فهرست مطالب

فصلنامه ایمنی زیستی
سال شانزدهم شماره 4 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/11/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهسا ساکی، زهرا میرسلیمانی* صفحات 1-16

    بیمارگر های گیاهی به دلیل کاهش قابل توجه عملکرد و کیفیت محصولات کشاورزی، تهدیدی جدی برای امنیت غذایی هستند. امروزه بکارگیری ابزار آر.ان.ای مداخله گر برای حفاظت از محصولات گیاهی در برابر بیمار گر ها، نتایج امیدبخشی را نشان داده است. آر ا.ن. ای های کوچک از جمله، میکرو آر.ان.ا و آر.ان.ای مداخله گر کوچک در تنظیم بیان ژن و خاموش کردن آر. ان. ا هنگام رونویسی و پس از رونویسی نقش دارند. در رویکردی تحت عنوان خاموشی ژن از طریق میزبان (HIGS)، آر. ان .ای های کوچک گیاه میزبان می‏توانند وارد سلول های بیمارگر شوند و ژن‏های آن ها را خاموش کنند. در این فرآیند، گیاهان تراریخته تولیدکننده آر.ان.ای های کوچک برای خاموش کردن ژن های بیمارگر مهندسی می شوند. در رویکرد دیگر به طور مشابه، آر.ان.ای های کوچک به طور مستقیم با اسپری روی سطح میزبان وارد سلول های بیمارگر می شوند و ژن های هدف را خاموش می کنند. این فرآیند تحت عنوان خاموشی ژن از طریق اسپری (SIGS) مورد استفاده قرار گرفته است. این بررسی بر عملکرد آر. ان .ای های کوچک پرداخته و نحوه استفاده از آن ها در برابر بیمارگر های مختلف گیاهی از طریق روش های HIGS و یا SIGS را بررسی و مزایا و معایب این رویکردها را مورد بحث قرار می دهد.

    کلیدواژگان: آر.ان.ای مداخله گر، آر. ان .ای کوچک، گیاهان تراریخته، HIGS، SIGS
  • نعیمه شیخ الاسلامی، حمید میرزائی*، جلیل خندقی، یوسف نامی، افشین جوادی صفحات 17-34

    سیستم تکرارهای کوتاه پالیندرومیک خوشه ای منظم و پروتئین مرتبط با آن یا CRISPR-Cas اهداف ژنتیکی ارزشمندی برای تجزیه و تحلیل فیلوژنی باکتری ها در مطالعات همه گیری شناسی محسوب می شوند. در این مطالعه داده های ژنومی 800 توالی سویه های کلستریدیوم بوتولینوم از پایگاه داده مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی (NCBI) جمع آوری و حضور و تنوع سیستم های CRISPR-Cas کامل و توالی های فاصله انداز و تکرارهای آن در ژنوم های ثبت شده برای این باکتری ها با روش In-silico ارزیابی شد. همچنین ساختارهای ثانویه توالی های تکراری بر اساس الگوریتم حداقل انرژی آزاد (MFE) پیش بینی شد. بر اساس نتایج، از مجموع 526 ژنوم با آرایه CRISPR-Cas کامل، تعداد 306 سویه (58درصد) دارای ژن های Cas بودند. زیرگروه های I-B، I-D، II-C، III-D و III-B در این آرایه ها شناسائی شد. یافته ها همچنین نشان داد که Cas 6 پروتئین اصلی تولید شده توسط مجموعه ژن های بیان کننده در سیستم های CRISPR-Cas مورد مطالعه است و پروتئین های متنوع Cas توسط ماژول های سازگاری و تداخل در این آرایه ها تولید می شوند. طول متوسط توالی های فاصله انداز و تکرار در آرایه های  CRISPR به ترتیب 35-30 و 36-30 جفت باز بود. به علاوه، پیش بینی ساختارهای ثانویه ی توالی های تکراری نشان داد که زیرگروه II-C، با ساقه های بلندتر نسبت به سایر زیرگروه ها، تمایل به تشکیل ساختارهای ثانویه RNA پایدارتری دارد.

