتیجه گیری

    درمقایسه با گندم، آفتابگردان در جذب اورانیوم از خاک ساغند پیش و پس از افزودن اسید عملکرد بهتری داشت. درمورد جذب اورانیوم از خاک بندرعباس نیز در حالت عدم استفاده از اسید سیتریک و در غلظت های پایین آن، گندم عملکرد بهتری داشت؛ درحالی که با افزایش غلظت اسید میزان جذب اورانیوم توسط آفتاب گردان افزایش پیدا کرد.

    کلیدواژگان: آفتابگردان، اورانیوم، رادیونوکلئید، گندم، گیاه پالایی
  • علیرضا مطلبی آذر*، معصومه عباسپور خواجه، جابر پناهنده، علیرضا تاری نژاد، امین جهانیان، امیر کهنمویی صفحات 77-96
    هدف

    با توجه به اینکه استفاده از فناوری نانو مواد در سال های اخیر در مطالعات کشت بافت گسترش پیدا کرده است لذا مطالعه حاضر بر اساس استفاده از نانو مواد گرافنی و مشتقات آن که در این پژوهش گرافن اکسید و گرافن اکسید پوترسین دار در سطوح مختلف کمبود نیترات آمونیوم جهت افزایش کارایی ریزغده زایی سیب زمینی مورد مطالعه قرار گرفت. این پژوهش با هدف القاء شرایط محیطی مناسب برای ریزغده زایی و تحریک تغییرات آناتومیکی و بیوشیمیایی در شرایط درون شیشه ای بر ریزغده زایی سیب زمینی رقم آگریا انجام گرفت. اهداف کلی استفاده از این ترکیبات با توجه به مطالعات پیشین، افزایش پتانسیل اسمزی و همچنین امکان افزایش میزان دانه های نشاسته در سلول ها با استفاده از این نانومواد دانست.

    مواد و روش ها

    میزان ازت محیط کشت شامل شاهد (ازت کامل محیط کشت MS) ، 50 و 25 درصد ازت محیط کشت MS بود. تیمارهای گرافن به صورت شاهد (بدون گرافن اکسید)، 25 و 50 میلی گرم در لیتر گرافن اکسید (به تنهایی) و 25 و 50 میلی گرم در لیتر گرافن اکسید پوترسین دار استفاده گردید. در این آزمایش صفات تعداد ریزغده زایی ماه اول و دوم و تعداد ریزغده زایی نهایی، همچنین تعداد غده جوانه زده، تعداد چشم، متوسط وزن ریزغده، قطر غده و عملکرد ریزغده مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج

    نتایج نشان داد که بیشترین پاسخ مثبت به ریزغده زایی در تیمارهای با 25 درصد ازت محیط کشت و تیمارهای گرافن اکسید پوترسین دار به دست آمد. همچنین مشاهده شد که کاهش ازت به میزان 25 درصد محیط کشت و افزودن گرافن اکسید پوترسین دار باعث افزایش میزان ریزغده زایی نهایی شد در حالی که ریزغده زایی در تیمار شاهد (بدون کاهش ازت و فاقد گرافن اکسید) کمترین درصد را نشان داد. از طرف دیگر، نتایج نشان داد که تیمار 25 درصد ازت محیط کشت همرا ه با 50 میلی گرم در لیتر گرافن اکسید پوترسین دار بیشترین متوسط وزن ریزغده با وزن 39 میلی گرم را دارا بود که نسبت به کمترین متوسط وزن ریزغده (تیمار گرافن اکسید پوترسین دار بدون کاهش ازت محیط کشت) 240 درصد افزایش را نشان داد. به طور کلی در این آزمایش استفاده از گرافن اکسید پوترسین دار و 25 درصد ازت محیط کشت توانست اثراتی مثبت در ریزغده زایی سیب زمینی در شرایط درون شیشه ای ایجاد کند.

    نتیجه گیری

    نتایج کلی نشان داد که کاهش میزان ازت محیط کشت باعث افزایش میزان ریزغده زایی می شود و استفاده از گرافن و گرافن اکسید پوترسین دار در ریزغده زایی موثر است. نتایج این آزمایش نشان داد که محیط کشت حاوی 25 درصد ازت و گرافن اکسید پوترسین دار مناسب ترین تیمارهای این آزمایش بودند.

    کلیدواژگان: پوترسین، تعداد ریزغده، عملکرد ریز غده، گرافن اکسید
  • ناصر مهنا*، علیرضا تیموری، نعمت سخندان بشیر صفحات 97-114
    هدف

    امروزه، از ویروس ها، به علت توانایی طبیعی ویروس ها در انتقال ژن و الحاق به ژنوم میزبان، به عنوان ابزاری قوی برای خاموشی ژن های درونی گیاه و انتقال ژن بیگانه به درون سلول های میزبان استفاده می شود. سیستم خاموشی ژن القاءشده توسط ویروس (VIGS) در ژنتیک گیاهی به دلیل سهولت در استفاده و صرف زمان کوتاه برای ایجاد فنوتیپ موردنظر، کاربرد زیادی دارد. در این راستا، وکتور ویروسی کروی پنهان سیب (ALSV) می تواند برای VIGS پایدار و موثر در میان طیف گسترده ای از گیاهان ازجمله آرابیدوپسیس، درختان میوه رزاسه، سولاناسه، فاباسه، کوکوربیتاسه، اسکروفولاریاسه، و چند خانواده دیگر کاربرد داشته باشد. در این تحقیق بهینه سازی تکثیر و کاریرد گسترده تر وکتور VIGS بر پایه ALSV در گیاهان باغبانی و معرفی میزبانی جدید برای این وکتور ویروسی مدنظر بوده است.

    مواد روش ها

    برای این منظور بذور توت فرنگی وحشی (Fragaria vesca) (توده Hawaii-4 (H4) (PI551572)) و شنبلیله (Trigonella foenum-graceum) کشت شده و گیاهان حاصل برای مایه زنی مورد هدف قرار گرفتند و از گیاه کینوا (Chenopodium quinoa) به عنوان یک گیاه واسطه برای تکثیر ویروس استفاده شد. بدین منظور، پلاسمیدهای ویروسی pEALSR1 و pEALSR2 با دو روش کاربرد کاربوراندوم و تزریق با سرنگ به گیاه کینوا انتقال یافتند.

    نتایج

    گیاهان کینوا بعد از 3-5 هفته، آلودگی به ویروس موردنظر را به صورت علایم نکروز و کلروز بروز دادند. سپس عصاره این گیاهان آلوده به ویروس استخراج شد و روی گیاهان توت فرنگی و شنبلیله مایه زنی انجام شد. در هفته پنجم بعد از مایه زنی، استخراج RNA کل از برگ های توت فرنگی و شنبلیله و کینوا و درنهایت RT-PCR انجام شد. نتایج نشان داد که قطعه موردنظر متعلق به پلاسمید pEALSR2 به طول 211 جفت باز بوده و با استفاده از RT-PCR انجام گرفته روی RNA استخراج شده از این گیاهان تکثیر شده است.

    نتیجه گیری

    این موضوع نشان می دهد که این وکتور ویروسی به سلولهای گیاهان مورد بررسی وارد شده و تا حدی که با روش های مولکولی قابل تشخیص یاشد، تکثیر شده است و بنابراین، می توان از این وکتور برای خاموشی ژن و بیش بیان ژنهای کوچک در این گیاهان استفاده نمود.

