بیوتکنولوژی میکروبی در گیاهان زراعی
علی اکبر باباجانپور بورا؛ غلامعلی رنجبر؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده
چکیده
سیانوباکتری‌ها به دلیل تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، و تولید مواد تقویت‌کننده رشد نقش مهمی در بهبود حاصلخیزی خاک و افزایش بهره‌وری محصولات ارگانیک دارند. این تحقیق تأثیر سویه‌های مختلف سیانوباکتری (هشت سویه) بر رشد سه رقم برنج (فجر، روشن و طارم) در مرحله جوانهزنی، بررسی شد. با توجه به فرم ترجیحی جذب نیتروژن در برنج‌های غرقاب (آمونیوم)، ...
بیشتر
سیانوباکتری‌ها به دلیل تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، و تولید مواد تقویت‌کننده رشد نقش مهمی در بهبود حاصلخیزی خاک و افزایش بهره‌وری محصولات ارگانیک دارند. این تحقیق تأثیر سویه‌های مختلف سیانوباکتری (هشت سویه) بر رشد سه رقم برنج (فجر، روشن و طارم) در مرحله جوانهزنی، بررسی شد. با توجه به فرم ترجیحی جذب نیتروژن در برنج‌های غرقاب (آمونیوم)، مطالعه خانواده ژنی انتقال دهنده‌های آمونیوم (AMT) مدنظر قرار گرفت. در این آزمایش اثر سیانوباکتری بر صفت‌های درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، طول ریشه‌چه، نسبت طول ریشه‌چه به ساقه‌چه، وزن خشک تک بوته و وزن تر تک بوته مورد مطالعه معنی‌دار بود. بهبود شاخص‌های جوانهزنی در همکشتی دو رقم پرمحصول روشن و فجر با هشت سویه سیانوباکتر، نسبت به رقم کیفی طارم هاشمی معنی‌دار بود. میزان برون‌ریزش ازت در هر هشت سویه متفاوت بوده و بالاترین میزان برون‌ریزش نیترات و آمونیوم در سویه شماره 7 به ترتیب به مقدار 08/0 و 010/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر مشاهده شد. در بررسی بیوانفورماتیکی، 12 مکان ژنی و 15 ایزوفرم OsAMT در ژنوم گیاه برنج شناسایی شد. بررسی اعضای خانواده ژنی OsAMT در پایگاه‌های اختصاصی دمین نشان داد که همه ژن‌های مورد بررسی (بجز OsAMT 3.4) دارای دمین پروتئینی انتقال‌دهنده آمونیوم می‌باشند. بررسی ساختار ژنی و روابط تکاملی OsAMTها نشان داد، همه OsAMTها در سه گروه طبقه‌بندی‌شده که هر گروه از الگوهای موتیف و ساختارهای اگزون/اینترون مشابه برخوردارند. شناسایی ژن‌های فعال و غیرفعال OsAMT در آنالیز این‌سیلیکو می‌تواند در مطالعات بررسی ژنومیکس عملکردی خانواده ژنی انتقال‌دهنده آمونیوم برنج خصوصاً در شرایط همکشتی با سویه‌های سیانوباکتر راهگشا باشد.
بیوانفورماتیک
سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ سمیرا محمدی؛ اسماعیل بخشنده؛ مارکوس کولمن
چکیده
پروتئین فسفاتازهای (PP2Cs) 2C، نقشی کلیدی در بیان ژن‌های پاسخگو به تنش از موجودات پست پروکاریوتی تا یوکاریوت‌های عالی ایفا می‌نمایند. در این مطالعه، بررسی بیوانفورماتیکی اعضای خانواده ژنی PP2C به منظور شناسایی و تجزیه و تحلیل ژن‌های اورتولوگ مرتبط با تنش در ژنوم گیاه هالوفیت علفی یک‌لپه Aeluropus littoralis انجام شد. در مجموع 34 ژن AlPP2C بر اساس ...