    کلیدواژگان: توالی تکرار، توالی فاصله انداز، کاوش ژن، کلستریدیوم بوتولینوم، CRISPR-Cas
  • فریبا قربانی سرایدشتی، عباس عابدفر* صفحات 35-54

    بیماری سلیاک در انسان ناشی از عدم تحمل بخش پروتئینی برخی از غلات به نام گلوتن است. پژوهش های زیادی در زمینه تولید نان های بدون گلوتن (GFB: gluten-free bread) انجام شده است. در میان راهکار های موجود برای بهبود خصوصیات کیفی و حسی محصولات بدون گلوتن، بیوتکنولوژی خمیرترش می تواند نقش پررنگی را ایفا کند. خمیرترش مخلوطی از آرد و آب است که توسط اکوسیستمی از باکتری های اسید لاکتیک (LAB) و مخمرها تخمیر می شود و شرایط بهبود ویژگی های کیفی و تغذیه ای محصولات نانوایی را فراهم می کند. متابولیت هایی که توسط باکتری های اسیدلاکتیک تولید می شوند، می توانند نقش گلوتن را در این محصولات ایفا کنند. همچنین یک فرآیند مقرون به صرفه و دارای پتانسیل بالا در زمینه تولید محصولات GF است. اثرات خمیرترش در این محصولات به عواملی مانند ویژگی های آرد بدون گلوتن، نوع کشت آغازگر در تخمیر، مواد مغذی بستر تخمیر، دمای تخمیر و زمان تخمیر بستگی دارد. در این مطالعه به بررسی اثرات استفاده از فناوری خمیرترش در نان های بدون گلوتن و عوامل تاثیرگذار بر این فناوری خواهیم پرداخت.

    کلیدواژگان: بیماری سلیاک، باکتری اسید لاکتیک، فناوری خمیرترش، گلوتن، نان بدون گلوتن
  • علیرضا رادخواه، سهیل ایگدری*، هادی پورباقر، صدیقه آتش افرازه صفحات 55-80

    جلبک های سبزآبی یا سیانوباکتری ها قادر به رشد سریع در آب های گرم و غنی از مواد مغذی هستند. رشد تصاعدی سیانوباکتری ها در پیکره های آبی، تحت تاثیر عوامل مختلف از جمله فراوانی بیش از حد مواد مغذی، دمای بالا و نور زیاد خورشید قرار دارد. مطالعات متعدد نشان داده اند که با افزایش رشد سیانوباکتری ها در سیستم های آبی، امکان افزایش سموم حاصل از آن ها نیز وجود دارد که می تواند اثرات نامطلوبی روی سلامت آبزیان و به ویژه انسان داشته باشد. با توجه به اهمیت سلامت کارکنان و افراد محلی در محیط های دریایی و همچنین کارگران شاغل در مراکز آبزی پروری، پژوهش حاضر با هدف معرفی مهم ترین و شایع ترین سموم حاصل از رشد سیانوباکتری ها و همچنین بررسی خطرات ناشی از آن ها به منظور تعیین پتانسیل این سموم در بیوتروریسم به اجرا درآمد. برای این منظور، 12 نوع سم حاصل از رشد سیانوباکتری ها شامل میکروسیستین (microcystin)، ندولارین (nodularin)، آناتوکسین-ای (anatoxin-a)، هوموآناتوکسین(homoanatoxin)، اسیلاتوکسین ای (osilatoxin A)، سیلندراسپرموپسین (cylindrospermopsin)، ناکینونز ای-سی (nakienones A-C)، آفانتوکسین (aphenttoxin)، سیتوفیسین و لینگبیاتوکسین (scytophycin/lyngbyatoxin)، آپلی سیاتوکسین (aplysiatoxin) و دیبرومو آپلی سیاتوکسین (debromoaplysiatoxin) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در بین سموم مذبور، میکروسیستین در مقایسه با سایرین بیشترین توجه را در پژوهش ها علمی به خود اختصاص داده است که علت این موضوع را می توان به شیوع جهانی این سم و تاثیرات آن بر سلامت انسان مرتبط دانست. اثرات میکروسیستین اغلب در قالب بیماری های گوارشی، آسیب کبدی و عصبی و ایجاد سرطان بروز یافته است. با توجه به اثرات نامطلوب این سموم، لزوم به کارگیری تکنیک های مختلف به منظور کنترل و کاهش خطرات ناشی از رشد سیانوباکتری ها و همچنین، اتخاذ تصمیمات و راهبرد های مدیریتی مناسب در رابطه با سلامت کارکنان دریایی، افراد شاغل در مراکز آبزی پروری که در معرض رشد سیانوباکتری ها و سموم حاصل از آن ها قرار دارند، امری ضروری است.