    کلیدواژگان: Fragaria vesca، خاموشی ژن القاشده توسط ویروس، Trigonella foenum-graceum، کینوا، ویروس کروی پنهان سیب
  • نسیبه براهویی، حسین علایی*، ابراهیم صداقتی، روح الله صابری ریسه، پیمان عباس زاده صفحات 115-140
    هدف

    تولید سیدروفور و آنزیم های سلولازی توسط گونه های تریکودرما از جمله شاخص های موثر در رشد گیاه، کنترل و مدیریت موفق بیمارگرها و یا کاربرد در صنعت است. بنابراین غربالگری اولیه جدایه های برتر بر اساس شاخص های تعریف شده اهمیت زیادی دارد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش شرایط بهینه تولید کیفی و کمی سیدروفور و سلولاز به روش محیط کشت برای غربالگری اولیه 27 جدایه تریکودرما بررسی شد. برای سنجش آنزیم سلولاز شامل اندوگلوکاناز، اگزوگلوکاناز و بتاگلوکوزیداز از رنگ های واکنشی فنل قرمز، کنگو قرمز (در غلظتهای 5/0، 05/0 و 015/0 درصد) در pH های 4، 5، 7 و 9 و منابع کربنی آویسل، کربوکسی متیل سلولز و سلوبیوز استفاده شد. سنجش کمی سلولاز به روش دی نیتروسالیسیلیک اسید بررسی شد. غربال گری جدایه ها برای تولید سیدروفور نیز به روش کروم آزرول سولفانات آگار و بصورت کشت میسلیوم و عصاره خام فیلتر شده جدایه های Trichoderma در روش چاهک مطالعه گردید.

    نتایج

    نتایج این تحقیق نشان داد که از بین رنگ های واکنشی فنل قرمز با 015/0 درصد در شرایط pH 5 بهترین معرف برای ردیابی سلولاز می باشد، زیرا مانعی بر رشد میسلیومی وجود ندارد و قطر ناحیه ارغوانی مشخص است. در سنجش کمی سلولاز، بیش ترین فعالیت ویژه آنزیمی مربوط به Trichoderma harzianum CT-763 با 3 U/mg بود. جدایه های CT-865، CT-482 و CT-473 از Trichoderma atrovirideبه عنوان جدایه فعال در زمینه ی تولید سیدروفور شناخته شدند که توان تولید دو نوع سیدروفور هیدروکسیمات و کتکول را داشتند. نتایج بررسی تولید سیدروفور در کشت مایع به روش چاهک نشان داد که T. afroharzianum CT-891 با ایجاد هاله ی 1/2 سانتی متر بیش ترین میزان تولید سیدروفور را دارد در حالی که T. harzianum CT-566 بدون ایجاد هاله کمترین میزان تولید سیدروفور را به خود اختصاص داد.

    نتیجه گیری

    با توجه به کارایی کاربرد سیدروفور و سلولاز در کشاورزی پایدار و اهمیت نقش گونه های Trichoderma در تولید این متابولیت ها، استفاده از روش چاهک برای ردیابی سریع سیدروفور و روش دی نیتروسالیسلیک اسید برای ردیابی سلولاز پیشنهاد می شود. در این مطالعه گونه های T. atroviride و T. harzianum به ترتیب بیشترین تولید را در سیدروفور و سلولاز را داشتند

    کلیدواژگان: اگزوگلوکاناز، اندوگلوکاناز، بتاگلوکوزیداز، T. atroviride، T. harzianum
  • سعید امینی، رضا معالی امیری* صفحات 141-164
    هدف

    رشد و نمو، بهره وری و عملکرد و توزیع جغرافیایی گیاهان تحت تاثیر تنش های غیر زیستی بطور پیوسته تغییر می کند. برای تداوم حیات و حفاظت از شرایط نامطلوب محیطی، گیاهان رویکرد های پیچیده سازگاری و مقابله با تنش های محیطی را توسعه داده اند که در زمینه این سازوکارهای دفاعی می توان به تجمع متابولیت هایی مانند پلی آمین های متداول آلیفاتیک شامل پوترسین، اسپرمیدین و اسپرمین اشاره کرد.

    نتایج

    در طی دو دهه گذشته، رویکردهای نوین ژنتیکی، ترانسکریپتومیک، پروتیومیک، متابولومیک، فنومیک، کارکردهای اساسی پلی-آمین ها را در تنظیم تحمل تنش های غیر زیستی آشکار ساخته اند. پژوهش ها نشان داده اند که پلی آمین ها به دلیل دارا بودن ماهیت پلی-کاتیونی در pH فیزیولوژیک و قابلیت اتصال مستحکم به مولکول های بار منفی مانند اسیدهای نوکلییک، پروتیین ها و فسفولیپیدها قادر به تنظیم هموستازی گونه های فعال اکسیژن (ROS) شده و از طریق تنظیم و پایداری سامانه های دفاع آنتی اکسیدانی یا سرکوب تولید ROS در بهبود تحمل تنش فعالیت می کنند. تحت تنش های اکسیداتیوی که به دنبال اثر تنش های محیطی ایجاد می شود، علاوه بر میزان بیوسنتز پلی آمین ها، میزان تخریب آنها نیز در حفاظت از متابولیسم سلولی مهم بوده به طوری که گیاهان با تولید متابولیت ها و پیام-رسان های سلولی دیگر، هم در فرآیند دفاع و هم در تولید انرژی ضروری سلول در چرخه کربس مشارکت می کند.

    نتیجه گیری

    نقش مهم پلی آمین ها در تحمل به تنش توسط شواهد متعددی نشان داده که میزان رونوشت ژن های مسیر بیوسنتزی آنها و همچنین فعالیت آنزیم های مرتبط، توسط تنش ها القا می شوند. افزایش میزان پلی آمین ها یا افزایش بیان ژن های مسیر بیوسنتزی آنها از طریق محلول پاشی با پلی آمین ها، منجر به افزایش تحمل تنش می شود و اینکه کاهش پلی آمین های سلول با کاهش تحمل به تنش همراه بوده است. ب ب ب ب با توجه به تنوع فعالیت های زیستی پلی آمین ها و مسیر سنتز و تخریب آن در گیاهان زراعی، شناسایی شبکه های مولکولی و انتخاب ژن ها می تواند به عنوان کاندیدی در برنامه های به نژادی و تولید ارقام تجاری متحمل به تنش بکار گرفته شود.

    کلیدواژگان: تنش، تحمل گیاه، پیام رسانی، آنتی اکسیدان، پلی آمین ها
  • رضا شرفی، غلامرضا صالحی جوزانی*، ابراهیم کریمی، حسین قنواتی، مژگان کوثری صفحات 165-196
    هدف

    سالیانه در جهان میلیون ها تن پسماند کشاورزی تولید می شود که با وجود پتانسیل استفاده در صنایع مختلف، در بسیاری از نقاط دنیا کاربرد خاصی پیدا نکرده اند. برای نمونه از 1150 میلیون تن کاه و کلش برنج تولیدی، 80 درصد آن سوزانده می شود که سوزاندن یک تن آن باعث تولید 2/2-2 کیلوگرم انواع گازهای گلخانه ای و سایر آسیب های زیست محیطی می شود. استفاده از ریزجانداران دارای فعالیت هیدرولازی بالا در راستای تبدیل پسماندها به کمپوست، یکی از روش های جایگزین سوزاندن به شمار می رود. در تحقیق حاضر پس از جداسازی، خالص سازی و غربال فعالیت آنزیمی قارچ Thermoascus aurantiacus و Trichoderma sp و باکتری های Bacillus licheniformis، Nocardiopsis alba، B. subtilis در کنار بهینه سازی سایر افزودنی ها، امکان تولید کمپوست از کاه و کلش برنج بررسی شد.

    مواد و روش ها

    یک سویه قارچی و سه سویه باکتری به عنوان سویه های برتر از توده کمپوست دیگری جداسازی و توان هیدرولازی آنها روی محیط های اختصاصی ارزیابی شد. تولید کمپوست با بهینه سازی مواد افزودنی به همراه دو پروه میکروارگانیسم شامل M1 (Bacillus licheniformis، Nocardiopsis alba، B. Subtilis و قارچ Thermoascus aurantiacus) و M2 (Bacillus licheniformis، Nocardiopsis alba، B. subtilis و قارچ Trichoderma sp.) در قالب 8 تیمار با 3 تکرار به مدت 8 هفته انجام شد. خصوصیات فیزیکوشیمیایی تغییرات دما، pH، EC، نسبت C/N، میزان فلزات سنگین و عناصر غذایی، میزان سمیت و تاثیر بر روی رشد گندم در طی هشت هفته بررسی شد.