بیشتر
پروتئین فسفاتازهای (PP2Cs) 2C، نقشی کلیدی در بیان ژن‌های پاسخگو به تنش از موجودات پست پروکاریوتی تا یوکاریوت‌های عالی ایفا می‌نمایند. در این مطالعه، بررسی بیوانفورماتیکی اعضای خانواده ژنی PP2C به منظور شناسایی و تجزیه و تحلیل ژن‌های اورتولوگ مرتبط با تنش در ژنوم گیاه هالوفیت علفی یک‌لپه Aeluropus littoralis انجام شد. در مجموع 34 ژن AlPP2C بر اساس ساختار اختصاصی دمین PP2C، در ژنوم این گیاه شناسایی گردید. در درخت فیلوژنتیکی ترسیم شده از پروتئین‌های AlPP2C همراه با پروتئین‌های thaliana Araboidopsis، پروتئین‌های AlPP2C و AtPP2C در ده گروه مختلف بر مبنای همولوژی طبقه‌بندی شدند. تجزیه و تحلیل موتیف‌های حفاظت‌شده پروتئین‌های خانواده AlPP2C نشان داد که گروه‌بندی فیلوژنتیکی از تطابق بالایی با الگوی پراکنش موتیف‌های هر گروه داشت. تجزیه و تحلیل ساختار اگزون - اینترون توالی ژنی نشان داد که اعضای این خانواده به لحاظ آرایش و فراوانی اگزون‌ها از الگوی متفاوتی برخوردارند. شناسایی و طبقه‌بندی عناصر تنظیمی سیس در هشت گروه مختلف صورت گرفت که از مهمترین عناصر سیس مرتبط به تنش می‌توان به موتیف‌های ABRE،MBS ،DRE ، STRE و LTR اشاره نمود. بررسی الگوی ترانسکریپتوم (RNA-Seq) نشان داد که ژن‌های AlPP2C الگوهای بیان متفاوتی در پاسخ به تنش شوری و شرایط بازیابی در دو بافت برگ و ریشه ارائه نمودند که احتمالا بیانگر مسیرهای تنظیمی متفاوت در بیان این ژن‌هاست. الگوی بیان مشاهده شده ژن AlPP2C4 در بافت ریشه، حاکی از تنظیمات بیان بافت - اختصاصی این ژن می‌باشد. این تحقیق با شناسایی ژن‌های اورتولوگ PP2C مرتبط با تنش در گیاه آلورورپوس لیتورالیس، اطلاعات ارزشمندی را برای مطالعات عملکرد ژنی و فرایندهای بیولوژیکی ژن‌های PP2C فراهم می‌آورد.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ سید کمال کاظمی تبار؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
یکی از زیرخانواده‌های ژنی حسگرهای کلسیم، پروتئین‌های شبه‌کالسینئورین B (CBLs) بوده که به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان ثانویه در بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی و عملکردهای مولکولی سلول‌های گیاهی نقش ایفا می‌کنند. در این تحقیق، بررسی گستره ژنومی زیرخانواده ژنی CBL در گیاه کنجد مورد بررسی قرار گرفت. تعداد نه ژن SiCBL در ژنوم کنجد شناسایی ...
بیشتر
یکی از زیرخانواده‌های ژنی حسگرهای کلسیم، پروتئین‌های شبه‌کالسینئورین B (CBLs) بوده که به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان ثانویه در بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی و عملکردهای مولکولی سلول‌های گیاهی نقش ایفا می‌کنند. در این تحقیق، بررسی گستره ژنومی زیرخانواده ژنی CBL در گیاه کنجد مورد بررسی قرار گرفت. تعداد نه ژن SiCBL در ژنوم کنجد شناسایی گردید که بر پایه روابط اورتولوگی با ژن‌های گیاه مدل آرابیدوپسیس، در قالب شش گروه پروتئینی SiCBL1، SiCBL2، SiCBL3، SiCBL4، SiCBL8 و SiCBL10 طبقه‌بندی شدند. وزن مولکولی پروتئین‌های SiCBL در محدوده 4/24 الی 9/37 کیلو دالتون، محدوده pH ایزوالکتریک اسیدی، شاخص ناپایداری 99/33 الی 46/47 درصد و شاخص آلیفاتیک 29/80 الی 89/106 و GRAVY در محدوده 420/0- الی 061/0 متغیر بود. پیش‌بینی تغییرات پس از ترجمه توالی پروتئینی CBL نشان داد موتیف پالمیتوئیلاسیون در همه پروتئین‌های CBL گیاه کنجد مشاهده شد، در حالیکه اکثر آنها فاقد موتیف میریستویلاسیون بودند. در بررسی ساختار ژنی، 11 درصد ژن‌های SiCBL دارای نه اگزون، 11 درصد دارای هشت اگزون و 77 درصد دارای هفت اگزون بودند. تجزیه و تحلیل الگوی RNA-seq زیرخانواده SiCBL تحت تیمار PEG نشان داد اگرچه اعضای این خانواده در دو رقم حساس و متحمل، الگوی بیان به نسبت مشابه‌ای داشتند ولی هر یک از اعضای این خانواده ژنی به‌دلیل انشقاق عملکردی، از الگوی بیان منحصربفردی برخوردار بودند. مطالعات تکمیلی بیان ژن‌های خانواده ژنی SiCBL و SiCIPK تحت تنش‌های غیر زیستی مختلف در تحقیقات آتی می‌تواند در درک مکانیسم تنظیمات بیان ژن‌های مرتبط با مسیر SOS مفید باشد.
