بیوانفورماتیک
آناهیتا پنجی؛ احمد اسماعیلی؛ سید محسن سهرابی
چکیده
پپتیدهای ضد میکروبی جزئی از سیستم دفاعی در گیاهان هستند. آنها در تمامی بافتها و در گونههای گیاهی مختلفی وجود دارند و دارای اثر ضد میکروبی در برابر پاتوژنهای گیاهی و جانوری و خواص ضد سرطانی هستند. اسنیکینها گروهی از این پپتیدهای ضد میکروبی غنی از سیستئین با وزن مولکولی پایین هستند که در تنشهای محیطی، مسیرهای پیامدهی هورمونها ...
بیشتر
پپتیدهای ضد میکروبی جزئی از سیستم دفاعی در گیاهان هستند. آنها در تمامی بافتها و در گونههای گیاهی مختلفی وجود دارند و دارای اثر ضد میکروبی در برابر پاتوژنهای گیاهی و جانوری و خواص ضد سرطانی هستند. اسنیکینها گروهی از این پپتیدهای ضد میکروبی غنی از سیستئین با وزن مولکولی پایین هستند که در تنشهای محیطی، مسیرهای پیامدهی هورمونها و رشد و تکامل نقش دارند. در مطالعه حاضر، با استفاده از روشهای آزمایشگاهی و بیوانفورماتیکی ویژگیهای اعضای خانواده ژنی اسنیکین و تغییرات بیانی آنها در مراحل نموی بذر (3، 8، 13 و 18 روز پس از گردهافشانی) در گیاه جو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج وجود تعداد یازده ژن اسنیکین در ژنوم گیاه جو را نشان داد. اسنیکینهای شناسایی شده حاوی دمین عملکردی تحریک شونده با جیبرلین بودند. این اسنیکینها دارای سیگنال پپتید و تجمع خارج سلولی بودند و به دلیل فراوانی بالای اسیدهای آمینه هیدروفوب، آبگریز بوده و ساختارهای ثانویه پیچیدهای تولید میکردند. در همه پروتئینهای شناسایی شده، وجود تعداد شش پیوند دیسولفیدی و خاصیت ضد میکروبی به صورت محاسباتی مشخص گردید. بررسی تغییرات بیانی اعضای خانواده ژنی اسنیکین در مراحل مختلف نمو بذر نشان داد که ژنهای مذکور دارای الگوهای بیانی کاملاً متفاوتی هستند و در هر مرحلهی نموی میزان بیان آنها روند متفاوتی را نشان میدهد. با شناسایی ژنهای اسنیکین، علاوه بر استفاده از آن در تولید گیاهان تراریخت، میتوان آن را در سیستمهای مختلف بیانی تولید کرد و به عنوان نسل جدیدی از عوامل آنتیبیوتیک طبیعی در محافظت از انسان، گیاهان و جانوران به کار برد.
اصلاح نباتات مولکولی
سمیه ابراهیمی؛ احمد اسماعیلی؛ سید سجاد سهرابی؛ حسن ترابی پوده
چکیده
تنشهای غیرزیستی از جمله کمآبی در گیاهان منجر به تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی میشوند. گیاهان مانند سایر موجودات زنده با تنظیم بیان ژن به تغییرات محیطی پاسخ میدهند. عوامل رونویسی، کلیدیترین عناصر مولکولی برای تنظیم بیان ژنها بهشمار میروند. نقش عوامل رونویسی شوک حرارتی (HSFs) در مکانیسم مولکولی پاسخ به انواع تنشهای ...
بیشتر
تنشهای غیرزیستی از جمله کمآبی در گیاهان منجر به تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی میشوند. گیاهان مانند سایر موجودات زنده با تنظیم بیان ژن به تغییرات محیطی پاسخ میدهند. عوامل رونویسی، کلیدیترین عناصر مولکولی برای تنظیم بیان ژنها بهشمار میروند. نقش عوامل رونویسی شوک حرارتی (HSFs) در مکانیسم مولکولی پاسخ به انواع تنشهای غیرزیستی مورد تأیید قرارگرفته است، از این رو، در مطالعه حاضر برای شناسایی، طبقهبندی و بررسی تغییرات بیانHSFها در عدس تحت تنش کمآبی از تجزیه و تحلیل دادههای توالییابی شده RNA استفاده شد و در نهایت بیان برخی از رونوشتها با استفاده از روش qRT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. از مجموع رونوشتهای سرهمبندی شده عدس، 35 رونوشت متعلق به سه کلاس HSF شناسایی شد. همچنین نتایج نشان داد که در شرایط کمآبی از میان HSFهای شناساییشده، بیان چهار رونوشت شامل HSFA9 و HSFA2 افزایش و در مقابل بیان HSFA6B و HSFB4 کاهشیافته است. علاوه بر این یافتههای ما نشان داد که در پاسخ به تنش خشکی تغییری در بیان رونوشتهای HSF کلاس C دیده نمیشود. بهطورکلی، یافتههای این پژوهش بینشی در مورد ژنهای HSF عدس و نقش احتمالی آنها در پاسخ به تنش کمآبی ایجاد نمودهاست که میتوان از آن بهعنوان پایهای در آزمایشهای آتی برای درک بهتر مکانیسم مولکولی تحمل عدس به تنش کمآبی استفاده نمود.
