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.
بیوتکنولوژی بیماریهای گیاهی
عباس سعیدی؛ زهرا حاجی برات؛ احمد موسی پور گرجی؛ رحیم احمدوند
چکیده
عملکرد سیب‌زمینی به عنوان یکی از منابع مهم در تأمین مواد اولیه غذایی و صنعتی در ایران و جهان، تحت تأثیر پاتوژن‌های مختلف میباشد. از بین این پاتوژن‌ها، PVY،PVX و نماتد جزء اصلی‌ترین عوامل کاهش عملکرد هستند. مکانیسم مولکولی زمینه‌ساز مقاومت بیماری در سیب‌زمینی تا حد زیادی ناشناخته باقی‌مانده است. در این مطالعه، آنالیز پروفایل‌های ...
بیشتر
عملکرد سیب‌زمینی به عنوان یکی از منابع مهم در تأمین مواد اولیه غذایی و صنعتی در ایران و جهان، تحت تأثیر پاتوژن‌های مختلف میباشد. از بین این پاتوژن‌ها، PVY،PVX و نماتد جزء اصلی‌ترین عوامل کاهش عملکرد هستند. مکانیسم مولکولی زمینه‌ساز مقاومت بیماری در سیب‌زمینی تا حد زیادی ناشناخته باقی‌مانده است. در این مطالعه، آنالیز پروفایل‌های بیان ژن از مجموعه داده‌های GEO سه آلودگی پاتوژن در سیب‌زمینی انجام شد و صفات مورفولوژیکی تحت چهار تنش مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 501 ژن مشترک با بیان متفاوت(DEGs) در دو آزمایش بر روی سیب زمینی بررسی شد. تجزیه و تحلیل غنی‌سازی عملکردی نشان داد کهDEGs بیشتر در چرخه نیتروژن و متابولیکی اولیه، اتصال GTP و اتصال GTPase نقش دارند که پس از تلقیح با پاتوژن‌های مختلف به طور مداوم تنظیم می‌شوند. بر اساس آنالیز صفات مورفولوژی تحت چهار تنش، PVY و برهم‌کنش PVX/PVY اختلاف معنی‌داری را با سایر تنش‌ها (PVX و نماتد) بر روی این صفات بر جای گذاشت. از داده‌های ریزآرایه مربوط به سیب‌زمینی استخراج شده از پایگاه داده GEO برای تجزیه و تحلیل شبکه هم‌بیان ژن وزن‌دار (WGCNA) استفاده شد. بر اساس نتایج شبکه 2 گروه (ماژول) ژنی به دست آمد که پروفایل بیان آنها در پاسخ به چهار تنش فوق‌الذکر همبستگی بالایی با یک‌دیگر داشتند. نتایج این آزمایش بینش ارزشمندی را در مورد مسیرها و ژن‌های تحت تاثیر ویروس‌های PVY، PVX، PVX/PVY و نماتد سیب‌زمینی ارائه می‌دهد که ممکن است شناسایی ژن‌های مقاومت به بیماریهای متعدد در سیب‌زمینی را تسهیل کند.
بیوانفورماتیک
عباس سعیدی؛ زهره حاجی برات؛ محمدرضا غفاری؛ مهرشاد زین العابدینی
چکیده
نیتروژن یکی از مهمترین اجزای بیومولکول‌‌ها، آمینواسیدها، نوکلئوتیدها، پروتئینها، کلروفیل و بسیاری از هورمون‌های گیاهی است که اجزای ضروری و موردنیاز برای رشد و تکوین گیاه میباشد. در شرایط کمبود نیتروژن پاسخهای بسیار متفاوتی در فنوتیپ گیاهان نمایان می‌شود. از جمله این تغییرات میتوان به کاهش عملکرد، کلروز برگ، ...
