ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
پریسا دریانی؛ فاطمه فرزانه پیرآلقر؛ ناصر زارع؛ زهرا سادات شبر؛ رسول اصغری زکریا
چکیده
خانوادهی ژنی WRKY رمزکننده گروه بزرگی از عوامل رونویسی هستند که در تنظیم ژنهای پاسخدهنده به تنشهای زیستی و غیرزیستی دخیل میباشند. برای گردآوری اعضاء این خانواده ژنی در برنج ژاپونیکا (Oryza sativa ssp. Japonica)، جستجوی چندگانه در پایگاههای اطلاعاتی مختلف مرتبط انجام شد. به منظور شناسایی اعضای جدید،tblastn بر اساس توالیهای حفاظتشدهی ...
بیشتر
خانوادهی ژنی WRKY رمزکننده گروه بزرگی از عوامل رونویسی هستند که در تنظیم ژنهای پاسخدهنده به تنشهای زیستی و غیرزیستی دخیل میباشند. برای گردآوری اعضاء این خانواده ژنی در برنج ژاپونیکا (Oryza sativa ssp. Japonica)، جستجوی چندگانه در پایگاههای اطلاعاتی مختلف مرتبط انجام شد. به منظور شناسایی اعضای جدید،tblastn بر اساس توالیهای حفاظتشدهی خانواده ژنیWRKY برنج در پایگاه اطلاعاتی NCBI و جستجو بر اساس مدل مخفی مارکوف صورت گرفت. همردیف سازی توالیهای پروتئینی با استفاده از نرم افزار ClustalW و آنالیز درخت فیلوژنتیکی با استفاده از نرمافزار MEGA10 انجام گردید. براساس نتایج بهدست آمده، 165 عضو از خانوادهی ژنی WRKY در برنج یافت شد که 63 عضو جدید بودند. توالیهای موجود بر مبنای تعداد دمینهای WRKY و ساختار انگشت روی در سه گروه اصلی دستهبندی شدند. بر این اساس 21 پروتئین در گروه I، 53 پروتئین با ساختار انگشت روی Cx7Cx23HxC در گروه III و 82 پروتئین با ساختار انگشت روی Cx4-5Cx22-23HxH در گروه II قرار گرفتند. مکان هر ژن روی کروموزوم مشخص شد. گروههای مختلف خانواده ژنی WRKY بر روی کروموزومهای مختلف برنج توزیع شدهاند. بیشترین تعداد ژن OsWRKY روی کروموزوم یک (32 عضو) قرار داشتند. به دنبال بررسیهای تکمیلی و تعیین ژنهای کاندید امیدبخش دخیل در تحمل به هر یک از تنشها، می توان از آنها در راستای افزایش تحمل به تنشهای مورد نظر و تامین امنیت غذایی با استفاده از راهکارهای مهندسی ژنتیک یا اصلاح مولکولی بهره برد.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
محمد محسن زاده گلفزانی؛ مریم پسندیده ارجمند؛ مجتبی کردرستمی؛ حبیب اله سمیع زاده لاهیجی؛ سید حسن حسنی کومله؛ محمد حسین رضادوست
چکیده
افزایش تولید رادیکالهای فعال اکسیژن در سطح سلولی در شرایط سمیت ناشی از آهن یکی از مهمترین عوامل محدودکننده تولید برنج در زمینهای کشاورزی است. در این پژوهش، تغییرات میزان بیان نسبی ژنهای سوپراکسیددیسموتاز (SOD)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX1) و مونودهیدروآسکوربات ردوکتاز (MDHR) در دو ژنوتیپ Pokkali (متحمل) و IR64 (حساس) برنج در سطوح 0 (شاهد)، ...