    نتایج

    بررسی ها نشان داد سویه قارچی T. aurantiacus و سه سویه باکتری Bacillus licheniformis، Nocardiopsis alba، B. Subtilis بیشترین فعالیت آنزیمی در تجزیه زایلان، سلولز، لیگنین و نشاسته داشتند. تیمار G (واجد کود مرغی وM1) سبب افزایش معنی دار دمای توده کاه و کلش برنج تا 69 درجه سلسیوس و همچنین کاهش معنی دار نسبت C/N به میزان 48/73 درصد در فرآیند تولید کمپوست (در سطح پایلوت) شد. آزمون شاخص جوانه زنی نشان داد تیمار G هیچ گونه سمیت گیاهی روی بذر مدل نداشته و بیشترین تاثیر مثبت را بر روی شاخص های رشد گندم به ویژه شاخص سطح برگ و شاخص سطح ویژه برگ نسبت به شاهد داشت. همچنین آنالیز خصوصیات فیزیکوشیمیایی تیمار G با استاندارد ملی تولید کمپوست همخوانی داشت.

    نتیجه گیری

    با توجه به مقایسه تیمارهای واجد میکروارگانیسم و فاقد آن مشخص شد توان هیدرولیزی T. aurantiacus دارای بیشترین تاثیر مثبت بر خواص فیزیکوشیمیایی به ویژه کاهش نسبت کربن به نیتروژن کمپوست داشته و می تواند به عنوان افزودنی تجاری در تولید کمپوست در نیل به کاهش زمان تولید و افزایش کیفیت محصول نهایی مطرح شود.

    کلیدواژگان: کلیدواژه ها: کاه و کلش برنج، بیوکمپوست، بوستر میکروبی، پایلوت
  • لادن کیانی، موسی موسوی*، کریم سرخه صفحات 197-220
    هدف

    به منظور شناسایی ژن های دخیل در مقاومت نخل خرما به کنه تارتن (Oligonychus afrasiaticus)، جهت تعیین مکانیسم مولکولی مقاومت نخل خرما به کنه تارتن در این پژوهش بیان برخی از ژن های منتخب مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    از شش رقم خرما (سه رقم نسبتا مقاوم و سه رقم حساس) موجود در پژوهشکده خرما و میوه های گرمسیری کشور، اهواز در اواخر تیرماه و همزمان با فعالیت کنه نمونه برداری انجام شد. پس از استخراج RNA و سنتز cDNA، بیان هفت ژن شامل ژن هایbZIP1 ،MPK6 ،Peroxidase72 ، MurG،Lipoxigenase ، ACC synthase و ACC oxidase به روش qRT-PCR بررسی شدند. جهت طراحی آغازگرها پس از بررسی نواحی کد کننده ژن های منتخب (CDS) و همترازی آنها با ژنوم خرما توسط Clustal W با استفاده از پایگاه های Primer3 و IDT طراحی و ارزیابی نهایی شدند. پس از پایان آزمایش میزان نسبی رونوشت ژن ها تعیین و با هم مقایسه شدند.

    نتایج

    نتایج نشان داد که همه ژن های منتخب به استثنای ژن MPK6 در ارقام زاهدی، حلاوی و استعمران دارای بیان بودند. ژن MurG در ارقام مقاوم شامل زاهدی، حلاوی و استعمران، بیان بیشتری نسبت به ارقام حساس شامل لیلویی، خضراوی و برحی نشان داد. بیان نسبی ژن Peroxidase72 در ارقام نسبتا مقاوم شامل زاهدی (100%) و کمترین بیان نسبی ژن در رقم حساس لیلویی (81/76%) بود. ژن bZIP در ارقام نسبتا مقاوم شامل زاهدی (100%) و کمترین بیان نسبی ژن در رقم حساس لیلویی (83/76%) بود. ژن Lipoxigenase در ارقام نسبتا مقاوم شامل زاهدی (100%) و کمترین بیان نسبی ژن در رقم حساس لیلویی (55/73%) بود. بیان نسبی ژن ACC synthase در ارقام نسبتا مقاوم شامل زاهدی (100%) و کمترین بیان نسبی ژن در رقم حساس لیلویی (55/81 %) بود. ژن ACC oxidase در ارقام نسبتا مقاوم شامل حلاوی (100%) و کمترین بیان نسبی ژن در رقم حساس لیلویی (37/85 %) بود. بیان ژن MPK6 در ارقام حساس مشاهده شد، اما برای این ژن در ارقام نسبتا مقاوم بیانی مشاهده نشد.

    نتیجه گیری

    بیان برخی از ژن ها در ارقام حساس و مقاوم از الگوی منظمی پیروی کرده و بیان ژن های دیگر دارای الگوی نامنظمی بودند.بنابراین می توان گفت که احتمالا نقش محصول ژن های MurG و bZIP به صورت تنظیم مثبت القاء مقاومت نخل خرما نسبت به کنه است اما نقش محصول ژن MPK6 به صورت تنظیم منفی القاء مقاومت به کنه در نخل خرما است. در مورد ژن های Peroxidase72 و ACC oxidase الگوی ثابت بین ارقام حساس و بین ارقام نسبتا مقاوم ملاحظه نشد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، کنه تارتن، نخل خرما، Oligonychus afrasiaticus
  • شهرام نصابیان، ابوالفضل زارعی، محمد چمنی، علی اصغر صادقی، علیرضا صیداوی* صفحات 221-250
    هدف

    مطالعه حاضر به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف هیدروکسید روی و روی گلایسین بر عملکرد، فراسنجه های خونی و ایمنی، آنزیم های کبدی و بیان ژن های اینترلوکین -6 و گاما اینترفرون در جوجه های گوشتی تغذیه شده با جیره بر پایه ذرت-سویا انجام شد.

    مواد و روش ها

    از طرح کاملا تصادفی در قالب آزمایش فاکتوریل 3 × 3 با 9 تیمار و 4 تکرار در هر تیمار استفاده شد که هر تکرار شامل 15 قطعه جوجه گوشتی بود (مجموعا 540 جوجه گوشتی سویه راس 308). جیره های مورد مطالعه شامل جیره شاهد (صفر میلی گرم در کیلوگرم خوراک) و سطوح 50 و 100 میلی گرم بر کیلوگرم خوراک از هیدروکسید روی و روی گلایسین بود.

    نتایج

    استفاده از هیدروکسید روی و روی گلایسین باعث افزایش مصرف خوراک و وزن در پایان دوره پرورش شد (05/0>P). در بین گروه های آزمایشی، 100 میلی گرم در کیلوگرم خوراک هیدروکسید روی تاثیر بهتری بر پارامترهای خونی و ایمنی داشت (05/0>P). استفاده از هیدروکسید روی و روی گلایسین در جیره جوجه های گوشتی اثر معنی داری بر آنزیم های کبدی داشت (05/0>P). سطوح مختلف هیدروکسید روی و روی گلایسین باعث کاهش بیان ژن اینترلوکین 6 و افزایش اینترفرون گاما شد.

    نتیجه گیری

    بطور کلی می توان بیان کرد که جیره حاوی 100 میلی گرم در کیلوگرم هیدروکسید روی بیشترین تاثیر را بر بهبود عملکرد، فراسنجه های خونی و ایمنی داشته است. همچنین تیمار 100 میلی گرم در کیلوگرم هیدروکسید روی و روی گلایسین، تاثیر مناسب بر بیان ژن ها داشته است

    کلیدواژگان: بیان ژن، جوجه های گوشتی، روی، عملکرد
  • صدیقه سلطانپور، علیرضا تاری نژاد*، کریم حسن پور، محمد مجیدی صفحات 251-276
    اهداف

    تنش‏های محیطی مانند خشکی، افزایش دما، شوری و افزایش CO2 تهدیدی جدی برای کشاورزی پایدار است. تنش خشکی از مهمترین تنش‏های غیر زیستی در برنج است که باعث کاهش عملکرد محصول می‏شود. تحقیقات متعددی به صورت جداگانه برای شناسایی سازوکار مولکولی پاسخ گیاه به تنش خشکی انجام شده است. بنابراین فراتحلیل می‏تواند با ادغام نتایج مطالعات متعدد مرتبط، منجر به درک بهتر سازوکار‏های تحمل به تنش خشکی شود.