بیشتر
نیتروژن یکی از مهمترین اجزای بیومولکول‌‌ها، آمینواسیدها، نوکلئوتیدها، پروتئینها، کلروفیل و بسیاری از هورمون‌های گیاهی است که اجزای ضروری و موردنیاز برای رشد و تکوین گیاه میباشد. در شرایط کمبود نیتروژن پاسخهای بسیار متفاوتی در فنوتیپ گیاهان نمایان می‌شود. از جمله این تغییرات میتوان به کاهش عملکرد، کلروز برگ، رشد گیاه و تشکیل ساختار ریشه و غیره اشاره نمود. در دهه گذشته، برای افزایش میزان بیومس و در نتیجه عملکرد گیاهان استفاده وسیعی از نیتروژن مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این مطالعه، آنالیز بیان هفت ژن نیترات ترنسپورتر (NRT2) در پاسخ به تنش کمبود نیتروژن در 4 و 7 روز بعد از اعمال این تنش در گیاه آرابیدوپسیس بررسی شد. آنالیز بیان ژن‌هایNRT2.3 و NRT2.4 افزایش بیان در 7 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن را نشان دادند. اما تمامی ژن‌ها در 4 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن افزایش بیان معنی داری نشان ندادند. ژن NRT2.4 در مقایسه با سایر ژن‌ها هم 4 و هم 7 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن افزایش معنی داری نشان داد. در مجموع، نتایج ما نشان داد که افزایش بیان نیترات ترنسپورتر در برگ به جذب نیتروژن برای رشد گیاه و تجمع نیتروژن در پاسخ به تنش کمبود نیتروژن طولانی‌مدت کمک می‌کند. این یافته‌ها ممکن است باعث درک بهتر مکانیسم تحمل کم نیتروژن و در نتیجه افزایش دیگر ارقام با تنش کمبود نیتروژن شود.
بیوانفورماتیک
عباس سعیدی؛ زهره حاجی برات
چکیده
کالمودولین به‌معنای پروتئین تنظیم‌شده کلسیم است و به پروتئین داخل سلولی کوچکی گفته‌می‌شود که خاصیت اتصال به یون کلسیم و ایجاد واسطه در بسیاری از اقدامات داخل سلولی آن را دارد. فاکتورهای فعال کننده‌های رونویسی متصل‌شونده به کالمودولین (CAMTA) به‌عنوان یکی از پروتئینهای پاسخ‌دهنده به استرس شناخته شده‌اند. در این مطالعه ژن‌های ...
بیشتر
کالمودولین به‌معنای پروتئین تنظیم‌شده کلسیم است و به پروتئین داخل سلولی کوچکی گفته‌می‌شود که خاصیت اتصال به یون کلسیم و ایجاد واسطه در بسیاری از اقدامات داخل سلولی آن را دارد. فاکتورهای فعال کننده‌های رونویسی متصل‌شونده به کالمودولین (CAMTA) به‌عنوان یکی از پروتئینهای پاسخ‌دهنده به استرس شناخته شده‌اند. در این مطالعه ژن‌های خانواده CAMTA در گیاه ذرت انتخاب شدند و توزیع کروموزومی، ساختار ژن، الگوهای دمین، درخت فیلوژنتیکی ژن‌های CAMTA در ذرت برای بررسی بیشتر عملکرد آنها مورد آنالیز قرار گرفت. همچنین برای شناسایی الگوی بیان در بافت‌های مختلف گیاه ذرت، آنالیز بیان ژن‌های ZmCAMTA در پاسخ به تنش گرما و جوانه‌زنی مشخص شد. ژن‌های ZmCAMTA1 و ZmCAMTA2 در تمام مراحل رشدی گیاه بیان نشان دادند. ساختار