بیشتر
افزایش تولید رادیکالهای فعال اکسیژن در سطح سلولی در شرایط سمیت ناشی از آهن یکی از مهمترین عوامل محدودکننده تولید برنج در زمینهای کشاورزی است. در این پژوهش، تغییرات میزان بیان نسبی ژنهای سوپراکسیددیسموتاز (SOD)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX1) و مونودهیدروآسکوربات ردوکتاز (MDHR) در دو ژنوتیپ Pokkali (متحمل) و IR64 (حساس) برنج در سطوح 0 (شاهد)، 100، 250، 400 و 500 میلی گرم در لیتر آهن (Fe-EDTA) در شرایط هیدروپونیک به مدت 2 هفته در مرحله چهاربرگی بررسی شد. نتایج نشان داد بیان نسبی همه ژنهای مورد بررسی در همه سطوح تنش در ژنوتیپ Pokkali بیش-تر از IR64 بود. با افزایش سطح تنش میزان بیان ژن SOD در IR64 افزایش و سپس کاهش یافت. همچنین با افزایش تنش میزان بیان ژن GPX1 در ژنوتیپ IR64 روندی صعودی و در ژنوتیپ Pokkali روندی نزولی داشت. بیان ژن MDHR در ژنوتیپ IR64 در ابتدا روند نزولی و سپس صعودی داشت. در حالی که بیان این ژن در ژنوتیپ Pokkali دارای روند کاهشی بود. به نظر میرسد که بیش بیانی نسبی ژن-های مورد بررسی در ژنوتیپ Pokkali نسبت به IR64 و همچنین تفاوت در روند تغییرات بیان ژن در سطوح مختلف تنش آهن میتواند از طریق کاهش میزان رادیکالهای فعال اکسیژن اثر چشمگیری بر میزان مقاوت گیاه به سمیت ناشی از آهن داشته باشد.
بیوانفورماتیک
شهربانو میردارمنصوری؛ نادعلی بابائیان جلودار؛ زهراسادات شبّر؛ قربانعلی نعمت زاده؛ محمدرضا غفاری
دوره 7، شماره 19 ، آبان 1396، ، صفحه 65-76
چکیده
برنج یک گیاه گلیکوفیت است و شوری خاک یکی از مهمترین محدودکنندههای تولید برنج میباشد. از آنجایی که دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری نیازمند درک سازوکار پیچیده پاسخگویی به تنش است، در این تحقیق تلاش شده تا با آنالیز دادههای تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژنهای مهم پاسخگو به تنش شوری شناسایی شوند. بدین منظور نه سری داده ریزآرایه ...
بیشتر
برنج یک گیاه گلیکوفیت است و شوری خاک یکی از مهمترین محدودکنندههای تولید برنج میباشد. از آنجایی که دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری نیازمند درک سازوکار پیچیده پاسخگویی به تنش است، در این تحقیق تلاش شده تا با آنالیز دادههای تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژنهای مهم پاسخگو به تنش شوری شناسایی شوند. بدین منظور نه سری داده ریزآرایه مورد آنالیز قرار گرفتند و تعداد 13798 ژن، دو برابر تغییر بیان معنیدار نسبت به شرایط نرمال نشان دادند. نتایج هستی شناسی ژنهایی که در ارقام متحمل دارای افزایش بیان شده بودند، نشان داد که در بخش فرآیندهای زیستی و عملکرد مولکولی بیشتر ژنها در دسته رونویسی نسبت به زمینه ژنتیکی برنج به طور معنیداری غنی شدند. در آنالیز هاب مشخص شد که بیشتر ژن های کلیدی از دسته پروتئین کینازها هستند،PFK و CPK10 از جمله مهمترین کینازهای قطب شناسایی شده می باشند. درمیان عوامل رونویسی، GCN5 به عنوان ژن کلیدی در آنالیز هاب شناسایی شد. در کل، نتایج آنالیز هاب 10 ژن کلیدی را شناسایی نمود که از دسته عوامل تنظیمی، ترانسپورترها و سیگنال ترارسانی بودند. انتظار میرود نتایج بدست آمده در جهت تحقق دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری مورد استفاده واقع شود.