اصلاح نباتات مولکولی
سجاد زارع؛ فرهاد نظریان فیروزآبادی؛ احمد اسماعیلی؛ حسن پاک نیت
چکیده
مطالعه سازوکارهای تحمل تنش در گیاه جو، به درک بهتر اساس ژنتیکی تحمل تنش خشکی و در نهایت بهبود خصوصیات ژنتیکی مرتبط با تحمل تنش به کمک روشهای نوین ژنتیک مولکولی میانجامد. در این پژوهش، بهمنظور شناسایی و بررسی بیان برخی میکرو RNAهای درگیر در تحمل تنش خشکی گیاه جو، واکاوی EST های برگ و ریشه در گیاه جو صورت گرفت. اطلاعات اولیه کتابخانهها ...
بیشتر
مطالعه سازوکارهای تحمل تنش در گیاه جو، به درک بهتر اساس ژنتیکی تحمل تنش خشکی و در نهایت بهبود خصوصیات ژنتیکی مرتبط با تحمل تنش به کمک روشهای نوین ژنتیک مولکولی میانجامد. در این پژوهش، بهمنظور شناسایی و بررسی بیان برخی میکرو RNAهای درگیر در تحمل تنش خشکی گیاه جو، واکاوی EST های برگ و ریشه در گیاه جو صورت گرفت. اطلاعات اولیه کتابخانهها از پایگاه NCBI دریافت گردید، سپس با کمک نرم افزارهای بیوانفورماتیکی، پیشپردازش دادهها و همچنین شناسایی ژنهای با میزان بیان متفاوت در بین کتابخانهها انجام گرفت. به منظور بررسی بیان ژنهای منتخب با استفاده از روش Real time-PCR، یک آزمایش به صورت فاکتوریل اسپلیت پلات در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلدان روی رقم زراعی نیمروز (متحمل در برابر تنش خشکی) و اکوتیپ جو وحشی اسپانتانئوم (Hordeum spontaneum) در سه سطح صفر، 24 و 72 ساعت پس از اعمال تنش خشکی صورت گرفت. با جستجو در بین کانتیگهای بهدستآمده، سه miRNA با بیان بالا (ath-miR414، osa-miR2102-5p، osa-miR414) شناسایی شدند. بررسی بیان miR414 و miR2102 در نمونههای گیاهی جو، نشان داد که میزان بیان این دو miRNA در هر دو ژنوتیپ در پاسخ به تنش خشکی بهطور معنیداری (05/0>P) افزایش یافت، بهطوریکه بعد از 72 ساعت بیان ژن miR414 در ژنوتیپ نیمروز و اسپانتانئوم به ترتیب 61/2 و 2 برابر و بیان ژن miR2102 به ترتیب به میزان 4/2 و 8/2 برابر نسبت به اسپانتئوم (شاهد) در شرایط عدم تنش (صفر ساعت پس از اعمال تنش) افزایش یافتند.
ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
هادی کریم بیگی؛ فرهاد نظریان فیروزآبادی؛ صابر گلکاری؛ احمد اسماعیلی؛ مسعود علیرضایی
چکیده
هیستامین، یک آمین بیوژنیک مهم، توسط بسیاری از ارگانیسمها تولید میشود و نقشهای متنوعی در حیات و زندگی جانداران دارد. ذخیره هیستامین در غذا به خصوص در محصولات غذایی کنسرو شده مانند تن ماهی، سلامتی انسانها را تهدید و به بدن فرد آسیب میرساند. دی آمین اکسیداز یا هیستامیناز، هیستامین موجود در بدن انسان را تجزیه و از اثرات مضر آن ...