ژن در اکثر پروتئینها مشابه بود و طبقه‌بندی فیلوژنتیکی CAMTA را تأیید می‌کند. پیش‌بینی سیس المنت‌ها در ناحیه پروموتری ژن‌ها نشان داد که bZIP و AP2/ERF بالاترین سیس المنت در ناحیه پروموتری ژن‌های ZmCAMTA را به خود اختصاص دادند. در بافت برگ در پاسخ به تنش گرمایی ژن ZmCAMTA1 افزایش بیان نشان داد. در صورتی‌که ژن ZmCAMTA2 در بافت ساقه در پاسخ به تنش گرمایی افزایش بیان نشان داد. ژن ZmCAMTA2 در پاسخ به جوانه‌زنی افزایش بیان نشان داد. این مطالعه می‌تواند به‌عنوان یک منبع مفید برای مطالعات بیشتر ZmCAMTA در آینده در گونه‌های مختلف گیاهی در نظر گرفته شود و اطلاعات مفیدی برای یافتن ژن کاندیدا در پاسخ به تنش فراهم کند.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
زهرا حاجی برات؛ عباس سعیدی؛ احمد موسی پور گرجی؛ مهرشاد زین العابدینی؛ محمدرضا غفاری؛ رحیم احمدوند
چکیده
ویروس‌های Potato virus Y (PVY) و Potato virus X (PVX) از مهمترین عوامل آلوده‌کننده سیب‌زمینی هستند که باعث کاهش عملکرد و کیفیت غده می‌شوند. در این مطالعه، آزمایشی برای بررسی تأثیر ویروس‌های مذکور بر عملکرد غده و سطح مقاومت 33 ژنوتیپ سیب‌زمینی در کرج انجام شد. آزمایش به‌صورت طرح کاملا تصادفی در قالب فاکتوریل میباشد و در دو سطح ویروس در سه تکرار ...
بیشتر
ویروس‌های Potato virus Y (PVY) و Potato virus X (PVX) از مهمترین عوامل آلوده‌کننده سیب‌زمینی هستند که باعث کاهش عملکرد و کیفیت غده می‌شوند. در این مطالعه، آزمایشی برای بررسی تأثیر ویروس‌های مذکور بر عملکرد غده و سطح مقاومت 33 ژنوتیپ سیب‌زمینی در کرج انجام شد. آزمایش به‌صورت طرح کاملا تصادفی در قالب فاکتوریل میباشد و در دو سطح ویروس در سه تکرار اجرا شد. نتایج نشان داد که آلودگی ویروسی تأثیر معنی‌داری بر میانگین عملکرد غده، عملکرد بذری (اندازه غده 35-55 میلی‌متر)، عملکرد خوراکی (اندازه غده بزرگتر از55 میلی‌متر) و عملکرد غیرقابل‌فروش (اندازه غده کوچک‌تر از 35 میلی‌متر) دارد. براساس تجزیه خوشه‌ایی ویروس PVY، خوشه هفتم بیشترین ژنوتیپ‌های مقاوم به ویروس PVY به لحاظ میانگین جذب نوری و میانگین عملکرد در نظر گرفته‌شد و درحالی‌که خوشه ششم دارای ژنوتیپ‌های حساس به ویروس PVY شناسایی شدند. بر مبنای تجزیه خوشه‌ای ویروسPVX، خوشه اول بیشترین ژنوتیپ‌های مقاوم به لحاظ میانگین عملکرد و جذب نوری درنظرگرفته‌شد و خوشه سوم دارای بیشترین ژنوتیپ‌های حساس به ویروس PVX هستند. نتایج این مطالعه نشان داد که ژنوتیپ G23 با میانگین جذب نوری 01/0 و 032/0 و میانگین عملکرد 1/4 کیلوگرم بر متر مربع، به ترتیب ژنوتیپ مقاوم به PVY و PVX میباشد. انتخاب همزمان ژنوتیپ‌ها با عملکرد بالا و مقاوم در برابر هر دو ویروس به تسریع در برنامه‌های اصلاح سیب‌زمینی کمک می‌کند.