    مواد و روش‏ها:

     در این راستا، چهار سری داده ریزآرایه با کیفیت مناسب برنج تحت تنش خشکی و شرایط طبیعی انتخاب شد و سپس توسط بسته ‏limma نرم‏افزار R آنالیز شد. جهت فراتحلیل از بسته ‏meta RNAseq و روش Fisher برای یکی کردن p-valueهای حاصل از تجزیه انفرادی داده‏های مورد بررسی استفاده شد. ژن‏های متفاوت بیان شونده فراتحلیل دارای افزایش و کاهش بیان تحت تنش خشکی شناسایی شد. سپس هستی‏شناسی ژن (ژن آنتولوژی)، شناسایی ژن‏های مرکزی یا هاب و آنالیز شبکه هم بیانی انجام شد. نتایج حاصل با آزمایش real-time quantitative PCR در رقم برنج هاشمی حساس و رقم بومی متحمل به تنش کمبود آب در شرایط درون شیشه‏ای با تیمار PEG ارزیابی گردید.

    یافته ‏ها:

     از نتایج مطالعه حاضر 578 ژن با افزایش بیان و 660 ژن با کاهش بیان بدست آمد. تجزیه و تحلیل هستی‏شناسی ژن(GO) سازوکارهای پاسخ به خشکی را نشان داد و ترسیم شبکه برهمکنش پروتیین-پروتیین مشخص کرد که ژن های مرکزی متفاوت بیان شونده دارای کاهش بیان تحت تنش خشکی حاصل از این مطالعه عمدتا مربوط به فرایند فتوسنتز و ژن های مرکزی متفاوت بیان شونده دارای افزایش بیان تحت تنش خشکی عمدتا مربوط به تحمل تنش شامل ژن های HSP، LEAs، PP2Cs هستند. در نهایت، داده ‏های به دست آمده از این فراتحلیل با real-time quantitative PCR بر روی ژن‏های پراکسیداز 47، OsDSSR1، homeobox-leucine zipper protein و یک ژن ناشناخته تایید شد. این یافته‏ها به طور قابل توجهی درک ما را از مسیر تنش خشکی بهبود می‏دهد. شناسایی ژن‏های مرکزی در این مطالعه می‏تواند برای به دست آوردن یک نمای کلی از ژن‏های مرکزی که نقش مهمی در پاسخ به تنش خشکی در برنج دارند، موثر باشد.

    نتیجه ‏گیری: 

    شناسایی ژن‏های پایین دست ژن مرکزی می‏تواند در تهیه برنج متحمل به تنش خشکی از طریق روش‏های اصلاحی کلاسیک با هرمی‏سازی این ژن‏ها یا از طریق دستکاری ژنوم کمک نماید و تحمل به تنش خشکی را افزایش دهد و در نتیجه منجر به کشاورزی پایدار شود.

    کلیدواژگان: فراتحلیل، ریزآرایه، تنش خشکی، ژن‏های هاب یا مرکزی، کشاورزی پایدار
  • حسین محمدی*، حسین مرادی شهربابک، امیرحسین خلت ابادی فراهانی صفحات 277-294
    هدف

    محل رشته های هموزیگوت که به طور مستمر تحت انتخاب هستند یا حاوی جهش های مطلوب اند، تمایل به تثبیت شدن در ژنوم دارند و در طی سال ها جزایر ROH را تشکیل می دهند. همچنین انتخاب در جهت افزایش فراوانی جهش های جدید، باعث به جا گذاشتن نشانه هایی در سطح ژنوم می شود. از آنجایی که این مناطق غالبا صفات مهم اقتصادی را کنترل می-کنند، در نتیجه شناسایی این مناطق از موضوعات اساسی در مباحث ژنتیک حیوانی می باشد.

    مواد و روش ها

    بدین منظور برای شناسایی نشانه های انتخاب و شناسایی جزایر ROH، 81 راس گوسفند بومی زندی شامل میش های دوقلوزا (42 راس) میش های تک قلوزا (39 راس) با استفاده از آرایه های 50K گوسفندی تعیین ژنوتیپ شدند. برای شناسایی نشانه های انتخاب از آماره نااریب تتا به وسیله نرم افزارR استفاده شد. ژن های کاندیدا با استفاده از SNP هایی که در بازه ی 1/0 درصد بالای ارزش تتا، واقع شده بودند با استفاده از برنامه BioMart در محیط Ensemble Genome Browser 109 شناسایی شدند. قطعات هموزیگوت ژنومی با برنامه detectRUNS محاسبه شد. یک درصد از نشانگرهای SNP با بالاترین فراوانی در قطعات هموزیگوت ژنومی به عنوان جزایر ROH در نظر گرفته شد.

    نتایج

    با استفاده از آماره تتا مناطق ژنومی که تفرق جمعیتی بالایی داشتند، روی کروموزوم های 1 (سه منطقه)، 2 (دو منطقه)، 5، 6 (دو منطقه)، 8 (دو منطقه)، 10 و 25 شناسایی شدند. در این پژوهش، 16 جزیره ROH با طول 46/270 کیلوبازی تا 25/8 مگا بازی مرتبط با صفت شناسایی شد. توزیع جزایر ROH در ژنوم یکنواخت نبود، بطوریکه بیشترین و کمترین تعداد جزایر ROH به ترتیب بر روی کروموزوم های 1 و 24 مشاهده شد. بررسی ژن های گزارش شده در این مناطق نشان داد که در داخل یا مجاورت این نواحی، ژن های PER2، KCNH7، CLCN3، UTG8 و EPHA5 قرار داشتند. بررسی بیوانفورماتیکی این مناطق نشان داد، ژن های موجود در این مناطق با رشد و توسعه سلول های گرانولوزا ، نرخ تخمک اندازی، انتقال لیپید به سلول-های استروییدی و رشد ابتدایی جنین مرتبط هستند.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش نشان داد که فرآیند انتخاب برای صفات مهم اقتصادی در طی سال های متوالی، منجر به شکل گیری قطعات هموزیگوت ژنومی به نام جزایر ROH در ژنوم گوسفندان شده است که پویش این جزایر در سطح ژنوم می-تواند به عنوان راهبرد جایگزین برای شناسایی مناطق ژنومی مرتبط با صفات مهم اقتصادی باشد. به هر حال، جهت شناسایی دقیق این ژن ها و QTLها لازم است مطالعات پیوستگی و عملکردی بیشتری انجام شود.

    کلیدواژگان: آماره تتا، جزایر ROH، سیگنال انتخاب، گوسفند بومی
  • مریم درانی نژاد*، علی کاظمی پور، علی اکبر مقصودی مود، روح الله عبدالشاهی صفحات 295-310
    هدف

    زمان گلدهی در گندم توسط سه گروه ژنی شامل ژن های مسیول دوره نوری، بهاره سازی و زودرسی ذاتی کنترل می شود. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر ژن های بهاره سازی و دوره نوری بر گلدهی گندم نان با استفاده از لاین های ایزوژن نزدیک در سه زمینه ژنتیکی بود.

    مواد و روش ها

    از زودسنبله ده ترین و دیرسنبله ده ترین ژنوتیپ های سه جمعیت نسل BC5F2 حاصل از تلاقی برگشتی ارقام ایرانی کل حیدری، مهدوی و روشن (والدین تکراری) با رقم استرالیایی اکسکلیبر (والد بخشنده زودرسی) به همراه والدین تلاقی ها (ارقام کل حیدری، مهدوی، روشن و اکسکلیبر) استخراج DNA ژنومی صورت گرفت. از واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) با استفاده از آغازگرهای اختصاصی برای تکثیر ژن های Ppd و Vrn استفاده شد.