بیوانفورماتیک
سمیرا محمدی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ حمید نجفی زرینی؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
MicroRNAها گروه بزرگی از RNAهای کوچک و غیرکدکننده هستند که با برش mRNA مورد هدف و یا مهار ترجمه، بیان این ژن‌ها را تنظیم می‌کنند. خانواده miR164 گیاهی بسیار حفاظت‌شده بوده و از طریق تنظیم ژن‌های NAC مورد هدف خود، در پاسخ گیاهان به تنش‌های غیرزیستی نقش دارند. در مطالعه حاضر، 68 ژن بالقوه کدکننده دمین NAC در Aeluropus littoralis به‌عنوان یک گیاه هالوفیت از ...
بیشتر
MicroRNAها گروه بزرگی از RNAهای کوچک و غیرکدکننده هستند که با برش mRNA مورد هدف و یا مهار ترجمه، بیان این ژن‌ها را تنظیم می‌کنند. خانواده miR164 گیاهی بسیار حفاظت‌شده بوده و از طریق تنظیم ژن‌های NAC مورد هدف خود، در پاسخ گیاهان به تنش‌های غیرزیستی نقش دارند. در مطالعه حاضر، 68 ژن بالقوه کدکننده دمین NAC در Aeluropus littoralis به‌عنوان یک گیاه هالوفیت از خانواده Poaceae شناسایی شد. در میان ژن‌های AlNAC شناسایی شده، 4 ژن به‌عنوان هدف miR164 پیش‌بینی شدند. حفظ‌شدگی بالای جایگاه‌های تششخیص miR164 در ژن‌های AlNAC حاکی از نقش ضروری جایگاه‌های هدف در کارکرد طبیعی این ژن‌ها به‌عنوان عوامل رونویسی می‌باشد. الگوی بیان ژن انتخابی AlNAC1L.1 در پاسخ به تنش‌های شوری و خشکی و فیتوهورمون ABA در بافت‌های برگ، ساقه و ریشه با استفاده از RT-qPCR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ژن AlNAC1L.1 در زمان 6 ساعت بعد از اعمال تنش در تمامی بافت‌ها کاهش بیان نشان می‌دهد. در بین تیمارها، تیمار سدیم‌کلرید 600 میلی‌مولار بیان AlNAC1L.1 را در بافت‌های برگ، ساقه و ریشه به ترتیب حدود 217- ، 26- و 9- برابر کاهش داد. بنابراین، AlNAC1L.1 به‌عنوان ارتولوگ ژن OMTN6 (ژن NAC هدف miR164 در برنج) می‌تواند نقش تنظیم‌کننده منفی در پاسخ به تیمارهای شوری، خشکی و ABA ایفا نماید. این نتایج نشان داد که کارکرد برخی از پروتئین‌های NAC می‌تواند در بین گونه‌ها حفاظت‌شده باشد. در مجموع، این یافته‌ها منبع مفیدی برای تجزیه و تحلیل بیشتر میان‌کنش‌های بین ژن‌های NAC و خانواده miR164 در پاسخ به تنش‌های غیرزیستی فراهم آورده است.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
پروتئین‌های شبه‌کالسینئورین B (CBL) یکی از اجزای کلیدی حسگرهای کلسیم بوده که در فرایندهای مختلف رشد و نموی و همچنین تنش‌های محیطی مشارکت دارند. در این تحقیق به دلیل نقش و کارکرد ژن‌های CBL در هدایت پیام در تنش‌های غیرزیستی و زیستی، شناسایی عناصر سیس این خانواده ژنی در گیاهان Oryza sativa (OsCBL)، Arabidopsis thaliana (AtCBL) و A. littoralis (AlCBL) مدنظر قرار گرفت. ...
بیشتر
پروتئین‌های شبه‌کالسینئورین B (CBL) یکی از اجزای کلیدی حسگرهای کلسیم بوده که در فرایندهای مختلف رشد و نموی و همچنین تنش‌های محیطی مشارکت دارند. در این تحقیق به دلیل نقش و کارکرد ژن‌های CBL در هدایت پیام در تنش‌های غیرزیستی و زیستی، شناسایی عناصر سیس این خانواده ژنی در گیاهان Oryza sativa (OsCBL)، Arabidopsis thaliana (AtCBL) و A. littoralis (AlCBL) مدنظر قرار گرفت. در مکان‌یابی ده ژن AtCBL، ده ژن OsCBL و شش ژن AlCBL، پروتئین‌های AtCBL4، AtCBL10، AlCBL4.2، AlCBL4.3 و AlCBL10 در غشای پلاسمایی قرار گرفتند. بر اساس درخت فیلوژنتیکی، 26 ژن CBL مورد بررسی به دو گروه اصلی تقسیم شدند به نحوی‌که تقریبا همه CBLها در مجاورت با ژن‌های ارتولوگشان طبقه‌بندی شدند. در بررسی مقایسه‌ای ساختار ژنی خانواده ژنی CBLها مشاهده گردید که حدود 66 درصد ژن‌های AlCBL، 60 درصد ژن‌های AtCBL و 80 درصد ژن‌های OsCBL