بیشتر
هیستامین، یک آمین بیوژنیک مهم، توسط بسیاری از ارگانیسمها تولید میشود و نقشهای متنوعی در حیات و زندگی جانداران دارد. ذخیره هیستامین در غذا به خصوص در محصولات غذایی کنسرو شده مانند تن ماهی، سلامتی انسانها را تهدید و به بدن فرد آسیب میرساند. دی آمین اکسیداز یا هیستامیناز، هیستامین موجود در بدن انسان را تجزیه و از اثرات مضر آن میکاهد. در این مطالعه cDNA کدکننده کامل یک آنزیم آمینواکسیداز، از نخود توده بومی گریت جداسازی شد و در پایگاه GenBank به شماره دسترسی Ku058599 ثبت گردید. بهعلاوه این توالی در یک پلاسمید بیانی همسانه سازی شد. cDNA جداسازی شده دارای یک ORF با طول bp2013، پروتئینی با 670 اسید آمینه و وزن مولکولی KDa 7/75 را تولید میکند. نتایج آنالیزهای هم ردیفی توالی چندگانه این پروتئین نشان داد که جایگاههای فعال و اسید آمینههای مهم در هیستامیناز باکتری ایکولای، نخود زراعی و نخود بومی گریت بسیار حفاظت شده هستند. بررسیهای بیوانفورماتیکی نشان داد که هیستامیناز توده بومی گریت با هیستامیناز نخود موجود در پایگاه Genbank (CAA08855) در 4 اسید آمینه با هم اختلاف داشتند. نتایج حاصل از آنالیز فیلوژنتیکی هیستامینازهای موجودات مختلف نشان داد که هیستامیناز نخود توده بومی گریت با هیستامینازهای گیاهان و مخصوصا خانواده لگومینوزها با بوت استرپ 99% در یک گروه قرار گرفتند.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
سیده زهرا حسینی؛ احمد اسماعیلی؛ فرهاد نظریان فیروز آبادی؛ حسین فلاحی؛ عبدالحسین رضایی نژاد
چکیده
عدس یکی از لگومهای دانهای مهم از نظر غذایی (به عنوان منبع غنی از پروتئین) و صنعتی (مثل صنعت بیوپلیمر) است و عملکرد پایین این گیاه در ایران نسبت به متوسط جهانی متأثر از تنشهای محیطی بهویژه خشکی است. شناسایی نشانگرهای مولکولی مرتبط با ژنهای دخیل در مقاومت به خشکی در ژنوم گیاه میتواند بهنژادگران را در انجام برنامههای اصلاحی ...
بیشتر
عدس یکی از لگومهای دانهای مهم از نظر غذایی (به عنوان منبع غنی از پروتئین) و صنعتی (مثل صنعت بیوپلیمر) است و عملکرد پایین این گیاه در ایران نسبت به متوسط جهانی متأثر از تنشهای محیطی بهویژه خشکی است. شناسایی نشانگرهای مولکولی مرتبط با ژنهای دخیل در مقاومت به خشکی در ژنوم گیاه میتواند بهنژادگران را در انجام برنامههای اصلاحی گیاهان مقاوم به خشکی کمک نماید. در این مطالعه هدف شناسایی نشانگرهای EST-SSR پیوسته با ژنهای پاسخدهنده به تنش خشکی بود که امید میرود که از این اطلاعات به منظور شناسایی ژنوتیپهای مقاوم به خشکی در برنامههای بهنژادی بهره برد. جهت اعمال تنش از پلیاتیلنگلیکول استفاده شد و پس از پایان تنش نمونهگیری از بافت برگ انجام شد. سپس RNA کل استخراج و کتابخانههای cDNA مورد توالییابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تعداد 10547 (16 درصد) از یونیژنها حداقل یک توالیEST-SSR را دارا بودند و حدود 5/27 درصد از این یونیژنها مستندسازی و در نهایت برای آنها رابطه هستیشناسی تعیین شد. بیشترین نشانگرها به ترتیب مربوط به تکرارهای 1، 3 و 2 نوکلئوتیدی (با فراوانی 03/46، 25/37 و18/15 درصد) بودند. نتایج مستند سازی کارکردی این یونیژنها نشان داد که بیشترین تعداد EST-SSRها به ترتیب به زیر گروه اتصال با 872، زیرگروه فعالیت کاتالیتیکی با 806، فرآیند متابولیکی با 755 و بخشهای سلول با 651 یونیژن اختصاص داشت. نتایج نشان داد که ژنهای دارای این نشانگرها در اعمال حیاتی مهمی دخیل هستند و ابزار مناسبی برای مطالعۀ ژنهای دخیل در تحمل به تنشها از جمله تنش خشکی هستند.