    نتایج

    دو رقم اکسکلیبر و مهدوی در مکان ژنی Ppd-D1 دارای آلل Ppd-D1a و ارقام روشن و کل حیدری دارای آلل Ppd-D1b بودند. در این مکان ژنی مطابق انتظار، نتاج زودسنبله ده و دیرسنبله ده زمینه ژنتیکی رقم مهدوی شبیه والدین بودند. در زمینه ژنتیکی رقم روشن، نتاج دیرسنبله ده هموزیگوت و شبیه والد تکراری اما نتاج زودسنبله ده هتروزیگوت بود. در زمینه ژنتیکی رقم کل حیدری نتاج زودسنبله ده و دیرسنبله ده هر دو هتروزیگوت بودند. دلیل این امر می تواند وجود یک سری ژن های تغییردهنده باشد که تحت تاثیر زمینه ژنتیکی هستند. ارقام اکسکلیبر، کل حیدری و مهدوی در مکان ژنی Vrn-B1 دارای آلل Vrn-B1a و در مکان ژنی Vrn-D1 دارای آلل vrn-D1 بودند. رقم روشن در مکان ژنی Vrn-B1 دارای آلل vrn-B1 و در مکان ژنی Vrn-D1 دارای آلل Vrn-D1a بود. از آنجایی که ارقام اکسکلیبر، کل حیدری و مهدوی تنوع ژنتیکی نداشتند، مطابق انتظار نتاج زودسنبله ده و دیرسنبله ده در زمینه های ژنتیکی ارقام کل حیدری و مهدوی در هر دو مکان ژنی شبیه والدین بودند. در زمینه ژنتیکی رقم روشن، از آنجا که آلل زمستانه مکان ژنی Vrn-B1 و آلل بهاره مکان ژنی Vrn-D1 ایجاد زودرسی می نمایند، نتاج زودسنبله ده و دیرسنبله ده شبیه والد تکراری بودند.

    نتیجه گیری

    آلل Ppd-D1a در زمینه ژنتیکی رقم روشن به خوبی توانست نتاج زودسنبله ده را از دیرسنبله ده تفکیک نماید، این نتیجه اهمیت و نقش این آلل را در زودرسی نشان می دهد. نتاج زودسنبله ده و دیرسنبله ده زمینه ژنتیکی رقم روشن از لحاظ دو مکان ژنی Vrn-B1 و Vrn-D1 تفاوت نداشتند. دلیل این امر آن است که این نتاج حاصل تلاقی برگشتی پنجم ارقام روشن و اکسکلیبر می باشند و تا این نسل فقط گزینش فنوتیپی برای زودرسی انجام شده بود و ژن های مسیول دیررسی در این مکان های ژنی طی گزینش فنوتیپی حذف شده اند.

    کلیدواژگان: زودرسی، ژن های بهاره سازی، ژن های دوره نوری، گندم نان، لاین های ایزوژن نزدیک
|
  • Mahsa Mohammadloo, Davoud Koolivand *, Mohammad Hajizadeh, Omid Eini Pages 1-24

    Goal: 

    production of antibodies against the coat protein of Apple stem grooving virus and their application in diagnostic assays and biosensor design represents a crucial strategy for effective plant virus detection. ASGV is a significant pathogen affecting pome fruit trees. The objective of this study was to express the coat protein gene of ASGV in E. coli, generate antibodies against the expressed protein, and assess their effectiveness in diagnostic assays.

    Methods

    In the PCR, we successfully amplified a 714 bp fragment corresponding to the complete coding region of the ASGV coat protein gene. The amplified fragment was then cloned into the pTG19 vector. Subsequently, the desired fragment was subcloned into the pET28a (+) expression vector using BamHI and EcoRI restriction enzymes. The resulting construct was then introduced into E. coli BL21(DE3) cells for gene expression. To determine the optimal conditions for protein expression, the transformed cells were induced with one mM IPTG for various durations (3, 4, 6, and 16 hours). The expression of the protein was confirmed through SDS-PAGE electrophoresis and western blot analysis. Following the purification of the expressed protein, it was utilized as an antigen for immunizing rabbits. Immunoglobulins (IgGs) were subsequently purified from the rabbit serum, and some of them were employed for conjugate production. The efficacy of the conjugates was evaluated in serological assays.

    Results

    Sequencing analysis of the amplified fragments conclusively verified their correspondence to the ASGV coat protein gene. Moreover, PCR and enzymatic digestion of the resulting clone provided further evidence of the successful construction of pET28-ASGV-CP. Comprehensive sequence analysis of the constructed plasmid in both directions confirmed the accurate insertion of the coat protein gene into the expression vector, while also confirming the absence of any nucleotide mutations. Following optimization, the expression of the ASGV coat protein was successfully achieved, resulting in an approximate size of 27 kDa. This confirmation was attained through SDS-PAGE electrophoresis and subsequent western blotting, conducted four hours after induction. The direct, indirect, and dot-blot assays were performed to assess the efficiency of the conjugate. The results indicated that the optimal concentration of the conjugate was approximately 1:1000.

    Conclusion

    The generated and conjugated antibodies exhibit suitable titers relative to the antigen concentration and demonstrate specificity and effectiveness in the detection and identification of Apple stem grooving virus (ASGV). These antibodies can be utilized for various serological diagnostic kits, including ELISA, offering valuable applications in virus detection and identification.

    Keywords: Antibody, Gene expression, Capillovirus, western blot, Apple stem grooving virus
  • Arsalan Barazandeh * Pages 25-40
    Objective

    The importance of wool has led to extensive research on its structure and genetic since decades ago. Identifying genes affecting economic traits is one of the most important goals of breeding in sheep. The genetic and functional potential of genes can be used to obtain animal products with the best quality and quantity. For the analysis of large data, sequencing software is cost-effective, which has greatly helped to understand the mechanisms and genetic background of various phenotypic traits in sheep. Identifying different characteristics of candidate genes and types of genotypes related to important phenotypic traits is essential in animal breeding. Therefore, the aim of the present study is to identify the genes affecting the production of wool fibers in sheep based on the functional analysis of those genes.

    Materials and methods

    In order to identify genes affecting wool fibers in sheep, the data used in this research were downloaded from the GEO database with access number GSE85844. In the current study, the criterion for selecting genes is the expression difference in the range 0.3 < LogFC <-0.3 and P-value at the 5% level. After identifying and specifying the genes with significant difference (increased and decreased expression), DAVID database was used to analyze the ontology of genes. In order to investigate the interaction and relationship between the genes, the STRING database was used and the Cytoscape software package was utilized to analyze the created network.

    Results

    1008 genes with different and significant expression were identified (p<0.05). Genes with Log FC <-0.3, have low expression and their number was 431, and genes with Log FC > 0.3 have high expression and their number is 577. The ontology results for CHRD, PLOD1, BMP4 and ITGA5 genes showed that these genes are effective in the pathways related to hair morphogenesis and construction, hair follicle regeneration and development and density of skin.

    Conclusions

    selecting to improve the quality of wool produced in sheep by using these findings will accelerate the genetic progress of related breeding programs.

    Keywords: wool, Network Analysis, Gene expression, Ontology
  • Khadijeh Mohammadi, Ali Kazemipour, Mehdi Mohayeji, Roohollah Abdolshahi * Pages 41-56
    Objective

    Awns increase photosynthesis, reduce bird damage, and play a distinct role in grains spreading of wild species. However, there are some challenges to its effect on grain yield under irrigated conditions. The objective of this research was evaluation the effect of awns on important agronomic traits including grains number per spike, 1000-grain weight and earliness. For this purpose, near-isogenic line in Roshan’s background was developed to assess the effect of this trait on yield and yield components.

    Materials and methods

    In the present study, in a 10-year wheat breeding program (from 2010 to 2020), awny head characteristic was transferred from Mahdavi to Roshan using backcrossing. In the second generation of the fifth backcross (BC5F2), awny and awnless progenies (isogenic lines with the genetic background of Roshan) were selected. Isogenic lines and their parents (Roshan and Mahdavi) were evaluated in a randomized complete block design with five replications in the 2021-2022 cropping season under irrigated conditions.

    Results

    In the present research, the awny head character was successfully transferred from Mahdavi to the Roshan cultivar. The awny Roshan was cultivated under farm conditions (300 plants m-2). The results of mean comparisons showed that, out of the 16 evaluated agronomical traits, only three traits including grains number per spike, spikelet number per spike, and plant height were affected by awns. Awny head characteristic increased grain yield by 820 kg/ha in comparison with Roshan, but it was not significant. Awny Roshan produced 26% more grains number per spike than Roshan. The significant increase of spikelet number per spike in awny line also confirmed the increasing of grains number per spike. In comparison with Roshan, awnd isogenic line had 12 cm higher plant height, where 6 cm was due to awn length.