دارای هشت اگزون و هفت اینترون بودند. شناسایی و طبقه‌بندی عناصر تنظیمی سیس در هشت گروه مختلف صورت گرفت که از مهمترین عناصر سیس مرتبط به تنش می‌توان به موتیف‌های ABRE، ARE، موتیف-GC،MBS ، DRE، STRE و LTR اشاره نمود. تنوع مشاهده شده در بیان اعضای خانواده ژنی به‌دلیل وجود مکانیسم‌های تنظیمی متفاوت در تنظیمات بیان این ژن‌ها بوده که به دلیل وجود عناصر تنظیمی اختصاصی بافت و اختصاصی تنش در پروموتر اعضای این خانواده است. بررسی عملکردی ژن AlCBL4.2 به دلیل دارا بودن شش موتیف as-1 با توجه به ماهیت بیان اختصاصی و بیان افزاینده این موتیف می‌تواند اطلاعات با اهمیتی را در خصوص فرایندهای تنظیمی این ژن ارائه نماید.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
پروتئین کیناز وابسته به کلسیم (CPK) به عنوان عضوی از ابرخانواده کینازهای Ser/Thr، نقشی حیاتی در پاسخ و سازگاری به تنش دارد. گیاه هالوفیت، Aeluropus littoralis، به عنوان یک مدل ارزشمند برای بهبود منابع ژنتیکی گیاهان زراعی و تحقیقات ژنومیکس تنش مورد توجه می‌باشد. به منظور شناسایی خانواده ژنی CPK در گیاه آلوروپوس لیتورالیس (AlCPK)، از داده‌های ژنومی ...
بیشتر
پروتئین کیناز وابسته به کلسیم (CPK) به عنوان عضوی از ابرخانواده کینازهای Ser/Thr، نقشی حیاتی در پاسخ و سازگاری به تنش دارد. گیاه هالوفیت، Aeluropus littoralis، به عنوان یک مدل ارزشمند برای بهبود منابع ژنتیکی گیاهان زراعی و تحقیقات ژنومیکس تنش مورد توجه می‌باشد. به منظور شناسایی خانواده ژنی CPK در گیاه آلوروپوس لیتورالیس (AlCPK)، از داده‌های ژنومی برای تجزیه و تحلیل روابط فیلوژنتیک، ساختار اگزون/ اینترون، سازماندهی موتیف‌ها/ دامنه‌ها و پیش‌بینی شبکه‌های برهم‌کنش پروتئین- پروتئین استفاده شد. 14 ژن AlCPK در این گیاه شناسایی شد که از همولوژی بالایی با نه ژن آرابیدوپسیس تالیانا برخوردار بودند. بررسی اعضای خانواده ژنی AlCPK در پایگاه‌های اختصاصی دمین نشان داد که همه ژن‌های مورد بررسی (به‌جز AlCPK29.2) با توجه به دارا بودن چند دمین EF-hand و Kinase به خانواده ژنی CPK تعلق دارند. پروتئین AlCPK29.2 دارای کمترین وزن مولکولی و شاخص آلیفاتیک، بیشترین شاخص ناپایداری و هیدروپاتی در بین پروتئین‌های مورد بررسی بوده است. تجزیه و تحلیل ساختار ژنی نشان داد که بیشتر AlCPKها ( 8/69 %) بیش از هفت اگزون برخوردارند. پروتئین AlCPK8 دارای دو موتیف میریستویلاسیون و دو موتیف پالمیتوئیلاسیون بود، پروتئین CPK34.1 فاقد موتیف میریستویلاسیون و پالمیتوئیلاسیون و پروتئین AlCPK5.1 دارای سه موتیف پالمیتوئیلاسیون می‌باشد. بیان مقایسه‌ای 34 عضو خانواده ژنی AtCPK در پنج تنش غیرزنده نشان داد که اعضای خانواده ژنی در سطوح مختلف کنترل و تنش از بیان متفاوتی برخوردار بودند که می‌تواند دلیلی بر بیان بافت- اختصاصی و البته تنش- اختصاصی اعضای این خانواده باشد. ژن ABF4 به عنوان یکی از اجزای پیام‌رسان ABA، در بررسی تعاملات پروتئین-پروتئین اعضای خانواده AlCPK شناسایی گردید. نتایج این تحقیق می‌تواند در مطالعات بیان ژن‌های AlCIPK تحت تنش‌های غیرزیستی مختلف به منظور شناسایی عملکردها و سازکارهای پاسخ به تنش سودمند باشد.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
پروتئین‌های شبه‌کالسینئورین B (CBLs) به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان ثانویه زیرخانواده گروه حسگرهای کلسیم بوده، و در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و رشد و نمو گیاهان نقش مهمی دارند. در این مطالعه به منظور بررسی این‌سیلیکو و مقایسه خصوصیات پروتئین‌های دخیل در پیام رسانی کلسیم در گیاهان شورپسند و شیرین‌پسند، اعضای زیرخانواده ژنی CBL ...
