اصلاح نباتات مولکولی
سحر قهرمانی قهرمانلو؛ رضا درویش زاده
چکیده
ذرت بعد از گندم و برنج جزو سومین غله مهم در سراسر جهان بوده و یک دانه اصلی برای بسیاری از مردمان در آفریقا، آمریکای لاتین و آسیا به حساب می‌آید. اطلاع از نحوه عمل و میزان اثر ژن‌ها یکی از ضرورت‌ها جهت دست‌یابی به ارقام با بازدهی بالاست. در این راستا فن‌آوری نشانگرهای مولکولی نیاز به اطلاع از شجره ژنوتیپ‌ها جهت برآورد ماتریس خویشاوندی ...
بیشتر
ذرت بعد از گندم و برنج جزو سومین غله مهم در سراسر جهان بوده و یک دانه اصلی برای بسیاری از مردمان در آفریقا، آمریکای لاتین و آسیا به حساب می‌آید. اطلاع از نحوه عمل و میزان اثر ژن‌ها یکی از ضرورت‌ها جهت دست‌یابی به ارقام با بازدهی بالاست. در این راستا فن‌آوری نشانگرهای مولکولی نیاز به اطلاع از شجره ژنوتیپ‌ها جهت برآورد ماتریس خویشاوندی لازم برای برآورد ارزش‌های اصلاحی ژنوتیپ‌ها را برطرف نموده است. در این پژوهش، تعداد 97 ژنوتیپ ذرت در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با شش تکرار به لحاظ 17 صفات مختلف زراعی ارزیابی شدند. در آزمایش مولکولی پروفیل مولکولی ژنوتیپ‌ها با استفاده از 28 جفت ترکیب آغازگری چندشکلی در تکثیر بین رتروترنسپوزون‌ها (IRAP) و چندشکلی در تکثیر بین ریزماهواره و رتروترنسپوزون (REMAP) تهیه شد. ارزش اصلاحی ژنوتیپ‌ها در ارتباط با هر یک از صفات موردمطالعه به روش بهترین پیش‌بینی نا اریب خطی (BLUP) در قالب مدل خطی مخلوط (MLM) با بهره‌مندی از ماتریس خویشاوندی یا Kinship محاسبه شده بر اساس دادههای مولکولی، برآورد شد. با در نظر گرفتن مجموع ارزش‌های اصلاحی برآورد شده برای صفات موردمطالعه، ژنوتیپ‌هایP3L11 ، P10L9، P9L6، P19L5 Kahia و (Paternal)OH43/1042 بالاترین رتبه را داشتند. ارزش اصلاحی مثبت نشان می‌دهد این ژنوتیپ‌ها بیشترین توان در انتقال ارزش صفات به نسل بعد را دارند. ژنوتیپ P14L2 با دارا بودن ارزش اصلاحی مثبت و بالا برای صفات طول برگ، نسبت سطح برگ، وزن چوب‌بلال و شاخص سطح برگ و ژنوتیپ P16L6 Kahia با داشتن ارزش اصلاحی مثبت و بالا برای صفات ارتفاع بوته تا بلال، طول چوب‌بلال و وزن دانه در بوته می‌توانند به‌عنوان والدین مطلوب برای اصلاح این صفات در برنامه‌های به‌نژادی ذرت معرفی شوند.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
خسرو مفاخری؛ مصطفی ولی زاده؛ سیدابوالقاسم محمدی
چکیده
تنش‌های غیر زنده به‌خصوص تنش کم‌آبی در گیاهان باعث ایجاد تنش اکسایشی و تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) و در نتیجه آسیب جدی به DNA، پروتئین و ساختار درونی گیاهان می‌شوند. گیاهان به‌منظور مقابله با این تنش‌ها دارای مکانیسم‌ها و سیستم‌های دفاع آنزیمی و غیر آنزیمی هستند. هم اکنون باتوجه به تغییرات اقلیمی، تنش کم‌آبی یکی از مشکلات اصلی ...