    Conclusions

    Awns not only did not hurt the wheat yield under irrigated conditions of Kerman but also potentially can increase grain yield by increasing the number of grains per plant. Due to the reduction of bird damage, the promising line produced in the present research can be an appropriate alternative for the Roshan cultivar.

    Keywords: Correlated response, Grain yield, Isogenic lines, Wheat breeding
  • Seyedeh Golshan Hosseini, Mostafa Rahimnejad *, Rosan Zokhtareh Pages 57-76
    Objective

    Nowadays, environmental pollution and its consequences have become one of the most serious human concerns, and management of pollution caused by the entry of hazardous substances such as radionuclides, pesticides, and heavy metals into the environment is of particular importance. Advances in technology and nuclear knowledge have led to increasing of release and accumulation of nuclear waste and radionuclides in the environment. Mining, production and processing of nuclear fuels and military operations are the most important causes of nuclear waste production. Because of the possibility of transferring radionuclides to the food chain, soil contamination with these pollutants creates many hazards to human health. There are various physical and chemical methods to eliminate nuclear waste, but most of them are expensive and complex. Phytoremediation is an emerging technology that uses plants and their associated microbes to clean up the polluted environment. This process is very simple, practical, economical and environmentally friendly. In this research, wheat and sunflower plants were used to remove uranium from soils of Saghand and Bandar Abbas mine's districts. Also, the effect of different concentrations of citric acid on the plants accessibility to this element was investigated.

    Methods

    PH meter and X-ray fluorescence spectroscopy were used to determine the pH and constituents of the soil. Also, liquid scintillation analysis was applied to determine the concentration and amount of uranium absorption.

    Results

    In general, sunflower had better efficiency in absorption of uranium from soil of Saghand. In the case of uranium absorption from soil of Bandar Abbas, Wheat had better efficiency in the absence and low concentrations of citric acid, but with increasing acid concentration the accessibility of sunflower to the uranium in the soil increased.

    Conclusion

    In comparison to wheat sunflower had a better performance in uranium uptake from Saghand soil before and after acid addition. In the case of uranium uptake from Bandar Abbas soil, wheat had better performance in the absence of citric acid and in its low concentrations, while with increasing acid concentration, the uranium uptake by sunflower increased.

    Keywords: Phytoremediation, Radionuclide, Sunflower, Uranium, Wheat
  • Alireza Motallebiazar *, Masoumeh Abbaspour Khajeh, Jaber Panahandeh, Alireza Tarinejad, Amin Jahanian, Amin Kahnamoi Pages 77-96

    Due to the fact that the use of nanomaterial technology has expanded in recent years in tissue culture studies, the present study is based on the use of graphene nanomaterials and has been studied its derivatives such as graphene oxide and graphene oxide with putrescine in different levels of Ammonium nitrate was studied for increase microtuberization efficiency . This study was performed with aim of to induce suitable environmental conditions for microtuberization and stimulate anatomical and biochemical changes for in vitro conditions on potato microtuberization of Agria cultivar.The general purpose of using these compounds is to increase the osmotic potential, as well as the possibility of increasing the amount of starch grains in cells by using these nanomaterials.Nitrogen content of control medium included control, 50 and 25 percent of nitrogen of MS medium. Graphene treatments were used as control (without graphene oxide), 25 and 50 mg / l graphene oxide (alone) and 25 and 50 mg / l graphene oxide with putrescine. In this experiment, the number of microtuber in the first, second and final month microtuber, as well as the number of microtuber sproute, number of eyes, average microtuber weight, diameter of microtubers and microtubers yield were evaluated.The results showed that the most positive response to microtuberization was obtained in treatments with 25 percent nitrogen and graphene oxide with putrecsine treatments. It was also observed that the reduction of 25 percent of the culture medium nitrogen and the addition of graphene oxide with putrescine increased the final microtuberization, while the microtuberization in the control treatment (without nitrogen reduction and without graphene oxide) showed the lowest percentage. On the other hand, the results showed that 25 percent nitrogen and 50 mg / l graphene oxide with putrescine had the highest average microtuber weight (39 mg) compared to the lowest average microtuber weight (graphene oxide with putrescine without nitrogen reduction treatment) that Showed 240 percent increase in microtuber weight. In general, the use of graphene oxide with putrescine and 25 percent nitrogen could have positive effects on the microtuberization.The general results showed that reducing the amount of nitrogen in the culture medium increases the amount of microtuberization and also its effective the use of graphene and graphene oxide with putrescine in microtuberization. The results of this experiment showed that the culture medium containing 25% nitrogen and graphene oxide with putrescine were the most suitable treatments for this experiment.

    Keywords: graphene oxide, microtuber yield, number of microtuber, putrescine
  • Nasser Mahna *, Alireza Taymouri, Nemat Sokhandan Bashir Pages 97-114
    Objective

    Nowadays, due to the intrinsic ability of viruses in transferring genes and their incorporation into the host genome, they are used as a powerful tool for silencing and overexpression of different genes in plants. Virus-induced gene silencing (VIGS) is widely used in plant genetics for knocking genes down thanks to its ease of use and the short time required to generate the associated phenotype. Apple latent spherical virus (ALSV)-based vectors can be used for effective and stable VIGS in a broad range of plant families such as Brassicaceae, Rosaceae, Solanaceae, Fabaceae, Cucurbitaceae, Scrophulariaceae and so forth. However, to the best of our knowledge, there is no report on the replicability and applicability of this viral vector in wild strawberry and fenugreek. In this research, we aimed to optimize and evaluate the propagation of an ALSV-based VIGS vector in these two horticultural plants.

    Materials and methods

    The seeds from the accession Hawaii-4 (H4) (PI551572) of the woodland (wild) strawberry, Fragaria vesca L. ssp. vesca f. alba (Ehrh.) Staudt, and Trigonella foenum-graceum (fenugreek) were planted and thereafter, the grown plants were used for inoculation. The Chenopodium quinoa was used as a propagation mediator plant. To do this, viral plasmids pEALSR1 and pEALSR2 were inoculated into C. quinoa plants by two methods, carborundum-mediated and injection-by-syringe.

    Results

    The C. quinoa plants showed virus-induced chlorosis and necrosis symptoms 3-5 week after inoculation. Subsequently, the extract of infected plant tissues was inoculated onto the leaves of wild strawberry and fenugreek plants. Total RNA were extracted from all inoculated leaves and used for RT-PCR. Results indicated that a 211 bp fragment of pEALSR2 plasmid was amplified using RNA of all inoculated plants.

    Conclusions

    It was concluded that this ALSV-based vector was introduced and propagated in the target plants and can be used successfully as a VIGS vector in these plants for gene silencing and overexpression purposes.

    Keywords: Fragaria vesca, Virus-induced gene silencing, Trigonella foenum-graceum, Apple latent spherical virus, Quinoa
  • Nasibeh Barahoei, Hossein Alaei *, Ebrahim Sedaghati, Roohallah Saberi Riseh, Peyman Abbaszadeh Pages 115-140
    Objective

    The production of siderophore and cellulase by Trichoderma species is one of the effective indexs in plant growth, effective control and management of pathogens as well as application in industry. Therefore, primary screening of best isolates is very important based on the defined indicators.

    Materials and methods

    In this study, the optimal conditions for the qualitative and quantitative production of siderophore and cellulase were investigated using test plate method for the initial screening of 27 Trichoderma strains. For measuring cellulase enzymes (Endoglucanase, exoglucanase and beta glucosidase), the reactive dyes phenol red, congo red (0.5, 0.05 and 0.015%) were used at pH levels of 4, 5, 7 and 9 with carbon sources including Avicel, CMC and cellobiose. Quantitative measurement of cellulase was investigated using the dinitrosalicylic acid method. Screening of Trichoderma strains for siderophore production was studied by CAS agar method as mycelial culture and crude extract in a well method.

