علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
نوید طاهری فر؛ هنگامه طاهری
چکیده
تنش گرمایی از طریق تغییرات بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی، مورفولوژیکی و مولکولی اثرات مضری بر رشد و عملکرد گیاهان دارد. گیاهان مکانیسم‌های پیچیده‌ای را برای متعادل کردن رشد و تحمل به تنش ایجاد کرده‌اند که به آنها این امکان را می‌دهد که با به خاطر سپردن تنش‌های ملایم و شکل‌گیری حافظه‌ی تنش گرمایی که تحت عنوان پرایمینگ دمایی نامیده ...
بیشتر
تنش گرمایی از طریق تغییرات بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی، مورفولوژیکی و مولکولی اثرات مضری بر رشد و عملکرد گیاهان دارد. گیاهان مکانیسم‌های پیچیده‌ای را برای متعادل کردن رشد و تحمل به تنش ایجاد کرده‌اند که به آنها این امکان را می‌دهد که با به خاطر سپردن تنش‌های ملایم و شکل‌گیری حافظه‌ی تنش گرمایی که تحت عنوان پرایمینگ دمایی نامیده می‌شود، دفاع مؤثرتری در برابر تنش‌های شدیدتر داشته باشند. جهت بررسی نقش پرایمینگ دمایی در القاء پاسخ رونویسی ژن‌های HSFA1b، HSFA2 و MIPS2، تغییرات در سطح رونویسی این ژن‌ها در ساعات زمانی مختلف پس از پرایمینگ و تنش برگشتی در گیاهچه‌های کلزا با استفاده از تکنیک qRT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیان این ژن‌ها در طول دوره‌ی بازیابی پس از فراغت از تنش ملایم اول (فاز حافظه) پایدار نیست، حال آن‌که سطح رونویسی آنها بلافاصله پس از مواجهه با تنش شدید دوم در سطح بسیار بالاتری در گیاهان پرایم‌شده (تیمار P+T) نسبت به گیاهان پرایم‌نشده (تیمار T) القاء شد که تا 48 ساعت بعد از تنش برگشتی نیز ادامه داشت. همچنین بررسی نتایج مورفولوژیکی گیاهچه‌ها 7 و 14 روز پس از فراغت از تنش دوم نشان داد که پرایمینگ دمایی میتواند از طریق تقویت بیان ژن‌های حافظه‌ی تنش باعث افزایش شاخص‌های رشدی و القاء تحمل گرمایی در این گیاهان شود. از آن‌جا که ژن‌های HSFA1b، HSFA2 و MIPS2 سطح بیان خود را تا روزها پس از تنش برگشتی حفظ کرده‌اند، لذا می‌توان این ژن‌ها را به عنوان جزء کلیدی حافظه‌ی رونویسی تنش گرمایی در نظر گرفت و از آن در برنامه‌های به‌نژادی و توسعه‌ی واریته‌های متحمل به گرما استفاده کرد.
مروری
اصلاح نباتات مولکولی
سید مجتبی خیام نکویی؛ محمد رضا غفاری؛ محسن مردی؛ زهرا قربان زاده؛ رسمیه حمید؛ مهرشاد زین العابدینی
چکیده
امروزه به‌کارگیری فناوری‌های پیشرفته مانند سیستم موقعیت‌یابی جهانی، هواپیماهای بدون سرنشین، نقشه‌برداری ماهواره‌ای، حسگرهای از راه دور و ماشین‌آلات دقیق کشاورزی حجم زیادی از کلان‌داده‌ها را در طول فرایند تولید در اختیار کشاورزان قرار می‌دهد که میتواند به‌عنوان بخشی از اقتصاد دیجیتال در کشاورزی دقیق محسوب شده و مورد بهره‌برداری ...