بیشتر
تنش‌های غیر زنده به‌خصوص تنش کم‌آبی در گیاهان باعث ایجاد تنش اکسایشی و تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) و در نتیجه آسیب جدی به DNA، پروتئین و ساختار درونی گیاهان می‌شوند. گیاهان به‌منظور مقابله با این تنش‌ها دارای مکانیسم‌ها و سیستم‌های دفاع آنزیمی و غیر آنزیمی هستند. هم اکنون باتوجه به تغییرات اقلیمی، تنش کم‌آبی یکی از مشکلات اصلی تولید در بخش کشاورزی است. باتوجه به اهمیت مطالعات مولکولی و پاسخ‌های مولکولی و آنزیمی گیاهان تحت شرایط تنش‌های غیر زنده، بیان نسبی ژن‌های کاتالاز و DREB-2 با تکنیک واکنش زنجیره‌ای پلیمراز زمان واقعی (Real Time-PCR) و فعالیت آنزیمی کاتالاز در دو ژنوتیپ SC706 و SC260 ذرت تحت تنش کم‌آبی موردمطالعه قرار گرفته است. آزمایش در شرایط مزرعه‌ای و به‌صورت اسپلیت‌پلات در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار و در سه شرایط آبیاری نرمال، تنش ملایم و تنش شدید کم‌آبی اجرا شد. نتایج آنالیز بیان نسبی ژن‌ها اختلاف معنی‌داری بین تیمارها را نشان داد به‌صورتی‌که با افزایش شدت تنش کم‌آبی نسبت به آبیاری نرمال بر میزان فعالیت آنزیمی و بیان نسبی ژن‌های مورد بررسی افزوده شد. تحت تنش کم‌آبی شدید و ملایم نسبت به آبیاری نرمال ژن DREB-2 به‌ترتیب با 690 و 211 درصد بیشترین درصد افزایش را نشان دادند. در این مطالعه براساس فعالیت آنزیم کاتالاز و میزان بیان ژن‌های CAT، DREB-2 ژنوتیپ SC706 نسبت به SC260 از عملکرد بالاتر، رفتار فیزیولوژیکی-مولکولی مناسب‌تر و بیان بیشتر ژن‌ها برخوردار بودند که نشان دهنده تحمل بیشتر ژنوتیپ SC706 نسبت بهSC260 تحت شرایط تنش‌های اعمال شده در این بررسی می‌باشد که می‌توان از این نتایج در برنامه‌های به‌نژادی مولکولی ذرت بهره گرفت.
اصلاح نباتات مولکولی
مرجان جنت دوست؛ رضا درویش زاده؛ ستار طهماسبی انفرادی؛ مریم منزه
چکیده
شوری یک تنش اصلی غیر زیستی محدودکننده رشد و بهره‌وری گیاهان در بسیاری از مناطق جهان است که به دلیل افزایش استفاده از آب بی-کیفیت برای آبیاری و شوری خاک ایجاد می‌شود. سازگاری یا تحمل گیاه به تنش شوری شامل تغییر فرآیندهای فیزیولوژیکی و مسیرهای متابولیکی و فعال‌سازی شبکه‌های مولکولی یا ژنی است. در این مطالعه از الکتروفو دوبعدی برای ...
بیشتر
شوری یک تنش اصلی غیر زیستی محدودکننده رشد و بهره‌وری گیاهان در بسیاری از مناطق جهان است که به دلیل افزایش استفاده از آب بی-کیفیت برای آبیاری و شوری خاک ایجاد می‌شود. سازگاری یا تحمل گیاه به تنش شوری شامل تغییر فرآیندهای فیزیولوژیکی و مسیرهای متابولیکی و فعال‌سازی شبکه‌های مولکولی یا ژنی است. در این مطالعه از الکتروفو دوبعدی برای شناسایی پروتئین‌های پاسخ‌دهنده به تنش شوری در ذرت استفاده شد. دو لاین ذرت با واکنش متفاوت به تنش شوری R10 (متحمل) و S46 (حساس) انتخاب شدند. در مرحله هشت برگی، تیمار شوری 8 دسی‌زیمنس بر متر بر گیاهان به مدت 20 روز اعمال شد و سپس پروتئین‌های برگ، استخراج گردید. لکه‌هایی با بیش از 5/1 برابر افزایش یا کاهش بیان جدا گردیدند و توسط دستگاه طیف‌سنجی جرمی شناسایی و تعیین توالی شدند. طبقه‌بندی عملکردی لکه‌های پروتئینی هر لاین بعد از MS/MS نشان داد که پروتئین‌های متفاوت بیان شده دارای فعالیت‌های متابولیکی مختلفی هستند. در لاین متحمل R10 تعداد پنج لکه افزایش بیان نشان داد که شامل پروتئین‌های Pyruvate orthophosphate dikinase، ATP synthase subunit beta، Germin-like protein،Chlorophyll a-b binding protein ، Triosephosphate isomerase و 40S ribosomal protein می‌باشند. همچنین در لاین حساس S46 یک لکه افزایش بیان نشان داد که شامل پروتئین Proteasome subunit beta می‌باشد و دو لکه-کاهش بیان نشان دادند که شامل پروتئین‌های Chlorophyll a-b binding protein و Ribulose bisphosphate carboxylase small chain می‌باشند. پروتئین‌های شناسایی شده در این مطالعه و مسیرهای بیوشیمیایی احتمالی مرتبط، اطلاعات جدیدی را در پاسخ لاین-های ذرت (R10 و S46) به تنش شوری ارائه می‌دهند.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
زهرا ابراهیمی پور؛ رضا درویش زاده؛ سرور ارژنگ
چکیده
غلظت بالای نمک در آب و خاک یکی از عمده‌ترین عوامل محدود کننده رشد و تولید گیاهان در سراسر جهان است. در این مطالعه، میزان نشت یونی و تغییرات بیان نسبی ژن‌های SOS1، P5CS1 و PMP3-6 در ریشه و برگ لاین‌های متحمل و حساس ذرت تحت شرایط نرمال و تنش شوری dS/m8، در زمان‌های 24 ساعت (کوتاه مدت) و 7 روز (بلند مدت) بعد از اعمال تنش در قالب طرح کاملاً تصادفی با ...