اصلاح نباتات مولکولی
سید سجاد سهرابی؛ احمد اسماعیلی؛ فرهاد نظریان فیروزآبادی؛ حسین فلاحی
دوره 8، شماره 22 ، شهریور 1397، ، صفحه 1-14
چکیده
توسعه برنامههای بهنژادی عدس برای مقابله با عوامل نامساعد محیطی نسبت به سایر حبوبات، به علت کمبود منابع ژنتیکی با چالشهای بیشتری روبرو میباشد. نشانگرهای EST-SSR بهدلیل ایجاد چندشکلی در نواحی کدکننده ژنها، یکی از پرکاربردترین نشانگرهای مولکولی در بسیاری از برنامههای اصلاحی بهشمار میروند. از اینرو در تحقیق حاضر بهمنظور ...
بیشتر
توسعه برنامههای بهنژادی عدس برای مقابله با عوامل نامساعد محیطی نسبت به سایر حبوبات، به علت کمبود منابع ژنتیکی با چالشهای بیشتری روبرو میباشد. نشانگرهای EST-SSR بهدلیل ایجاد چندشکلی در نواحی کدکننده ژنها، یکی از پرکاربردترین نشانگرهای مولکولی در بسیاری از برنامههای اصلاحی بهشمار میروند. از اینرو در تحقیق حاضر بهمنظور توسعه نشانگرهای EST-SSR در مقیاس بالا، از فرآیند سرهمبندی مجموعه خوانشهای کوتاه حاصل از فناوری توالییابی RNA عدس تحت تنش سرما و حالت طبیعی استفاده شد. بهمنظور اعمال تنش سرما، گیاهچههای 21 روزه عدس بهمدت 48 ساعت در معرض دمای 4 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. از نمونههای گیاهی تهیه شده، RNA کل استخراج شد و مورد توالییابی قرار گرفتند. تعداد 8905 مکان ریزماهواره در 7211 یونیژن حاصل از دادههای RNA-seq عدس شناسایی شد که 1293 یونیژن شامل بیش از یک مکان نشانگر SSR بود. فراوانترین نوع نشانگر EST-SSR یافت شده از نوع تک نوکلئوتیدی بود. در این مطالعه موتیفهای A/T، AG/CT و AAG/CTT بهترتیب بیشترین فراوانی را در بین موتیفهای تک، دو و سه نوکلئوتیدی به خود اختصاص دادند. نتایج بلاست یونیژنهای حاوی SSR، نشان داد که 80 درصد از یونیژنها دارای رکورد مشابه در پایگاه پروتئینهای غیرتکراری بودند. تفسیر کارکردی ژنها، حضور یونیژنهای حاوی ریزماهواره را در زیرگروههای مهم پاسخ به تنش سرما نظیر اتصال، سلول و اجزای سلول و متابولیک را نشان داد. همچنین با توجه به نتایج میتوان چنین اظهار نمود که اغلب نشانگرهای شناسایی شده در ژنهایی قرار داشتند که نقش مهمی در پاسخ به تنش سرما دارند و جایگاه احتمالی اغلب آنها نواحی UTR میباشد. از اینرو بررسی بیشتر این نواحی در رونوشت ژنهای کاندید پاسخدهنده به تنش سرما از اهمیت بیشتری برخوردار میباشد.
بیوتکنولوژی بیماریهای گیاهی
اعظم بدر حداد؛ فرهاد نظریان فیروزآبادی؛ احمد اسماعیلی؛ هدایت باقری
دوره 7، شماره 19 ، آبان 1396، ، صفحه 1-13
چکیده
پپتیدهای ضدمیکروبی، مولکولهای قدیمی و حفاظت شده هستند که در مکانیسمهای دفاعی موجودات زنده مانند باکتریها، جانوران و گیاهان دیده میشوند. شناسایی و معرفی پپتیدهای ضدمیکروبی جدید، روشی مقرون به صرفه برای مقابله با میکروبهای بیماریزا و همچنین بهبود مقاومت گونههای گیاهان زراعی با استفاده از تکنولوژی DNA نوترکیب است. به این ...