بیشتر
پروتئین‌های شبه‌کالسینئورین B (CBLs) به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان ثانویه زیرخانواده گروه حسگرهای کلسیم بوده، و در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و رشد و نمو گیاهان نقش مهمی دارند. در این مطالعه به منظور بررسی این‌سیلیکو و مقایسه خصوصیات پروتئین‌های دخیل در پیام رسانی کلسیم در گیاهان شورپسند و شیرین‌پسند، اعضای زیرخانواده ژنی CBL در دو گیاه آلوروپوس لیتورالیس و آرابیدوپسیس تالیانا مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس همولوژی توالی و روابط اورتولوژی با ژن‌های آرابیدوپسیس، شش ژن شناسایی شده در ژنوم آلوروپوس در قالب سه گروه پروتئینی AlCBL4، AlCBL2 وAlCBL10 دسته‌بندی شدند. بررسی خانواده ژنی AlCBL بر مبنای همردیفی چندگانه در گیاه آلوروپوس لیتورالیس موید حضور چهار دمین EF-hand در تمام این ژن‌ها بوده که ساختاری را برای اتصال یون کلسیم فراهم مینماید. شباهت بالای خصوصیات فیزیکوشیمیایی اکثر پروتئین‌های آلوروپوس به آرابیدوپسیس و داشتن رابطه قوی اورتولوژی با یکدیگر ممکن است دلالت بر محفوظ ماندن کارکرد و عملکرد این ژن‌ها در فرایند تکاملی بوده باشد. تجزیه و تحلیل الگوهای بیانی AtCBLs در اندام‌های مختلف و تحت تنش‌های غیر زنده مختلف نشان داد به دلیل انشقاق عملکردی و ساختاری، این ژن‌ها از الگوی بیان منحصربفردی برخوردارند. الگوی بیانی متفاوت در داده‌های ترانسکریپتوم AlCBLs نیز دلیلی بر الگوی عملکردی متفاوت این ژن‌هاست. نتایج بدست آمده در این تحقیق می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد نقش این خانواده ژنی و سازوکار‌های عملکردی آنها در تحمل به تنش‌های غیر زیستی برای مطالعات آتی مهیا سازد.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
مریم چاله کائی؛ علی دهستانی؛ علیرضا عباسی؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
در این پژوهش نوع و فراوانی عناصر تنظیمی در نواحی پروموتری خانواده ژنی DVL در گیاه آلوروپوس لیتورالیس مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین بیان ژن AlDVL8 به‌عنوان یکی از اعضای این خانواده تحت تیمار تنش شوری، هورمون‌های اسید‌سالیسیلیک، اسید‌‌جیبرلیک و سیتوکینین اندازه‌گیری شد. نتایج بررسی پروموتری حاکی از آن بود که این خانواده ژنی عناصر ...
بیشتر
در این پژوهش نوع و فراوانی عناصر تنظیمی در نواحی پروموتری خانواده ژنی DVL در گیاه آلوروپوس لیتورالیس مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین بیان ژن AlDVL8 به‌عنوان یکی از اعضای این خانواده تحت تیمار تنش شوری، هورمون‌های اسید‌سالیسیلیک، اسید‌‌جیبرلیک و سیتوکینین اندازه‌گیری شد. نتایج بررسی پروموتری حاکی از آن بود که این خانواده ژنی عناصر تنظیمی متفاوتی برای پاسخ به انواع تنش‌ها و هورمون‌ها دارا می‌باشد. برخی از این عناصر تنظیمی در ناحیه پروموتری تمامی ژن‌ها موجودند که احتمالاً بیانگر نقش عمومی DVLها است. همچنین، گروهی از عناصر تنظیمی تنها در ناحیه پروموتری بعضی از ژن‌ها موجودند که می‌توانند مرتبط با فعالیت اختصاصی آنها باشند. تیمارهای اعمال شده به غیر از سیتوکینین سبب افزایش بیان ژن در اندام‌هوایی در زمان‌های 3، 12 و 24 ساعت و کاهش بیان در زمان 6 ساعت پس از اعمال تنش شد. تیمار سیتوکینین در همه زمان‌ها بیان ژن را در اندام هوایی افزایش داد. در بافت ریشه تقریباً روند معکوس بیان ژن دیده شد، به صورتی که در زمان 6 ساعت افزایش بیان ژن و در زمان 12 و 24 ساعت کاهش بیان در تمامی تیمارها مشاهده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بیان ژن AlDVL8 در اندام هوایی و زمینی با تیمارهای آزمایشی القا شد و بیان آن در دو بافت به‌صورت معکوس بود. با توجه به تغییرات هورمون‌ها طی تنش و القای بیان این خانواده ژنی و وجود عناصر پاسخدهنده به تنش در نواحی پروموتری این ژن‌ها، این خانواده ژنی می‌تواند به‌عنوان کاندیدی برای تحمل به تنش‌ها پیشنهاد گردد.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
بهناز دولت آبادی؛ غلامعلی رنجبر؛ حمید نجفی زرینی؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
دهیدرینها (DHNs) متعلق به گروه دوم پروتئین‌های LEA می‌باشند که اعضای آن در اواخر دوره جنینزایی در بذر و در پاسخ به تنش‌های غیرزیستی مانند شوری، خشکی و سرما در بافت رویشی تجمع مییابند. این پروتئین‌ها بر اساس توالی و تعداد قطعات K (لیزین)، S (سرین) و Y (تیروزین) به پنج زیرگروه SKn، YnSKn، KnS، Kn و YnKn طبقه‌بندی میشوند. در این مطالعه، 5 ژن کدکننده ...