بیشتر
غلظت بالای نمک در آب و خاک یکی از عمده‌ترین عوامل محدود کننده رشد و تولید گیاهان در سراسر جهان است. در این مطالعه، میزان نشت یونی و تغییرات بیان نسبی ژن‌های SOS1، P5CS1 و PMP3-6 در ریشه و برگ لاین‌های متحمل و حساس ذرت تحت شرایط نرمال و تنش شوری dS/m8، در زمان‌های 24 ساعت (کوتاه مدت) و 7 روز (بلند مدت) بعد از اعمال تنش در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو تکرار زیستی و 3 تکرار تکنیکی در سال 1398 با فناوری واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان نشت یونی در لاین حساس در بلند مدت بیشتر از لاین متحمل بود. بیشترین میزان بیان نسبی دو ژن P5CS1 و PMP3-6 در شرایط تنش شوری (dS/m 8) در بافت ریشه لاین متحمل مشاهده شد. در مقابل بیشترین میزان بیان نسبی ژن SOS1 در بافت برگ لاین حساس در کوتاه مدت مشاهده شد. محاسبه همبستگی بین بیان نسبی ژن‌ها نشان داد بین بیان نسبی ژن‌های P5CS1 و PMP3-6 همبستگی مثبت و معنی‌داری (05/0P≤) وجود دارد. احتمالاً بیان بالای ژن‌های P5CS1 و PMP3-6 در ریشه لاین متحمل اندکی بعد از اعمال تنش شوری (کوتاه مدت) گیاه را در تنظیم فشار اسمزی و جلوگیری از ورود زیاد سدیم به درون گیاه یاری نموده و باعت افزایش تحمل گیاه به تنش شوری می شود. نتایج این پژوهش می‌تواند در برنامه‌های به‌نژادی ذرت برای تولید ارقام مقاوم به شوری مفید واقع شود.
فیزیولوژی مولکولی
طیبه بساکی؛ بابک پیکرستان؛ سید مجتبی خیام نکوبی
دوره 7، شماره 20 ، اسفند 1396، ، صفحه 65-74
چکیده
این آزمایش به‌صورت کرت‌های خردشده در قالب بلوک‌های کامل تصادفی در چهار تکرار در سال 1394و 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه پیام نور واحد میلاجرد اجرا شد. سطوح قطع آبیاری شامل S0: آبیاری کامل، S1: قطع آبیاری در مرحله 8 برگی، S2: قطع آبیاری در مرحله پرشدن دانه به‌عنوان کرت‌های اصلی و شش هیبرید مختلف ذرت شیرین شامل KSC.403، KSC.404، Chase، Obsession، Basin، Merit ...