بیوانفورماتیک
محسن حسینی؛ عباس سعیدی
چکیده
محتوای پلی‌آمین‌های درون سلولی نه تنها توسط بیوسنتز و انتقال بلکه توسط کاتابولیسم آنها به وسیله پلی‌آمین اکسیدازهای (PAO) وابسته به فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید (FAD) تنظیم می‌شود. نتایج حاصل از مطالعات مختلف در مورد پروتئینهای PAO در فرایندهای مختلف نموی و پاسخ به تنش‌های محیطی تأیید کننده اهمیت این پروتئین در زندگی گیاهی میباشد، ...
بیشتر
محتوای پلی‌آمین‌های درون سلولی نه تنها توسط بیوسنتز و انتقال بلکه توسط کاتابولیسم آنها به وسیله پلی‌آمین اکسیدازهای (PAO) وابسته به فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید (FAD) تنظیم می‌شود. نتایج حاصل از مطالعات مختلف در مورد پروتئینهای PAO در فرایندهای مختلف نموی و پاسخ به تنش‌های محیطی تأیید کننده اهمیت این پروتئین در زندگی گیاهی میباشد، با این حال مطالعه جامعی در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی وجود ندارد. در این مطالعه آنالیزهای بیوانفورماتیکی به منظور درک بهتر روابط فیلوژنتیکی و ساختاری بر روی 58 توالی پروتئینی PAO از 15 گونه مختلف گیاهی انجام شد. کلاسترهای چندگانه با دو برابر شدگی ژنی هم در گونه‌های تک‌لپه‌ای و هم در گونه‌های دو لپه‌ای شناسایی شد. بر اساس موتیف‌های حفاظت شده به‌دست آمده توسط ابزارهای MEME و MAST، چهار موتیف در بیشتر گونه‌های گیاهی یکسان بودند. آنالیزهای ساختاری بر روی PAOs مربوط به Oryza sativa و Arabidopsis thaliana به عنوان نماینده گیاهان تک‌لپه‌ای و دو لپه‌ای که اطلاعات ساختاری آنها در دسترس نبود، انجام شد. آنالیز ساختار دوم نشان داد که مارپیچ آلفا در میان عناصر ساختار دوم غالب بوده و پس از آن به‌ترتیب راندوم کویل، صفحات بتا و دور بتا برای تمامی توالی‌ها دارای بیشترین مقدار بود. پیش‌بینی ساختار سوم توسط سرور SWISS-MODEL انجام شد. ساختمان این توالی‌ها دارای دو دومین مشترک بود. این اولین مطالعه در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی است و این نتایج ممکن است مبنای نظری برای مطالعات آتی در مورد جزئیات ساختمانی و عملکردی PAOs گیاهی فراهم کند.
بیوانفورماتیک
زهرا حاجی برات؛ عباس سعیدی؛ زهره حاجی برات
چکیده
آغاز گلدهی فاکتور مهمی است که عملکرد گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. عوامل محیطی تأثیر معنی‌داری بر مرحله گلدهی می‌گذارند. آنالیز بیوانفورماتیک فاکتور رونویسی MADS-box که به عنوان اجزای مهم در تشکیل گلدهی انجام گرفت. برکپودیوم گیاه مدل جدیدی است که برای درک بهتر مکانیسم‌های ژنتیکی، سلولی و بیولوژی مولکولی گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. ...