بیشتر
امروزه به‌کارگیری فناوری‌های پیشرفته مانند سیستم موقعیت‌یابی جهانی، هواپیماهای بدون سرنشین، نقشه‌برداری ماهواره‌ای، حسگرهای از راه دور و ماشین‌آلات دقیق کشاورزی حجم زیادی از کلان‌داده‌ها را در طول فرایند تولید در اختیار کشاورزان قرار می‌دهد که میتواند به‌عنوان بخشی از اقتصاد دیجیتال در کشاورزی دقیق محسوب شده و مورد بهره‌برداری اقتصادی قرار گیرد. تجزیه و تحلیل این داده‌ها به‌علت پیچیدگی قادر به پردازش توسط سیستم‌های پردازش سنتی نمی‌باشد. با توجه به اندازه و پیچیدگی کلان‌داده، هوش‌مصنوعی قادر است از طریق الگوریتم‌های یادگیری ماشین، این داده‌ها را به اطلاعات ارزشمند تبدیل نماید. از برنامه‌های کاربردی و در حال توسعه هوش‌مصنوعی می‌توان به الگوریتم‌های پیش‌بینی عملکرد، کاهش نهاده‌های کشاورزی مانند کود و سم، نظارت بر شرایط رشد محصولات، مدیریت آفات، به‌نژادی و مطالعات مولکولی و درنهایت مدیریت زنجیره ارزش اشاره کرد. برنامه‌های در حال توسعه با استفاده از هوش‌مصنوعی به‌زودی قادر خواهند بود علاوه بر تعیین زمان کشت، زمان ورود محصولات کشاورزی به بازار را نیز مدیریت کنند تا درنهایت سبب افزایش بهره‌وری شوند. تولید کودهای زیستی از ضایعات کشاورزی میتواند دستاورد دیگری از توسعه الگوریتم‌های بر پایه هوش‌مصنوعی برای کاهش اثرات منفی زیست محیطی و افزایش بهره‌وری اقتصادی از ضایعات باقیمانده از محصولات کشاورزی باشد. در این مطالعه کاربردهای توسعه‌ای و تحقیقی هوش‌مصنوعی و تأثیر آن در کشاورزی دقیق مورد بحث قرار می‌گیرد.
علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
سینا قنبری؛ کیانوش چقامیرزا؛ لیلا زارعی؛ رقیه ناصری؛ الیزابتا مازوکوتلی
چکیده
در بین غلات گندم دوروم (Triticum turgidum L. var. durum) پس از گندم نان یکی از مهمترین منابع پروتئین و انرژی است و در اکثر کشورهای جهان نقش عمده‌ای در تغذیه انسان دارد. در این تحقیق به منظور شناسایی و مکان‌یابی جایگاه‌های ژنی کنترل کننده صفات کیفی نشاسته و فیبر شوینده خنثی دانه در گندم دوروم، 118 لاین اینبرد نوترکیب گندم دوروم حاصل از تلاقی بین ...
بیشتر
در بین غلات گندم دوروم (Triticum turgidum L. var. durum) پس از گندم نان یکی از مهمترین منابع پروتئین و انرژی است و در اکثر کشورهای جهان نقش عمده‌ای در تغذیه انسان دارد. در این تحقیق به منظور شناسایی و مکان‌یابی جایگاه‌های ژنی کنترل کننده صفات کیفی نشاسته و فیبر شوینده خنثی دانه در گندم دوروم، 118 لاین اینبرد نوترکیب گندم دوروم حاصل از تلاقی بین ژنوتیپ بومی "ایران -249" با منشاء کرمانشاه و رقم بومی زردک به همراه والدین در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار طی دو سال زراعی (1392-1393، 1393-1394) تحت شرایط دیم در مرکز تحقیقات آچیراله ارزیابی شدند. برای شناسایی مناطق ژنومی که تاثیر قابل توجهی بر صفات مورد مطالعه داشتند، تجزیه QTL با استفاده از روش مکان‌یابی فاصله‌ای مرکب فراگیر انجام شد. برای دو صفت اندازه گیری شده محتوی نشاسته دانه و فیبر شوینده خنثی در مجموع شش QTL شناسایی شد. برای صفت محتوی نشاسته دانه سه QTL بر روی کروموزوم 7A و یک QTL بر روی کروموزوم 4B شناسایی شد. برای صفت فیبر شوینده خنثی یک QTL بر روی کروموزوم 6B و یک QTL بر روی کروموزوم 7A مکان‌یابی شد. شناسایی و مکان‌یابی QTLهای کنترل کننده صفات مرتبط با خصوصیات کیفی دانه میتواند فرصتی را برای بهبود این صفات از طریق انتخاب به کمک نشانگر فراهم کند. نتایج حاصل QTLهایی با پتانسیل اصلاحی بالا همراه با نشانگرهای مرتبطی که برای مکان‌یابی دقیق و به‌نژادی مولکولی مفید می‌باشند ارائه می‌نمایند.
علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
نسرین اکبری؛ رضا درویش زاده
چکیده
اطلاع از نحوه عمل (افزایشی/ غالبیت) و میزان اثر ژن‌ها یکی از ضروریت‌ها جهت دست‌یابی به ارقام با عملکرد و کیفیت بالاست. برآورد ارزش اصلاحی (اثر افزایشی) میتواند به واسطه نشانگر‌ها و از طریق بهترین پیش‌بینی خطی نااُریب انجام شود. در پژوهش حاضر 100 ژنوتیپ آفتابگردان دانه روغنی، بر اساس طرح لاتیس 10 10 طی دو سال زراعی 1392-1393 تحت دو شرایط ...