بیوانفورماتیک
احسان پورعابد؛ زهرا سادات شبر
دوره 7، شماره 18 ، شهریور 1396، ، صفحه 73-92
چکیده
برنج یکی از ارزشمندترین محصولات کشاورزی است. یکی از تأثیرگذارترین عوامل محدود کننده این محصول استراتژیک تنش خشکی میباشد. نظر به چند ژنی بودن تحمل به خشکی، هدف پژوهش حاضر بازسازی شبکه ژنی درگیر و شناسایی ژنهای کلیدی مربوطه در برنج با استفاده از تجزیه و تحلیل دادههای ریزآرایه بوده است. به همین منظور با استفاده از نرمافزار تحت ...
بیشتر
برنج یکی از ارزشمندترین محصولات کشاورزی است. یکی از تأثیرگذارترین عوامل محدود کننده این محصول استراتژیک تنش خشکی میباشد. نظر به چند ژنی بودن تحمل به خشکی، هدف پژوهش حاضر بازسازی شبکه ژنی درگیر و شناسایی ژنهای کلیدی مربوطه در برنج با استفاده از تجزیه و تحلیل دادههای ریزآرایه بوده است. به همین منظور با استفاده از نرمافزار تحت وب Genevestigator تمامی ژنهای دارای تغییر بیان بالاتر و مساوی 5/2 و پایینتر و مساوی 5/2- در حالت تنش خشکی نسبت به شرایط نرمال در بین تمامی آزمایشات ریزآرایه انجام شده در برنج شناسایی شدند. در مجموع 101 ژن با تغییر بیان ≥5/2 و ≤5/2- شناسایی شد و شبکه تنظیم ژنی و برهمکنش پروتئینی برای آنها رسم گردید. ژنهای قطب (ژنهای دارای بیشترین برهمکنش) با استفاده از 9 الگوریتم محاسباتی Cyto-Hubba در نرمافزار Cytoscape شناسایی شدند. این امر منجر به شناسایی 14 ژن غیر تکراری شد که به عنوان مؤثرترین ژنها در پاسخ به تنش خشکی در نظر گرفته شدند و شبکه همبیانی آنها رسم گردید. بر اساس بررسی هستیشناسی ژنهای دارای بیان افتراقی، ژنهای هم بیان با آنها و ژنهای قطب، تنظیم رونویسی از گروههای اصلی بود که نشان دهنده اهمیت عوامل رونویسی در مکانیسم تحمل به خشکی میباشد. در میان عوامل رونویسی میتوان به عوامل پاسخ دهنده به تنش خشکی همچون خانوادههای ژنی AP2، bZIP، WRKY، MYB و عوامل متصل شونده به عناصر پاسخ دهنده به ABA، اشاره نمود. امید است نتایج بهدست آمده در راستای یافتن راهکارهایی هدفمند جهت افزایش تحمل به خشکی مفید واقع گردد.
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.
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
بهنام بخشی؛ محمدرضا بی همتا؛ سید قاسم حسینی سالکده؛ مسعود توحیدفر
دوره 3، شماره 5 ، اسفند 1392، ، صفحه 93-102
چکیده
تنش خشکی یکی از مهمترین تنشهای غیرزنده است که کشاورزی برنج در ایران را تهدید میکند. یکی از روشهای مفید برای ایجاد تحمل به تنش خشکی در گیاهان، تنظیم بیانژن پس از نسخهبرداری توسط miRNAها است. miRNAها، RNAهای تنظیمکننده کوچک 24-19 نوکلئوتیدی هستند که در تنظیم پاسخ گیاه به تنشهای زنده و غیرزنده نقش دارند. در این تحقیق، پنج miRNA ...