بیشتر
پپتیدهای ضدمیکروبی، مولکولهای قدیمی و حفاظت شده هستند که در مکانیسمهای دفاعی موجودات زنده مانند باکتریها، جانوران و گیاهان دیده میشوند. شناسایی و معرفی پپتیدهای ضدمیکروبی جدید، روشی مقرون به صرفه برای مقابله با میکروبهای بیماریزا و همچنین بهبود مقاومت گونههای گیاهان زراعی با استفاده از تکنولوژی DNA نوترکیب است. به این منظور یک سازه ژنی حاوی توالی ژن کد کننده پپتید ضدمیکروبی امیگانان (Omiganan) نوتروفیل گاو پس از همسانهسازی به کمک اگروباکتریویوم تومفاشینز به دیسکهای برگی توتون انتقال داده شد. با روش PCR حضور ژن کد کننده پپتید ضدمیکروبی در ژنوم گیاهان تراریخت اثبات و تعداد 6 گیاه تراریخت به همراه شاهد انتخاب شدند. پروتئین کل استخراج و از آن برای کنترل رشد برخی باکتریهای مهم انسانی مثل؛ E.coli ، Staphylococcus aureus و Bacillus cereus و همچنین برخی باکتریهای گیاهی مانند Xanthomonas campestris و Pseudomonas aeruginosa به روش دیسک و تشکیل هاله مهار کننده استفاده شد. نتایج نشان داد که پروتئین کل گیاهان تراریخت در مقایسه با گیاه غیرتراریخت، بهطور معنیداری (05/0P
اصلاح نباتات مولکولی
احمد اسماعیلی؛ بهناز طالبی؛ رضا دریکوند؛ محمدعلی ابراهیمی؛ طهماسب حسینپور
دوره 3، شماره 5 ، اسفند 1392، ، صفحه 103-111
چکیده
در این آزمایش تنوع ژنتیکی 20 ژنوتیپ جو دیم با استفاده از 14 جفت نشانگر ریزماهواره مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از استخراج DNA ژنومی و انجام واکنش زنجیرهای پلیمراز، آغازگرها در مجموع 266 باند چندشکل تولید نمودند که متوسط تعداد باند چندشکل به ازای هر آغازگر 19 بود. میانگین PICبرای کل آغازگرها 6/0 بهدست آمد و بیشترین میزان اطلاعات چندشکلی ...
بیشتر
در این آزمایش تنوع ژنتیکی 20 ژنوتیپ جو دیم با استفاده از 14 جفت نشانگر ریزماهواره مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از استخراج DNA ژنومی و انجام واکنش زنجیرهای پلیمراز، آغازگرها در مجموع 266 باند چندشکل تولید نمودند که متوسط تعداد باند چندشکل به ازای هر آغازگر 19 بود. میانگین PICبرای کل آغازگرها 6/0 بهدست آمد و بیشترین میزان اطلاعات چندشکلی (PIC) مربوط به آغازگرهای Hvm60 و Hvm20 بهترتیب با مقادیر 88/0 و 73/0 و کمترین مقدار آن مربوط به آغازگر Bmac0032 با مقدار 32/0 بود. با محاسبه ضریب تشابه جاکارد، ارزشهای تشابه بین ژنوتیپها دامنهای از 3/0 تا 96/0 را داشتند. بیشترین تشابه ژنتیکی مربوط به ژنوتیپهای شماره 6 (رقم زراعی ایذه) و شماره 5 (لاین امید بخش) با 96/0 بود و کمترین تشابه مربوط به ژنوتیپهای شماره 13 (پوشینهدار و دو ردیفه) و شماره 10 (پوشینهدار و شش ردیفه) با 3/0 بود. در این پژوهش دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهای به روش UPGMA و با استفاده از نرمافزار NTSYS رسم شد. با ترسیم خط برش در فاصله 75/0، ژنوتیپهای مورد مطالعه در 5 گروه اصلی قرار گرفتند. نتایج گروهبندی حاصل از تجزیه مختصات اصلی نسبتاً با گروهبندی تجزیه خوشهای مطابقت داشت. تفکیک بر اساس دادههای مولکولیSSR تا حدودی توانست ژنوتیپهای دو و شش ردیفه و همچنین ژنوتیپهای پوشینهدار و بدونپوشینه را از هم تفکیک نماید. همچنین وجود چند والد مشابه در شجره برخی ژنوتیپها (مثل 3 و 12 و یا 14 و 18) نیز در این گروهبندی تأثیر قابل توجهی داشت. در مجموع این نتایج مطالعه بر روی جو دیم با آغازگرهای SSR، نشان داد که این آغازگرها در گیاه جو کارایی بالایی دارند و نشانگرهای مورد استفاده توانستند تمامی ژنوتیپها را بهخوبی از هم جدا کنند.