بیشتر
اطلاع از نحوه عمل (افزایشی/ غالبیت) و میزان اثر ژن‌ها یکی از ضروریت‌ها جهت دست‌یابی به ارقام با عملکرد و کیفیت بالاست. برآورد ارزش اصلاحی (اثر افزایشی) میتواند به واسطه نشانگر‌ها و از طریق بهترین پیش‌بینی خطی نااُریب انجام شود. در پژوهش حاضر 100 ژنوتیپ آفتابگردان دانه روغنی، بر اساس طرح لاتیس 10 10 طی دو سال زراعی 1392-1393 تحت دو شرایط نرمال و تنش خشکی (محدودیت آبیاری) ارزیابی شدند. ارزش اصلاحی 13 صفت در 78 ژنوتیپ از 100 ژنوتیپ به واسطه داشتن داده‌های ژنوتیپ‌سنجی با نشانگرهای SSR و مبتنی بر Retrotransposon در هر یک از شرایط نرمال و تنش خشکی (محدودیت آبیاری) از طریق بهترین پیش‌بینی خطی نااُریب (BLUP) برآورد شد. به این منظور از ماتریس خویشاوندی یا Kinship حاصل از داده‌های مولکولی SSR و مبتنی بر Retrotransposon استفاده شد. با توجه به مجموع رتبه‌های ارزش‌های اصلاحی همه صفات مورد مطالعه و بر اساس داده‌های مولکولی هر دو نشانگر، تحت شرایط نرمال ژنوتیپ‌های 47،11،8 و 35 و تحت شرایط تنش خشکی (محدودیت آبیاری) ژنوتیپ‌های 8، 11 و 35 از بالاترین رتبه ارزش اصلاحی برخوردار بودند. بر اساس داده‌های مولکولی SSR در شرایط نرمال ژنوتیپ‌های 76، 36، 34 و 41 و بر اساس داده‌های مولکولی مبتنی بر رتروترنسپوزون ژنوتیپ‌های 61، 78، 72 و 52 و در شرایط تنش خشکی (محدودیت آبیاری) بر اساس داده‌های مولکولی SSR ژنوتیپ‌های 76، 38، 34، 29 و 70 و بر اساس داده‌های مولکولی مبتنی بر رتروترنسپوزون ژنوتیپ‌های 16، 71، 78 و 61 از پایین‌ترین رتبه ارزش اصلاحی برخوردار بودند. در مجموعِ دو شرایط و با در نظر گرفتن کلِ صفات مورد مطالعه و هر دو نشانگر مولکولی، ژنوتیپ‌های 8، 11 و 35 با ارزش اصلاحی بالا به عنوان والدین مطلوب برای اصلاح صفات در برنامه‌های به‌نژادی معرفی می‌شوند.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
آرزو اصل علیزاده؛ محمود تورچی؛ علی بنده حق
چکیده
شوری یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که باعث اختلال در رشد طبیعی گیاهان می‌شود. گیاه برای مقابله با شرایط تنش‌زا، از جمله تنش شوری مکانیسم‌های مختلفی را به کار می‌گیرد که از مهمترین آنها در سطح مولکولی، تغییر در بیان پروتئین‌ها است. تغییر بیان پروتئین‌ها در گرو تغییرات فیزیکوشیمیایی آنها مثل نیمه عمر، شاخص پایداری، نقطه ایزوالکتریک، ...