    Results

    The results of this research showed phenol red 0.015% under pH5 is the best reagent for detection of cellulase, Because of there is no inhibition on mycelial growth and the purple zone diameter is clear. In quantitative cellulase assay, the highest enzyme specific activity is related to T. harzianum CT-763 with 3 U/mg. T. atroviride CT-482, CT-473 and CT-865 were known as active strains in siderophore production, which were able to produce two types of siderophore, hydroximate and catechol. The results of siderophore production in liquid medium using the well method showed that T. afroharzianum CT-891 has the highest siderophore production by creating a halo zone of 1.2 cm, while T. harzianum CT566 produced the lowest amount of siderophore without creating halo.

    Conclusions

    Considering the application efficiency using of siderophore and cellulase in sustainable agriculture and importance of the role of Trichoderma species in production these metabolites, the well method for siderophore and dinitrosalicylic acid method for cellulase detection suggested. In this study T. atroviride and T. harzianum species had the highest production in siderophore and cellulase, respectively

    Keywords: Beta glucosidase, Endoglucanase, Exoglucanase, T. atroviride, T. harzianum
  • Saeed Amini, Reza Maali Amiri * Pages 141-164

    Under the influence of various abiotic stresses, the growth, development and geographic distribution of plants change. In order to survive adverse environmental conditions and to sustain life, plants have evolved various combat and adaptive strategies to enviromntal stresses, which in the context of these defense mechanisms, is referred to metabolites accumulation such as common aliphatic polyamines (PAs) including putrescine, spermidine, and spermine.ResultsOver the last two decades, genetic, transcriptomic, proteomic, metabolomic, and phenomic modern approaches have unraveled many significant functions of different PAs in the regulation of plant abiotic stress tolerance. Studies have demonstrated that because of their polycationic nature at physiological pH, and strong binding ability to negatively charged molecules in cellular components such as nucleic acids, proteins, and phospholipids, PAs enable to largely modulate the homeostasis of reactive oxygen species (ROS) and also due to regulating and stabilizating antioxidant defense systems or suppressing ROS production improve stress tolerance in plants. Environmental stresses-induced oxidative stresses can be managed by both PAs biosynthesis and their degradation, leading protection of cell metabolism. This is ascribed to generating other metabolited and also signal molecules which participate in defense systems and energy production in Krebs cycle. ConclusionsImportant role of polyamines in stress tolerance by several lines of evidences has shown that transcript levels of polyamines-biosynthetic genes as well as the activity of related enzymes are induced by stresses. Increasing the polyamines level or expression of their biosynthetic genes through spraying with polyamines leads to an increase in stress tolerance. The reduction of polyamines has been associated with the reduction of tolerance to stress. Considering the variety of bioactivities of polyamines and their biosynthesis and degradating pathways in crop plants, this metabolic pathway in plants, identification of molecular networks and selection of effective genes can be used as candidates in breeding programs and production of stress-tolerant commercial cultivars.

    Keywords: Stress, Plant tolerance, Signaling, Antioxidant, Polyamines
  • Reza Sharafi, Gholamreza Salehi Jouzani *, Ebrahim Karimi, Hossein Ghanavati, Mojegan Kowsari Pages 165-196
    Objective

    Various type of agricultural waste is produced annually in the world, which have not found special application in many parts of the world. Using microorganisms with high hydrolysis activity to convert waste into compost is one of the alternative methods of incineration. In the present study, after screening the enzymatic activity of Thermoascus aurantiacus, Trichoderma sp, Bacillus licheniformis, Nocardiopsis alba and B. subtilis bacteria along with the optimization of other additives, the possibility of compost production from rice straw was investigated.

    Materials and Methods

    One fungal and three bacterial strains were isolated from another compost and their hydrolysis power were evaluated on specific media. Compost production was performed by optimizing the additives along with the superior microorganisms including M1 (Bacillus licheniformis, Nocardiopsis alba, B. Subtilis and Thermoascus aurantiacus) and M2 (Bacillus licheniformis, Nocardiopsis alba, B. subtilis and Trichoderma sp.) in enzymatic activity in the form of 6 treatments with 3 replications for 8 weeks. Physicochemical properties of temperature, pH, EC, C/N ratio, amount of heavy metals and nutrients, toxicity and impact on wheat growth during eight weeks were investigated.

    Results

    Studies showed that fungal strain T. aurantiacus and three bacterial strains Bacillus licheniformis, Nocardiopsis alba and B. subtilis has the highest enzymatic activity in the breakdown of xylan, cellulose, lignin and starch. Treatment G (containing poultry manure and T. aurantiacus) caused a significant increase in temperature of rice straw mass (63 °C) and also a significant decrease in C/N ratio (73.48%) (at the pilot level). Germination index test showed that G treatment did not have phytotoxicity and had the most positive effect on wheat growth indexes compared to the control.

    Conclusions

    According to the comparison of treatments with and without microorganisms, it was found that the hydrolysis power of T. aurantiacus has the most positive effect on physicochemical properties, especially reducing the C/N ratio and can be used as a commercial additive in compost production.

    Keywords: Rice straw, Biocompost, Microbial booster, Pilot
  • Ladan Kiani, Mousa Mousavi *, Karim Sorkheh Pages 197-220
    Objective

    In order to identify the genes involved in the resistance of date palms to spider mite, sampling was taken from three relatively resistant and three susceptible date palm cultivars at the end of July in the Kimmeri stage, simultaneously with mite activity. Then the activity of some genes was investigated with the aim of determine the molecular mechanism of date palm resistance to the spider mite.

    Materials and methods

    After RNA extraction and cDNA synthesis, the expression of 7 genes, including bZIP, MPK6, Peroxidase72, MurG, Lipoxigenase, ACC synthase and ACC oxidase genes, were investigated by qRT-PCR in susceptible and semi-resistant cultivars. In order to design the primers, the selected genes CDS were aligning with the date palm genome and finding related genes by Clustal W then primers were designed using Primer3 databases. After the end of the experiment, the amount of gene transcripts were determined and compared.

    Results

    The MurG gene showed higher expression in relatively resistant cultivars: Zahedi, Hallawi and Estamaran than susceptible cultivars: Lilwi, Khadrawi and Barhee (Zahidi maximum and Lilwi minimum). The expression of the Peroxidase72 gene in relatively resistant cultivars including Zahedi (100%) and the lowest expression related to susceptible cultivar Lilwi (76.81%). The bZIP gene was found in relatively resistant cultivars including Zahedi (100%) and the lowest expression in the susceptible cultivar Lilwi (78.19%). The Lipoxigenase gene was found in relatively resistant cultivars including Zahedi (100%) and the lowest expression in the susceptible cultivar Lilwi (73.56%). The expression of the ACC synthase gene in relatively resistant cultivars including Zahedi (100%) and the lowest expression was in the susceptible cultivar Lilwi (81.56%). The ACC oxidase gene was in relatively resistant cultivars including Hallawi (100%) and the lowest expression was in the susceptible Lilwi cultivar (85.37%). MPK6 gene expression was observed in all three susceptible cultivars, but no expression was observed for this gene in all three relatively resistant cultivars.

    Conclusions

    The expression of some genes in susceptible and resistant cultivars followed a regular pattern and the expression of other genes had an irregular pattern. As a result, it can be concluded that the role of MurG and bZIP gene product is up regulating the resistance of date palm to mite, but the role of MAPK6 gene product is down regulating the resistance of date palm to mite.

    Keywords: date palm, Gene expression, Spider mite, Oligonychus afrasiaticus
  • Shahram Nessabian, Abolfazl Zarei, Mohammad Chamani, AliAsghar Sadeghi, Alireza Seidavi * Pages 221-250
    Objective

    This study was conducted to investigate the effects of zinc hydroxide and zinc glycine and their mixtures on performance, blood and immune parameters, liver enzymes and expression of interleukin-6 and interferon gamma genes in broiler chickens.

    Materials and methods

    Birds fed on a Corn-Soybean. The study was conducted in a completely randomized design with a 3×3 factorial arrangement with 9 treatments and 4 replications, each replication containing 15 birds. (540 Ross 308 broiler chickens). The experimental diets included the control diet (without zinc hydroxide and zinc glycine) and the levels of 50 and 100 mg / kg zinc hydroxide and zinc glycine.