    کلیدواژگان: سیانوباکتری ها، سموم زیستی، میکروسیستین، کارگران آبزی پروری، بیوتروریسم
  • مهرین نجف زاده نساء، لیلا مامنی*، معصومه قربانلو*، عزیز شیخی گرجان، خدیجه غلامپور آهنگرکلایی صفحات 81-94

    هدف از این پژوهش ارائه یک حشره کش گیاهی مبتنی بر فرمولاسیون نانویی سازگار با محیط زیست است. در این راستا ابتدا نانوحشره کش با استفاده از پلیمر طبیعی کیتوزان تهیه و با تکنیک های میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری مشخصه یابی شد و پتانسیل حشره کشی آن در کنترل پشه سیارید آفت قارچ خوراکی مورد ارزیابی قرار گرفت. میانگین اندازه ذرات نانوحشره کش گیاهی تهیه شده با استفاده از تکنیک DLS (پراکندگی دینامیک نور) و میکروسکوپ الکترونی زیر 50 نانومتر تعیین شد. پس از تایید ساختار، نسبت های مختلف نانوحشره کش مورد بررسی قرار گرفته و پایدارترین نانوفرمولاسیون برای تست اولیه آزمایشگاهی با سه تکرار در گلخانه روی پشه سیارید آفت قارچ خوراکی برای تعیین اثر تیمار های نانوحشره کش مورد ارزیابی قرار گرفت. در کنترل پشه سیارید قارچ خوراکی، نانوحشره کش گیاهی (با غلظت 1/5 گرم بر لیتر اسانس گیاهی) دارای اثربخشی متوسط 99/7 درصد بود که در مقایسه با حشره کش ایمیداکلروپراید (معادل 1/75 گرم بر لیتر ماده موثره) 100 درصد، با توجه به مزایای نانوحشره کش گیاهی از لحاظ زیست محیطی و عدم دغدغه بقایای مواد شیمیایی در محصولات غذایی می تواند نتیجه بسیار قابل قبول و حائز اهمیتی باشد.

    کلیدواژگان: پشه سیارید، آفت قارچ خوراکی، زیست سازگار، نانوحشره کش گیاهی
  • مریم عبدالهی، زهرا کسب کاری هیر، هلن پورمظاهری، المیرا تیزجنگ، اکرم صادقی* صفحات 95-116

    این مقاله به بررسی جامع نگهدارنده های طبیعی و مواد ضد میکروبی می پردازد که به عنوان جایگزینی مناسب و ایمن برای نگهدارنده های شیمیایی در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، دارویی،آرایشی بهداشتی پیشنهاد شده اند. افزایش نگرانی ها در مورد اثرات منفی نگهدارنده های شیمیایی بر سلامت انسان و محیط زیست، توجه محققان را به سمت استفاده از مواد طبیعی مانند عصاره های گیاهی، اسیدهای آلی، پلی فنول ها، پروبیوتیک ها، پروپولیس (بره موم) و آنزیم های ضد میکروبی معطوف کرده است. این مواد علاوه بر اینکه خواص نگهدارندگی دارند، دارای ویژگی های آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی نیز هستند که به حفظ کیفیت، ایمنی و افزایش ماندگاری محصولات کمک می کنند. مطالعه انجام شده نشان می دهد که این نگهدارنده های طبیعی، نه تنها می توانند در مقابله با رشد میکروب ها و فساد مواد غذایی موثر باشند، بلکه می توانند ارزش تغذیه ای محصولات را نیز حفظ کنند. در عین حال، چالش هایی همچون پایداری این مواد در شرایط مختلف، تاثیر متقابل با سایر ترکیبات موجود در فرمولاسیون محصولات، و هزینه های تولید بالا از جمله موانعی هستند که باید در آینده مورد بررسی قرار گرفته و بر طرف شوند. این مقاله بر اهمیت انجام پژوهش های بیشتر در این زمینه برای بهبود عملکرد این ترکیبات و تسهیل پذیرش آن ها در صنایع تاکید می کند. نگهدارنده های طبیعی با توجه به خواص چندمنظوره خود، پتانسیل بالایی در جایگزینی نگهدارنده های شیمیایی دارند، اما موفقیت نهایی آن ها به توسعه بیشتر در زمینه های فرمولاسیون، کارایی صنعتی و هزینه های اقتصادی بستگی دارد. این پژوهش به طور کلی نشان می دهد که نگهدارنده های طبیعی می توانند نقشی کلیدی در ارتقای سلامت عمومی و پایداری محصولات ایفا کنند و به سوی استفاده گسترده تر در صنایع گوناگون هدایت شوند.