بیشتر
شوری یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که باعث اختلال در رشد طبیعی گیاهان می‌شود. گیاه برای مقابله با شرایط تنش‌زا، از جمله تنش شوری مکانیسم‌های مختلفی را به کار می‌گیرد که از مهمترین آنها در سطح مولکولی، تغییر در بیان پروتئین‌ها است. تغییر بیان پروتئین‌ها در گرو تغییرات فیزیکوشیمیایی آنها مثل نیمه عمر، شاخص پایداری، نقطه ایزوالکتریک، وزن مولکولی و ضریب خاموشی است. در این پژوهش تعدادی از پروتئین‌های دارای تغییر بیان تحت تنش شوری در گندم برای تجزیه و تحلیل‌های بیوانفورماتیکی استفاده شده است. از بین 25 پروتئین مرتبط با تنش شوری مورد مطالعه، تعداد 20 پروتئین دارای نیمه عمر بیشتر از 20 ساعت بودند. وزن مولکولی این پروتئین‌ها بین 13 تا 117 کیلو دالتون بوده و 15 پروتئین شاخص ناپایداری کمتر از 40 داشته و پایدار برآورد شدند. از بین پروتئین‌های درگیر در تنش شوری گندم α- توبولین به عنوان یک مونومر به همراه - توبولین در یک دایمر به نام α- توبولین شرکت می‌کند. توبولین، بخش عمده میکروتوبول‌ها را ایجاد می‌کند که برای رشد و تقسیم سلولی ضروری‌اند. این پروتئین دارای یک الگو به نامTubulin subunits alpha, beta and gamma signature و یک دمین به نام PLN00221 می‌باشد. برای پروتئین تریوزفسفات‌ایزومراز، دمینی با نام TIM- like beta/ alpha barrel domains که در مکانیسم کاتالیزوری نقش دارد و برای پروتئین کالمودولین یک دمین به نام PTZ00184 شناسایی شد که دمین متصل شونده به کلسیم می‌باشد. برای پروتئینPutative glycine decarboxylse subunit دمینی به نام PRK01202 شناسایی شد که فعالیت کربوکسیلازی دارد. برای پروتئین 2-Cys proxiredoxin BAS 1 دمین PRX- Typ 2 cys شناسایی شد که نقش مهمی در تنظیم اکسیداسیون- احیای سلولی دارد. این پژوهش نشان داد که تنش شوری طیف وسیعی از پروتئین‌های با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوت از هم را در بر می‌گیرد و شامل پروتئین‌های با وزن مولکولی سنگین و سبک، پایدار و ناپایدار، دارای نیمه عمر طولانی و کوتاه و دارای نقطه ایزوالکتریک متفاوت از هم می‌شود.
مروری
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
زهره حاجی برات؛ عباس سعیدی؛ محمدرضا غفاری؛ مهرشاد زین العابدینی
چکیده
گیاهان بسته به نوع و رشد گیاه، از استراتژی‌های مختلفی برای مقابله با استرس غیر زنده استفاده می‌کنند. تنش خشکی یکی از مهمترین تنش‌های غیر زنده می‌باشد که بر عملکرد محصولات کشاورزی تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، تنش خشکی یکی از اصلی ترین عوامل محدود کننده در رشد گیاه است و می تواند تنفس و فتوسنتز را مهار کند و بنابراین بر رشد و متابولیسم ...
بیشتر
گیاهان بسته به نوع و رشد گیاه، از استراتژی‌های مختلفی برای مقابله با استرس غیر زنده استفاده می‌کنند. تنش خشکی یکی از مهمترین تنش‌های غیر زنده می‌باشد که بر عملکرد محصولات کشاورزی تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، تنش خشکی یکی از اصلی ترین عوامل محدود کننده در رشد گیاه است و می تواند تنفس و فتوسنتز را مهار کند و بنابراین بر رشد و متابولیسم فیزیولوژیکی گیاهان تأثیر گذارد. گیاهان چندین مکانیسم مانند تغییرات مورفولوژیک کنند. خشکیُ پیری برگ را تسریع و بیان هزاران ژن را تغییر داده و بر میزان پروتئین دانه و عملکرد دانه تأثیر می‌گذارد. با این حال، تنوع ژنوتیپی برای تحمل ناشی از خشکی در جو وجود دارد. در این بررسی ، این رویکردها می‌توانند به بهبود ژنوتیپ‌های جو در پاسخ به تنش خشکی از طریق اصلاح و صفات فیزیولوژیکی ، مهندسی ژنتیک و انتخاب به کمک نشانگر (MAS) کمک کنند. ژن ها و پروتئین های دخیل در پاسخ به تحمل خشکی را با استفاده از پروتئومیکس، ترنسکریپتومبکس و رویکردهای متابولومیکس در این مطالعه آورده شد. همچنین،QTL (مکان صفات کمی) های معرفی شده مربوط به عملکرد و صفات سبزماندگاری و فیزیولوژیکی موجود در این مطالعه می‌توانند برای بهبود جو در تحمل خشکی در آینده استفاده شوند. ابزارهای امیکس قدرتمندی برای تجزیه و تحلیل واکنش های گیاه به محرک های مختلف محیطی وجود دارد. به‌ویژه مطالعات مقایسه‌ای ژرم‌پلاسم‌های متنوع ژنتیکی که در معرض شرایط نامطلوب مانند خشکی قرار می‌گیرند، بینش‌های ارزشمندی را در مورد پاسخ‌های گیاه به تنش ارائه می‌دهند و ارزیابی مناسب داده های امیکس می تواند به فرآیند کشف نشانگرهای زیستی کمک کند.
)