بیشتر
دهیدرینها (DHNs) متعلق به گروه دوم پروتئین‌های LEA می‌باشند که اعضای آن در اواخر دوره جنینزایی در بذر و در پاسخ به تنش‌های غیرزیستی مانند شوری، خشکی و سرما در بافت رویشی تجمع مییابند. این پروتئین‌ها بر اساس توالی و تعداد قطعات K (لیزین)، S (سرین) و Y (تیروزین) به پنج زیرگروه SKn، YnSKn، KnS، Kn و YnKn طبقه‌بندی میشوند. در این مطالعه، 5 ژن کدکننده پروتئین دهیدرین (DHN) در ژنوم آلوروپوس لیتورالیس (Aeluropus littoralis) به‌عنوان یک گیاه هالوفیت متعلق به خانواده گندمیان شناسایی و خصوصیات فیزیکوشیمیایی، جایگاه سلولی، موتیف‌های حفاظت‌شده و ساختار ژنی آنها تعیین و روابط تکاملی بین این پروتئین‌ها در سایر گونه‌ها نیز مدنظر قرار گرفت. پروتئین‌های AlDHN بر اساس دامنه‌های بسیار حفاظت‌شده K، S و Y در زیرگروه YnSKn قرار گرفتند. الگوی بیان ژن AlDHN.5 به‌عنوان همولوگ ژن RAB18 ارابیدوپسیس (AT5G66400) در دو بافت برگ و ریشه تحت تنش‌های شوری، خشکی، سرما و تیمار آبسیزیک اسید، مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز الگوی بیان این ژن در دو بافت برگ و ریشه نشان داد که این ژن در تنش‌های شوری، خشکی، سرما و هورمون ABA در بافت برگ در مقایسه با ریشه بیشتر بیان می‌شود. این نتایج، نشان‌دهنده نقش مهم دهیدرینها، در پاسخ به تنش‌های غیر زیستی می‌باشد. این مطالعه پایه و اساس مطالعات بیشتر در مورد تنظیم بیان این ژن‌ها در شرایط مختلف محیطی می‌باشد.
بیوانفورماتیک
سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ سمیرا محمدی
چکیده
تنش شوری یکی از تنش‌های غیرزیستی محدودکننده رشد و نمو گیاهان می‌باشد. عامل پاسخدهنده به اتیلن (ERF) خانواده ای از عوامل رونویسی دخیل در رشد و نمو گیاهان و نیز پاسخدهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی بوده و با توجه به اهمیت این خانواده در پاسخ به تنش شوری، در این تحقیق شناسایی ژن‌های این خانواده در گیاه شورزیست چمن شور آلوروپوس لیتورالیس ...
بیشتر
تنش شوری یکی از تنش‌های غیرزیستی محدودکننده رشد و نمو گیاهان می‌باشد. عامل پاسخدهنده به اتیلن (ERF) خانواده ای از عوامل رونویسی دخیل در رشد و نمو گیاهان و نیز پاسخدهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی بوده و با توجه به اهمیت این خانواده در پاسخ به تنش شوری، در این تحقیق شناسایی ژن‌های این خانواده در گیاه شورزیست چمن شور آلوروپوس لیتورالیس (Aeluropus littoralis) مدنظر قرار گرفت. در مجموع، 36 ژن غیر تکراری ERF در ژنوم آلوروپوس لیتورالیس شناسایی شد. ترسیم درخت فیلوژنتیک بر مبنای همولوژی با گیاه آرابیدوپسیس، خانواده ژنی AlERF را به شش گروه مشخص (B1 تا B6) طبقه‌بندی نمود. تجزیه و تحلیل ساختار ژنی نشان داد که تعداد اینترون در ژن‌های AlERF بین صفر تا دو متغیر بود. تجزیه و تحلیل موتیف‌های حفاظت‌شده و جستجوی دمین در توالی‌های پروتئینی AlERF نشان داد از ده موتیف شناسایی شده، تنها موتیف‌های یک و دو در ساختار دمین AP2/ERF مشارکت دارند. بر اساس داده‌های ترانسکریپتوم و نمودار Heatmap، ژن AlERF6.3 ببیشترین بیان را در شرایط تنش شوری در بافت ریشه نشان داد و بیشترین کاهش بیان نیز در ژن AlERF6.7 در شرایط بازیابی در بافت برگی مشاهده شد. این الگوی متفاوت بیان ژن‌ها در بافت‌های برگ و ریشه در مواجهه با تنش شوری، حاکی از وجود مکانیسم‌های تنظیمی متفاوت در بیان این ژن‌ها می‌باشد. نتایج این مطالعه به‌عنوان اولین گزارش در مورد خانواده ژنی ERF در آلوروپوس لیتورالیس، اطلاعات پایه‌ای را برای مطالعات بیشتر در مورد خصوصیات کارکردی ژن‌های AlERF فراهم مینماید.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ مارکوس کولمن
چکیده
یکی از راهبردهای متداول جهت پیش‌بینی عملکرد ژن‌ها، تجزیه و تحلیل گستره ژنومی و شناسایی خوشه‌های ارتولوگ و پارالوگ در گونه‌های مختلف می‌باشد. با توجه به اهمیت ژن‌های پارالوگ در سازگاری یک گونه به شرایط خاص محیطی، در این تحقیق شناسایی ژن‌های پارالوگ در گیاه هالوفیت آلوروپوس لیتورالیس مدنظر قرار گرفت. بدین منظور پروتئوم این گیاه ...