    کلیدواژگان: نگهدارنده های طبیعی، مواد ضد میکروبی، ماندگاری مواد غذایی
|
  • Mahsa Saki, Zahra Mirsoleymani* Pages 1-16

    Plant pathogens are a considerable risk to global food security due to the drastic reduction in yield and quality of crops. The deployment of RNA interference (RNAi) machinery for crop protection against plant pathogens agents is showing promising results. It is well set up that small RNA molecules, such as small interfering RNAs (siRNAs) and microRNAs (miRNAs), are included in regulating gene expression, and the process of RNA silencing at both transcriptional and post-transcriptional stages. Using host-induced gene silencing (HIGS), plants are genetically modified to produce small RNAs that infiltrate pathogen cells and deactivate specific genes. Alternatively, spray-induced gene silencing (SIGS) involves directly applying small RNAs onto plants, where they penetrate the pathogens and suppress target genes. This study delves into the roles of small RNAs and examines their potential application in combating a many plant pathogens through either HIGS or SIGS strategies providing an evaluation of their respective benefits and limitations.

    Keywords: Small RNA, Interfering RNA, Transgenic Plants, HIGS, SIGS
  • Naiymeh Sheikholeslami, Hamid Mirzaei*, Jalil Khandaghi, Yousef Nami, Afshin Javadi Pages 17-34

    Clustered regularly interspaced short palindromic repeats and its associated protein or CRISPR-Cas systems are valuable genetic targets for bacterial phylogeny analysis in epidemiological studies. In this study, the genomic data of 800 sequences of Clostridium botulinum strains from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database was collected and the occurrence and variety of the complete CRISPR-Cas systems and its spacer and repeat sequences evaluated in the genomes recorded for these bacteria with the in-silico method. Also, the secondary structures of repeat sequences were predicted based on the minimum free energy (MFE) algorithm. According to the results, from the 526 genomes with complete CRISPR-Cas array, 306 strains (58%) had Cas genes. Subtypes I-B, I-D, II-C, III-D, and III-B were identified in these arrays. The findings also revealed that Cas 6 is the main protein produced by expression module genes in the studied CRISPR-Cas systems, and diverse Cas proteins are produced by the adaptation and interference modules in these arrays. The average length of spacer and repeat sequences in CRISPR arrays was 30-35 and 30-36 bp, respectively. Moreover, the prediction of secondary structures of repeat sequences showed that subtype II-C, with longer stems than other subtypes, tends to form more stable RNA secondary structures.

    Keywords: Clostridium Botulinum, CRISPR-Cas, Genome Mining, Repeat Sequence, Spacer Sequence
  • Faribe Ghorbani Serayedashti, Abbas Abedfar* Pages 35-54

    Celiac disease in humans is caused by intolerance to the protein part of some grains called gluten. Therefore, food industry researchers have been carried out much researches in the field of gluten-free bread (GFB) production. Among the available solutions to improve gluten-free products's quality and sensory characteristics, sourdough biotechnology can play a prominent role. Sourdough is a mixture of flour and water, which is fermented by an ecosystem of lactic acid bacteria (LAB) and yeasts; and provides conditions for improving the quality and nutritional characteristics of bakery products. Metabolites produced by lactic acid bacteria can play the role of gluten in these products. It is also a cost-effective process with high potential in the field of producing GF products. The effects of sourdough in these products depend on factors such as the characteristics of gluten-free flour, the type of starter culture in fermentation, nutrients in the fermentation medium, fermentation temperature, fermentation time, etc. In this study, we will examine the effects of using sourdough technology in gluten-free breads and the influencing factors of this technology.