    Results

    The results showed that the use of mixture of zinc hydroxide and zinc glycine increased feed intake and weight at the end of broiler chickens breeding (P<0.05). Among the experimental groups, 100 zinc hydroxide (mg/kg of feed) had the blood and immune parameters (P<0.05). The use of zinc hydroxide and zinc glycine in the diet of broiler chickens has significant effect on liver enzyme (P<0.05). The different levels of zinc hydroxide and zinc glycine decreased the expression of interleukin-6 and increased gamma interferon liver genes.ConclusionsIn general, it can be stated that the mixture containing 100 zinc hydroxide (mg/kg of feed) has the most effect on performance improvement, blood and immune parameters and100 zinc hydroxide and zinc glycine (mg/kg of feed) expression of liver genes in broiler chickens.The results showed that the use of mixture of zinc hydroxide and zinc glycine increased feed intake and weight at the end of broiler chickens breeding (P<0.05). Among the experimental groups, 100 zinc hydroxide (mg/kg of feed) had the blood and immune parameters (P<0.05). The use of zinc hydroxide and zinc glycine in the diet of broiler chickens has significant effect on liver enzyme (P<0.05). The different levels of zinc hydroxide and zinc glycine decreased the expression of interleukin-6 and increased gamma interferon liver genes.

    Conclusions

    In general, it can be stated that the mixture containing 100 zinc hydroxide (mg/kg of feed) has the most effect on performance improvement, blood and immune parameters and100 zinc hydroxide and zinc glycine (mg/kg of feed) expression of liver genes in broiler chickens.

    Keywords: broiler, Gene expression, performance, zinc
  • Sedigheh Soltanpour, Alireza Tarinejad *, Karim Hasanpur, Mohammad Majidi Pages 251-276
    Objective

    Environmental stresses such as drought, high temperature, salinity and high CO2 are a serious threat to sustainable agriculture. Drought stress is one of the most important abiotic stresses in rice, which causes a decrease in crop yield. Several researches have been carried out separately to clarify the molecular mechanism of plant response to drought stress. Therefore, meta-analysis can lead to a better understanding of drought stress tolerance mechanisms by integrating the results of several related studies.

    Materials and Methods

    In this regard, four series of good quality microarray data of rice under drought stress and normal condition were selected and then analyzed by R software limma packages. For meta-analysis were used of meta-RNAseq package and Fisher's method to combine p-values obtained from individual data analysis. Up and down regulated meta-analysis genes under drought stress were identified. Then, Gene ontology, hub genes and Co-expression network analysis were performed. The results were evaluated using real-time quantitative PCR test in Hashemi rice as sensitive variety and native rice as tolerant variety to water deficit stress in vitro with PEG treatment.

    Results

    The results of present study, 578 up-regulated genes and 660 down-regulated genes were obtained. Gene ontology (GO) analysis showed drought response mechanisms and drawing the protein-protein interaction network revealed that the down regulated hub genes under drought stress is mainly related to photosynthesis process and up regulated hub genes under drought stress mainly related to stress tolerance including HSP, LEAs, PP2Cs genes. Finally, the data obtained from the present meta-analysis were confirmed by real-time quantitative PCR on peroxidase 47, OsDSSR1, homeobox-leucine zipper protein and an unknown gene. These findings significantly improve our understanding of drought stress pathway. Identification of hub genes in this study can be effective to obtain an overview of hub genes that play an important role in response to drought stress in rice.

    Conclusion

    Identifying downstream of hub genes can help in the production of drought-tolerant rice through classical breeding methods by pyramiding genes or genome manipulation and increase tolerance to drought stress.The result will lead to sustainable agriculture.

    Keywords: meta-analysis, Microarray, Drought stress, hub genes, Sustainable Agriculture
  • Hossein Mohammadi *, Hossein Moradi Shahrbabak, AmirHossein Khaltabadi Farahani Pages 277-294
     Objective

    The locations of ROHs which are under positive selection, or laboring favorable allele in population, tend to be fixed in the genome and formation of ROH Island during long times. Also, selection not only increases the frequency of new-useful mutations but also remains some signals throughout the genome. Since these regions are often control economically important traits, identifying and tracking these regions is the most important subject in the animal genetics.

    Materials and methods

    In order to identify the signatures of selection and ROH Islands, 81 native Zandi sheep including prolific ewes (42 animal) and others with only singleton records (39 animal) were genotyped using the medium-density Illumina Ovine SNP50 array. Theta unbiased statistical method in R software was used to identify selection signatures. Candidate genes were identified by SNPs located at 0.1% upper range of Theta using BioMart software in ensemble 109. Also the detectRUNS package of R was useful to find the proportions of the homozygous genome and one percent of SNP with the highest frequency in ROH were considered as ROH Islands.

    Results

    Based on the results of obtained Theta values genomic regions on chromosomes 1(3 regions), 2 (2 regions), 5, 6 (2 regions), 8 (2 region), 10 and 25 were identified. A total of 17 ROH Islands with length: 270.46 Kb to 8.25 Mb related to studied trait were identified, which covering less than 1% of the sheep genome. The ROH Islands was not distributed across the genome uniform. The highest number ROH Island was observed on chromosome 1, while the lowest was on chromosome 24. Candidate genes PER2, KCNH7, CLCN3, UTG8 and EPHA5 obtained these regions. Further investigation using bioinformatics tools showed these genomic regions overlapped with the genes associated with development of ovarian granulosa cells, ovulation rate, lipid transport in Sertoli cells and early growth fetus.

    Conclusions

    The results of this study revealed that, the selection processes in different sheep breeds for economic traits during several years, has led to the formation of many ROH islands in sheep genome, therefore scanning these regions at the genome level can be an alternative strategy to identify genes and associated loci with economic traits. However, it will be necessary to carry out more association and functional studies to demonstrate the implication of these genes.

    Keywords: Native sheep, roh Islands, Signal selection, Theta statistic
  • Maryam Dorrani-Nejad *, Ali Kazemi Pour, AliAkbar Maghsoudi Moud, Roohollah Abdoshahi Pages 295-310
    Objective

    Flowering time in bread wheat is controlled by three groups of genes including photoperiod (Ppd), vernalization (Vrn) and earliness per se (Eps). The objective of the present study was to assess the effect of photoperiod and vernalization genes on phenology of bread wheat using near-isogenic lines (NILs) in three genetic backgrounds.

    Materials and methods

    Genomic DNA was extracted from parents, the earliest and the latest heading genotypes of each BC5F2 population obtained from backcrossing three Iranian cultivars including Roshan, Mahdavi and Kalheydari (recurrent parents) with Australian cultivar, Excalibur (donor parent). PCR was performed using specific primers for Ppd and Vrn genes.

    Results

    Excalibur and Mahdavi had Ppd-D1a allele whereas Kalheydari and Roshan were carrying Ppd-D1b allele. As it was expected, early and late heading progeny of Mahdavi were similar to parents. Late heading progeny of Roshan was homozygote and similar to recurrent parent whereas early heading progeny was heterozygote. Early and late heading progeny of Kalheydari were heterozygote. The reason for this could be the presence of modifier genes that are influenced by genetic background. Excalibur, Kalheydari and Mahdavi were possessed Vrn-B1a and vrn-D1 alleles, while Roshan carried vrn-B1 and Vrn-D1a alleles in Vrn-B1 and Vrn-D1 loci, respectively. Since Excalibur, Kolhaydari and Mahdavi did not show genetic diversity, as it was expected, early and late heading progeny were similar to their parents. In Roshan background, since vrn-B1 and Vrn-D1a improve earliness, early and late heading progeny were similar to recurrent parent.

    Conclusions

    The Ppd-D1a allele discriminated early and late heading progeny of Roshan genetic background. This result showed the importance and role of this gene on earliness. Early and late heading progeny of Roshan were similar to Vrn-B1 and Vrn-D1 loci. The reason is phenotypic selection for earliness in backcrossing program, where genes controlling late maturity have not selected during phenotypic selection.

    Keywords: Bread wheat, Earliness, Near-isogenic Lines, Photoperiod genes, Vernalization genes