بیشتر
یکی از راهبردهای متداول جهت پیش‌بینی عملکرد ژن‌ها، تجزیه و تحلیل گستره ژنومی و شناسایی خوشه‌های ارتولوگ و پارالوگ در گونه‌های مختلف می‌باشد. با توجه به اهمیت ژن‌های پارالوگ در سازگاری یک گونه به شرایط خاص محیطی، در این تحقیق شناسایی ژن‌های پارالوگ در گیاه هالوفیت آلوروپوس لیتورالیس مدنظر قرار گرفت. بدین منظور پروتئوم این گیاه با برخی از گیاهان تیره گندمیان نظیر برنج، چمن‌جاوری و سورگوم در گستره ژنومی مقایسه شد. بر مبنای آنالیز OrthoMCL، بررسی مقایسه‌ای تعداد 15916 ژن آلوروپوس با توالی پروتئوم دیگر گیاهان، منجر به شناسایی بیش از 10312 گروه ژنی اورتولوگ گردید که در همه گونه‌های مورد بررسی مشترک بوده، در حالیکه70 گروه ژنی پارالوگ به گیاه آلوروپوس اختصاص پیدا نمود. مستندسازی این خوشه‌ها بر مبنای ژن‌انتولوژی حاکی از کارکرد آنها در مسیرهای مهم زیستی نظیر فرایندهای سلولی، فرایندهای متابولیکی DNA، سازماندهی کروماتین، پاسخ به محرک‌های محیطی، رشد و چرخه سلولی بوده است. بررسی بزرگترین گروه این مجموعه، منجر به شناسایی خانواده‌ای از پلی‌پپتیدهای کوچک با اندازه 72-39 اسید آمینه به نام DEVIL (DVL) گردید. بررسی موتیف‌های این گروه ژنی نشان داد 3 موتیف مختلف با مجموع 10 جایگاه در این گروه پروتئینی وجود دارد. نمودار Heatmap بر مبنای آنالیز ترانسکریپتوم نشان داد، الگوی متنوعی از بیان ژن در خانواده ژنی DVL وجود داشته که گواهی بر بازآرایی وظایف این ژن‌ها در فرایندهای زیستی و کارکردهای مولکولی سلول می‌باشد. بررسی عملکردی پپتیدهای فیتوهورمونی AlDVL در مطالعات آتی می‌تواند به شناسایی نقش احتمالی آنها در مکانیسم‌های دخیل در تحمل به تنش خشکی و شوری سودمند باشد.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ حمیدرضا قربانی؛ مارکوس کولمن
چکیده
تحلیل داده‌های زیستی نقش مهمی در بررسی ژن‌ها در پاسخ به تنش‌ها دارد. هالوفیت Aeluropus littoralis، منبع ژنتیکی ارزشمندی در شناسایی ژن‌های دخیل در تحمل گیاه به تنش‌ها می‌باشد. در مطالعه حاضر، ژن فسفوگلیسرات دهیدروژناز (PGDH) به عنوان اولین آنزیم مؤثر در تولید سرین، بر اساس توالی EST ثبت شده از گیاه آلوروپوس در شرایط تنش شوری و با استفاده از روش ...