بیشتر
این آزمایش به‌صورت کرت‌های خردشده در قالب بلوک‌های کامل تصادفی در چهار تکرار در سال 1394و 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه پیام نور واحد میلاجرد اجرا شد. سطوح قطع آبیاری شامل S0: آبیاری کامل، S1: قطع آبیاری در مرحله 8 برگی، S2: قطع آبیاری در مرحله پرشدن دانه به‌عنوان کرت‌های اصلی و شش هیبرید مختلف ذرت شیرین شامل KSC.403، KSC.404، Chase، Obsession، Basin، Merit در کرت‌های فرعی قرار گرفتند. نتایج تأثیر متقابل تیمارها نشان داد بیشترین مقدار عملکرد دانه به تیمار آبیاری کامل در هیبرید Obsession با میانگین 8912 کیلوگرم در هکتار و کمترین عملکرد دانه به تیمار قطع آبیاری در مرحله 8 برگی در هیبرید Meritبا 7102 کیلوگرم در هکتار به دست آمد که اختلاف 48/25 درصدی داشتند. بیشترین کارآیی مصرف آب در شیوه قطع آبیاری در مرحله 8 برگی در هیبرید Obsession با میانگین 65/0 کیلوگرم در مترمکعب و کمترین در شیوه آبیاری کامل در هیبرید Merit با میانگین 19/0 کیلوگرم در مترمکعب به دست آمد که اختلاف 226 درصدی بین آن‌ها مشاهده شد. بیشترین مقدار پرولین برگ به تیمار قطع آبیاری در مرحله 8 برگی در هیبرید Merit با میانگین 12/33 میلی‌گرم بر گرم و کمترین به تیمار آبیاری کامل در هیبرید Obsession با 11/22 میلی‌گرم بر گرم تعلق گرفت که در سطح 1% اختلاف معنی‌دار داشتند. بر طبق نتایج تحقیق، در شرایط کم‌آبی منطقه، استفاده از الگوی قطع آبیاری در مرحله دانه‌بندی با کاهش 29 درصدی آب مصرفی و افت ناچیز 3 درصدی عملکرد دانه، در ارقام ذرت شیرین به‌خصوص در ارقام Basin و Obsession برای منطقه میلاجرد در استان مرکزی قابل توصیه است.
بیوانفورماتیک
صدیقه اخترطاوان؛ مجید طالبی
دوره 6، شماره 15 ، آذر 1395، ، صفحه 53-67
چکیده
خشکی یکی از عمده‌ترین تنش‌های محیطی محسوب می‌شود که رشد و توسعه گیاهان را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار می‌دهد. واکنش‌های گیاهان در برابر این تنش با بروز تغییرات زیاد در شبکه‌های پیچیده حاوی تعداد زیادی ژن همراه است. در پژوهش حاضر تغییرات الگوی بیان ژن‌ها در دو ژنوتیپ حساس و متحمل گیاه برنج (به‌عنوان گیاه C3) و گیاه ذرت (به‌عنوان ...
بیشتر
خشکی یکی از عمده‌ترین تنش‌های محیطی محسوب می‌شود که رشد و توسعه گیاهان را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار می‌دهد. واکنش‌های گیاهان در برابر این تنش با بروز تغییرات زیاد در شبکه‌های پیچیده حاوی تعداد زیادی ژن همراه است. در پژوهش حاضر تغییرات الگوی بیان ژن‌ها در دو ژنوتیپ حساس و متحمل گیاه برنج (به‌عنوان گیاه C3) و گیاه ذرت (به‌عنوان گیاه C4) با استفاده از آرایه‌های ژنوم ذرت شامل 734/ 17پروب‌ست و ژنوم برنج شامل 381/57 پروب‌ست مورد بررسی قرار گرفت. دادههای ریزآرایه، جهت شناسایی ژن‌های درگیر در پاسخ به تنش در دو شرایط کنترل و تنش از بانک اطلاعاتی GEO/NCBI، گرفته شد. نتایج نشان داد که به ترتیب تعداد 1861 (49/10 درصد) و 1753 (8/9 درصد) ژن در ژنوتیپ حساس و متحمل ذرت و تعداد 9252 (16 درصد) و 7971 (8/13 درصد) ژن در ژنوتیپ حساس و متحمل برنج پس از تنش خشکی در سطح یک درصد تغییر بیان معنی‌داری داشتند. از این تعداد به ترتیب 1012 و 175 ژن در برگ ژنوتیپ متحمل و حساس برنج و ذرت افزایش بیان معنی‌داری نشان دادند. دیاگرام ون نشان داد که به ترتیب تعداد 663 و 158 ژن به ترتیب و به صورت مشترک در ارقام متحمل و حساس برنج و همچنین ذرت کاهش بیان معنی‌داری دارند. گیاه برنج (به‌عنوان گیاه C3) پنج برابر در مقایسه با گیاه ذرت (به‌عنوان گیاه C4) واکنش گسترده‌تری به تنش خشکی از خود نشان داد. گروه‌بندی کارکردی ژن‌های دارای افزایش بیان در دو گونه گیاهی مشخص کرد که در ذرت گروه کارکردی پروتئین‌های ریبوزومی و فسفاتازها دارای بیشترین تعداد ژن هستند در حالیکه در برنج گروهای کارکردی اتصال به فلزات، پاسخ به تنش، پاسخ به محرک‌های زیستی و انتقال پیام بیشترین ژن‌ها را شامل شدند.