بیشتر
آغاز گلدهی فاکتور مهمی است که عملکرد گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. عوامل محیطی تأثیر معنی‌داری بر مرحله گلدهی می‌گذارند. آنالیز بیوانفورماتیک فاکتور رونویسی MADS-box که به عنوان اجزای مهم در تشکیل گلدهی انجام گرفت. برکپودیوم گیاه مدل جدیدی است که برای درک بهتر مکانیسم‌های ژنتیکی، سلولی و بیولوژی مولکولی گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه 43 توالی ژن‌های MADS-box برکپودیوم با استفاده از روابط فیلوژنی، موتیف‌های محافظت‌شده، نقشه کروموزومی، آنالیز جایگاه اتصال فاکتور رونویسی و ترکیبات آمینواسیدهای آنالیز شدند. هدف از این مطالعه شناخت بهتر مکانیسم‌های مولکولی مرتبط با گلدهی میباشد. در این مطالعه، نتایج نشان داد که ژن‌هایMADS-box بر روی تمامی کروموزوم‌های برکپودیوم پراکنده هستند، درحالی‌که کلاسترهای ژنی بر روی تمامی کروموزم‌ها به جز کروموزم شماره پنج قرار داشتند. آنالیز ترکیبات آمینواسیدی نشان داد که لوسین، سرین و گلوتامات بالاترین مقدار و پایین‌ترین میزان مربوط به تریپتوفان بود که باعث القای گلدهی می‌شود. براساس آنالیز فیلوژنی ژن‌ها به 4 گروه تقسیم بندی شدند. تست تاجیما وجود انتخاب متعادل را در توالی MADS-box پیش‌بینی می‌کند و درنتیجه، پلی‌مورفیسم در توالی‌ها حفظ می‌شود. در نتیجه میتوان گفت که تنوع کل در ژن‌های MADS-box بالا بوده‌است. در مجموع، نتایج ما اطلاعات مفیدی برای بررسی ژن‌های درگیر در پاسخ به گلدهی فراهم نموده و شناخت مکانیسم مولکولی و روابط بین ژنی در مسیر گلدهی را تسهیل ساخته‌است.
اصلاح نباتات مولکولی
زهره حاجی برات؛ عباس سعیدی؛ رضا طالبی؛ زهرا حاجی برات
دوره 4، شماره 6 ، شهریور 1393، ، صفحه 85-94
چکیده
شناخت تنوع ژنتیکی و طبقه‌بندی ذخایر توارثی (ژرم‌پلاسم) از فعالیت‌های مهم و ضروری در به‌نژادی و مدیریت حفظ ذخایر ژنتیکی گیاهان میباشد. در این آزمایش تنوع ژنتیکی 48 ژنوتیپ نخود با استفاده از 38 جفت نشانگر ریزماهواره مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از استخراج DNA ژنومی و انجام واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز، آغازگرها در مجموع 117 باند چندشکل تولید ...
بیشتر
شناخت تنوع ژنتیکی و طبقه‌بندی ذخایر توارثی (ژرم‌پلاسم) از فعالیت‌های مهم و ضروری در به‌نژادی و مدیریت حفظ ذخایر ژنتیکی گیاهان میباشد. در این آزمایش تنوع ژنتیکی 48 ژنوتیپ نخود با استفاده از 38 جفت نشانگر ریزماهواره مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از استخراج DNA ژنومی و انجام واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز، آغازگرها در مجموع 117 باند چندشکل تولید نمودند که متوسط تعداد باند چندشکل به ازای هر آغازگر 5/3 بود. میانگین PIC برای کل آغازگر 48/0 به دست آمد و بیشترین میزان اطلاعات چندشکلی (PIC) مربوط به آغازگرهای TAA170 با مقدار 77/0 و کمترین مقدار آن مربوط به آغازگر Cstms5 با مقدار 08/0 بود. با محاسبه ضریب تشابه جاکارد، ارزشهای تشابه بین ژنوتیپ‌ها دامنهای از 47/0 تا 94/0 را داشتند. تجزیه خوشهبندی با روش NJ و با استفاده از نرمافزار (Splitstree ver 4.13.1) به منظور بررسی روابط ژنتیکی انجام شد. در مجموع این نتایج مطالعه بر روی نخود با آغازگرهای SSR، نشان داد که این آغازگرها در گیاه نخود کارایی بالایی دارند و نشانگرهای مورد استفاده توانستند تمامی ژنوتیپ‌ها را به خوبی از هم جدا کنند.