بیشتر
تحلیل داده‌های زیستی نقش مهمی در بررسی ژن‌ها در پاسخ به تنش‌ها دارد. هالوفیت Aeluropus littoralis، منبع ژنتیکی ارزشمندی در شناسایی ژن‌های دخیل در تحمل گیاه به تنش‌ها می‌باشد. در مطالعه حاضر، ژن فسفوگلیسرات دهیدروژناز (PGDH) به عنوان اولین آنزیم مؤثر در تولید سرین، بر اساس توالی EST ثبت شده از گیاه آلوروپوس در شرایط تنش شوری و با استفاده از روش RLM-RACE جداسازی شد. با همپوشانی توالی ناحیه َ3 و EST، قطعه‌ای به طول bp 1506 شامل ناحیه ORF به طول 1268 و ناحیه 3UTR به طول 238 نوکلئوتید بدست آمد. بررسی فیلوژنتیکی AlPGDH با دیگر ژن‌های اورتولوگ در گیاهان مختلف انجام و همولوگ‌های ژن PGDH شناسایی شد. درخت فیلوژنتیکی بیانگر قرابت بالای ژن AlPGDH با گیاهان تک‌لپه و خانواده غلات مانند سورگوم، ارزن دم‌روباهی و برنج بود. بررسی شبکه هم‌بیانی ژن AtPGDH، بیانگر نقش مؤثر ژن PGDH در مسیرهای بیوسنتزی از جمله تولید آمینو اسیدها، تولید متابولیت‌های ثانویه و مسیر متابولیسم گلایسین، سرین و ترئونین بوده و آنالیز بیانی این‌سیلیکو آن نیز حاکی از افزایش بیان ژن AtPGDH در تنش‌های مختلف می‌باشد. بررسی فنوتیپی جهش‌یافته خاموش شده (آرابیدوپسیس) این ژن در تنش‌های کلرید سدیم و PEG حاکی از کاهش شدید خصوصیات رشدی گیاهان جهش‌یافته نسبت به کنترل بود که می‌تواند تأییدی بر نقش ژن در تنظیمات پاسخ به تنش‌های شوری و خشکی باشد. یافته‌های این تحقیق، خصوصیات عملکردی ژن PGDH، تغییرات فنوتیپی گیاهان جهش‌یافته pgdh در مواجهه با تنش شوری و خشکی و نقش احتمالی آن را در افزایش تحمل گیاه به تنش‌ها ارائه مینماید.
اصلاح نباتات مولکولی
سحر فرجی؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ حمید نجفی زرینی؛ غلامعلی رنجبر
دوره 6، شماره 4 ، اسفند 1396، ، صفحه 13-27
چکیده
شوری، یکی از خطرناک ترین عوامل محیطی محدودکننده تولید در گیاهان زراعی است، به‌طوری‌که به واسطه متوقف کردن مکانیسم‌های مختلف گیاه، شرایط را برای حیات آن دشوار می‌‌سازد و در نهایت منجر به مرگ آن می‌شود. ژن‌ها به جهت ایجاد پاسخ‌های مقاومتی به تنش در مسیرهای مختلف فیزیولوژیکی دارای اهمیت فراوان می‌باشند. ژن رمزدهنده پروتئین‌های ...
بیشتر
شوری، یکی از خطرناک ترین عوامل محیطی محدودکننده تولید در گیاهان زراعی است، به‌طوری‌که به واسطه متوقف کردن مکانیسم‌های مختلف گیاه، شرایط را برای حیات آن دشوار می‌‌سازد و در نهایت منجر به مرگ آن می‌شود. ژن‌ها به جهت ایجاد پاسخ‌های مقاومتی به تنش در مسیرهای مختلف فیزیولوژیکی دارای اهمیت فراوان می‌باشند. ژن رمزدهنده پروتئین‌های Chromodomain Helicase DNA (PICKLE, PKL) از این قبیل می‌باشد که بیان سایر ژن‌های عامل مقاومت را تنظیم می‌کند. مطالعه ژنتیکی رونوشت‌ها در هالوفیت Aeluropus littoralis، به عنوان یک منبع ژنتیکی بسیار با ارزش، زمینه‌ای را برای بهبود ژنتیکی گیاهان حساس به شوری فراهم می‌کند. از این رو در مطالعه حاضر، خصوصیات بیوشیمیایی، دومین‌های عملکردی، روابط فیلوژنتیکی، و نیز عناصر تنظیمی cis موجود در ناحیه پروموتر توالی کاندید با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی بررسی شدند. نتایج نشان دادند که ژن مذکور احتمالاً در مکانیسم‌های عامل مقاومت به شرایط محرک محیطی نقش مهمی را ایفا مینماید. برای بررسی بیشتر این موضوع، آزمون بیان ژن کاندید نیز، در پاسخ به شرایط نرمال، تنش شوری و ریکاوری به روش qReal-Time PCR انجام پذیرفت. نتایج حاصل از بررسی تعداد رونوشت‌های mRNA ژن مورد نظر، تحت شرایط تنش شوری و ریکاوری در بافت‌های مختلف گیاه A. littoralis، نیز تاییدکننده این مطلب بود. بنابراین انجام مطالعات بیشتر در زمینه ژن PKL در گیاهان می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را جهت درک هرچه بیشتر مکانیسم‌های پاسخ به تنش فراهم آورد.