    Keywords: Celiac Disease, Gluten, Gluten-Free Bread, Lactic Acid Bacteria, Sourdough Biotechnology
  • Alireza Radkhah, Soheil Eagderi*, Hadi Poorbagher, Sedigheh Atash Afrazeh Pages 55-80

    Blue-green algae or cyanobacteria are a group of algae that are able to grow rapidly in warm and nutrient-rich waters. The exponential growth of cyanobacteria in water bodies is affected by various factors, including an excess of nutrients, high temperatures, and excessive sunlight. Numerous studies have shown that with the increase in the growth of cyanobacteria in aquatic systems, there is also a possibility of an increase in toxins produced by them, which can have adverse effects on the health of aquatic animals and especially humans. Given the importance of the health of employees and local people in marine environments as well as workers in aquaculture centers, the present study aimed to introduce the most important and common toxins resulting from the growth of cyanobacteria and also to investigate the risks arising from them in order to determine the potential of these toxins in bioterrorism. For this purpose, 12 types of cyanobacterial toxins including including microcystin, nodularin, anatoxin-a, homoanatoxin, oscillatoxin A, cylindrospermopsin, nakienones A-C, aphantoxin, scytophycin/lyngbyatoxin, aplysiatoxin, and debromoaplysiatoxin were investigated. The results showed that among the aforementioned toxins, microcystin has received the most attention in scientific research compared to others, which can be attributed to the global prevalence of this toxin and its effects on human health. The effects of microcystin have often been manifested in the form of gastrointestinal diseases, liver and nerve damage, and cancer. Considering the adverse effects of these toxins, it is essential to employ various techniques to control and reduce the risks arising from the growth of cyanobacteria, as well as to adopt appropriate management decisions and strategies regarding the health of marine workers and people working in aquaculture centers who are exposed to the growth of cyanobacteria and their toxins.

    Keywords: Cyanobacteria, Biological Toxins, Microcystin, Aquaculture Workers, Bioterrorism
  • Mehrin Najafzadeh Nansa, Leila Ma'mani*, Massomeh Ghorbanloo, Aziz Sheikhi Gorjan, Khadijeh Gholampour Ahangarkolaye Pages 81-94

    The aim of this research is to present an eco-friendly plant-based insecticide formulated with nanotechnology using plant essential oils. In this regard, a nano-insecticide was initially prepared using the natural polymer chitosan and characterized through scanning and transmission electron microscopy techniques. Its insecticidal potential was evaluated for controlling Sciaridae mosquitoes, a pest affecting edible mushrooms. The average particle size of the prepared nano-insecticide was determined to be below 50 nanometers using Dynamic Light Scattering (DLS) and electron microscopy techniques.After that, various ratios of the nano-insecticide were analyzed, and the most stable nanoformulation was selected for preliminary laboratory tests with three replicates in a greenhouse to assess the treatment effects of the nano-insecticide on Sciaridae mosquitoes infesting edible mushrooms. The plant-based nano-insecticide (at a concentration of 1.5 g/L of plant essential oil) demonstrated an average efficacy of 99.7% in controlling Sciaridae mosquitoes. Compared to the chemical insecticide imidacloprid (at a concentration of 1.75 g/L of active ingredient), which achieved 100% efficacy, the plant-based nano-insecticide offers significant environmental advantages and eliminates concerns regarding chemical residues in food products, making it a highly promising and noteworthy result.

    Keywords: Sciarid Fly, Edible Mushroom Pest, Eco-Freindly, Herbal Nano-Insecticide
  • Maryam Abdollahi, Zahra Kasabkarihir, Helen Pourmzaheri, Elmira Tizjang, Akram Sadeghi* Pages 95-116

    This article comprehensively reviews natural preservatives and antimicrobial agents proposed as suitable and safe alternatives to chemical preservatives in various industries, including food, pharmaceutical, and cosmetic sectors. The growing concerns about the negative effects of chemical preservatives on human health and the environment have shifted researchers' attention toward using natural substances such as plant extracts, organic acids, polyphenols, probiotics, propolis, and antimicrobial enzymes. These natural compounds not only possess preservative properties but also exhibit antioxidant and antimicrobial activities, contributing to the maintenance of product quality, safety, and extended shelf life. The study indicates that these natural preservatives can effectively combat microbial growth and prevent food spoilage while preserving the nutritional value of the products. However, challenges such as the stability of these substances under various conditions, interactions with other components in product formulations, and high production costs need to be addressed in future research. The article emphasizes the importance of further studies in this area to improve the performance of these compounds and facilitate their adoption in industrial applications. Natural preservatives, with their multifunctional properties, hold significant potential to replace chemical preservatives. However, their ultimate success depends on advancements in formulation development, industrial efficiency, and economic feasibility. Overall, this research demonstrates that natural preservatives could play a crucial role in enhancing public health and product sustainability, leading to their broader use across various industries.

    Keywords: Natural Preservatives, Antimicrobial Agents, Food Shelf Life