بیشتر
تنش خشکی یکی از مهمترین تنشهای غیرزنده است که کشاورزی برنج در ایران را تهدید میکند. یکی از روشهای مفید برای ایجاد تحمل به تنش خشکی در گیاهان، تنظیم بیانژن پس از نسخهبرداری توسط miRNAها است. miRNAها، RNAهای تنظیمکننده کوچک 24-19 نوکلئوتیدی هستند که در تنظیم پاسخ گیاه به تنشهای زنده و غیرزنده نقش دارند. در این تحقیق، پنج miRNA برای بررسی ناحیه بالادست آنها و ارزیابی تغییر بیان در شرایط تنش خشکی در ریشه برنج انتخاب شدند. از این پنج miRNA، miR1425 و miR1880 اختصاصی برنج و miR162، miR169 و miR172 در بسیاری از گیاهان، حفاظت شده هستند. همچنین، ارزیابی ژنهای miRNA مورد بررسی نشان داد که بعضی از آنها مثل miR172، دارای عناصر تنظیمکننده مهمی مثل DRE و ABRE در بالادست خود هستند. بررسی تغییر بیان miRNAهای مورد ارزیابی در این تحقیق با استفاده از Realtime-PCR کمی انجام شد. نتایج بررسی تغییر بیان نشان داد که در شرایط تنش خشکی در ریشه miR169 افزایش بیان و miR172 کاهش بیان داشته است؛ اما سایر miRNAهای مورد ارزیابی تغییر معنیداری نداشتهاند. NF-YA و AP2 بهعنوان مهمترین ژنهای هدف miR169 و miR172 میتوانند نقش مهمی را در پاسخ به تنش خشکی ایفا کنند.
پروتئومیکس
قاسم حسینی سالکده؛ داود نصر آبادی
دوره 1، شماره 1 ، اسفند 1390، ، صفحه 1-11
چکیده
شوری خاک و آب یکی از عوامل محدودکننده کشت برنج در سراسر دنیا میباشد. این گیاه در مرحله گیاهچه (seedling) حساسیت زیادی نسبت به شوری دارد. پروتئومیکس با توانایی کشف پروتیینها و ژنهای پاسخدهنده به تنش، در فرایند اصلاح برای تنشها به ویژه تنش شوری نقش کاربردی دارد. جهت بررسی اثر تنششوری بر فرآیندهای فیزیولوژیکی و الگوی ...
بیشتر
شوری خاک و آب یکی از عوامل محدودکننده کشت برنج در سراسر دنیا میباشد. این گیاه در مرحله گیاهچه (seedling) حساسیت زیادی نسبت به شوری دارد. پروتئومیکس با توانایی کشف پروتیینها و ژنهای پاسخدهنده به تنش، در فرایند اصلاح برای تنشها به ویژه تنش شوری نقش کاربردی دارد. جهت بررسی اثر تنششوری بر فرآیندهای فیزیولوژیکی و الگوی بیان پروتیینهای گیاه برنج، بذرهای دو رقم متحمل و حساس، به ترتیب (Oryza sativa cv.IR651 and cv.IR29) در محیط کشت یوشیدا، در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار کشت شدند. وزن خشک، تر و نسبت + K+/Naدر برگ سوم و ریشهی گیاهان اندازهگیری شد. نتایج نشان داد، کاهش وزن کل ماده خشک گیاهچهها در رقم حساس (IR29) نسبت به رقم متحمل (IR651) اثر معنیدار داشت. همچنین نسبتK+/Na+ در رقم IR651 بیش از دو برابر این نسبت در رقم IR29 بود. پروتیینهای برگ سوم و ریشه گیاهچهها به روشTCA/Acetone استخراج و الکتروفورز دوبعدی با استفاده از سیستم IPG انجام شد. با استفاده از نرمافزار Melanie3 345 نقطه پروتیینی تکرارپذیر در برگ و 468 نقطه در ریشه شناسایی شد از این تعداد 107 پروتیین در ریشه و 86 پروتیین در برگ هر دو ژنوتیپ پاسخ معنیدار به تنش نشان دادند. سپس پروتیینها با استفاده از روشESI-Q-TOF MS/MS توالییابی شدند که مهمترین آنها عبارتاند از فریتین، آسکورباتپراکسیداز و روبیسکواکتیواز در برگ و پراکسیداز و آسکورباتپراکسیداز در ریشه. پروتیینهای مذکور همگی آنزیم بوده و در سازوکارهای سمزدایی و حذف رادیکالهای آزاد اکسیژن (پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز)، هموستازی آهن (فریتین) و فعالسازی دیگر آنزیمها (روبیسکو اکتیواز) نقش دارند.