علمی پژوهشی
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.
علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
سحر فرجی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سیدکمال کاظمی تبار؛ علی پاکدین پاریزی
چکیده
ریزجلبک Arthrospira platensis یک پروکاریوت فتوسنتزکننده ارزشمند با مصارف صنعتی و غذایی متعدد می‌‌‌باشد. آنزیم‌های اسید چرب دساچوراز (FADs) مسئول تولید اسیدهای چرب غیراشباع تک و چندگانه هستند. در مطالعه حاضر با استفاده از راهکارهای بیوانفورماتیکی، ژنوم A. platensis C1 به منظور شناسایی ژن‌های خانواده ApFAD بررسی شد. تعداد 8 ژن ApFAD در ژنوم اسپیرولینا ...
بیشتر
ریزجلبک Arthrospira platensis یک پروکاریوت فتوسنتزکننده ارزشمند با مصارف صنعتی و غذایی متعدد می‌‌‌باشد. آنزیم‌های اسید چرب دساچوراز (FADs) مسئول تولید اسیدهای چرب غیراشباع تک و چندگانه هستند. در مطالعه حاضر با استفاده از راهکارهای بیوانفورماتیکی، ژنوم A. platensis C1 به منظور شناسایی ژن‌های خانواده ApFAD بررسی شد. تعداد 8 ژن ApFAD در ژنوم اسپیرولینا شناسایی و به گروه‌های Omega، Sphingolipid، CrtR_beta-carotene-hydroxylase و Acyl-CoA، طبقه‌بندی شدند. چهار موتیف هیستیدینی حفاظت شده که برای اتصال به ساختارهای دای-آهن و فعالیت‌های کاتالیزوری ضروری هستند، شناسایی شدند. بررسی تغییرات پس از ترجمه پروتئین‌های ApFAD طیف گسترده‌ای از تغییرات گلیکوزیلاسیون و فسفریلاسیون را نشان داد. بررسی نواحی پروموتری ژن FAD انواع مختلفی از عناصر تنظیمی سیس پاسخگو به فیتوهورمون‌ها و شرایط تنش، به‌ویژه در دساچورازهای امگا (ApFAD-6) و آسیل-لیپید (ApFAD-3) را نمایان ساخت. همچنین، شبکه‌های برهم‌کنش پروتئین-پروتئین تعامل بین ApFADها و ژن‌های دخیل در مقابله با تنش به واسطه فرآیند بیوسنتزی متابولیت‌های ثانویه و نیز انتقال الکترون را نشان دادند. آنالیز داده‌‌های RNA-seq ژن‌های ارتولوگ در آرابیدوپسیس، پتانسیل ژن‌های گروه امگا و آسیل-لیپید در اسپیرولینا، مانند ژن‌های ApFAD-3، ApFAD-6 و ApFAD-7، را در پاسخ به تنش‌های محیطی مختلف نشان داد. بطورکلی، نتایج این تحقیق می‌تواند به درک و شناخت کاملتر عملکرد ژن‌های FAD در اسپیرولینا کمک کرده و زمینه را برای دستورزی این ژن‌ها با هدف افزایش محتوای اسیدهای چرب غیراشباع و بهبود ارزش تغذیه‌ای روغن‌ها و نیز افزایش تحمل گیاهان به تنش‌های محیطی مختلف فراهم نماید.
علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
شایان کاظمی-لیف‌شاگرد؛ عاطفه صبوری؛ زهرا پزشکیان؛ محمد مهدی سوهانی
چکیده
برنج، به‌عنوان غذای اصلی قشر وسیعی از مردم دنیا، نقشی مهم و استراتژیک در سراسر جهان ایفا می‌کند. در فرآیند تولید برنج، تغییر در میزان عناصر در دسترس این گیاه از جمله نیتروژن، می‌تواند عملکرد این گیاه را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد. نیتروژن با تأثیر قابل توجه بر فرآیندهای مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در سلول‌های گیاهی، ...
بیشتر
برنج، به‌عنوان غذای اصلی قشر وسیعی از مردم دنیا، نقشی مهم و استراتژیک در سراسر جهان ایفا می‌کند. در فرآیند تولید برنج، تغییر در میزان عناصر در دسترس این گیاه از جمله نیتروژن، می‌تواند عملکرد این گیاه را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد. نیتروژن با تأثیر قابل توجه بر فرآیندهای مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در سلول‌های گیاهی، نقش مهمی در تولید برنج ایفا می‌کند و بر رشد، نمو و عملکرد آن تأثیر می‌گذارد. با توجه به اهمیت نقش نیتروژن، هدف از این تحقیق، شناسایی ژن‌ها، مطالعه مسیرهای بیولوژیکی و برهمکنش‌های پروتئین-پروتئین مهم در برنج در واکنش به تنش کمبود نیتروژن بود. مجموعه داده بیان ریزآرایه از پایگاه داده NCBI استخراج و ژن‌های با بیان متفاوت بین تیمار شاهد و حالت تنش شناسایی شد. عملکردهای مولکولی و مسیرها و فرآیندهای بیولوژیکی مرتبط با این ژن‌ها با استفاده از ابزار برخط DAVID مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت. به کمک نرم‌افزار Cytoscape پس از ترسیم شبکه ژنی، تعداد ده ژن به‌عنوان ژن‌های کلیدی در شبکه، انتخاب شدند. نتایج نشان داد فرآیند مواجهه و پاسخ گیاه به تنش در ساعات ابتدایی اعمال تنش، شامل مسیرهای سیگنال دهی و تولید آمینواسیدها است. در شرایط کمبود نیتروژن در خاک، بیان ژن‌های دخیل در فرآیند انتقال یون آهن و بیوسنتز آمینواسیدها به طور معنی‌داری افزایش می‌یابد. سنتز ناقل‌های یون آهن در فرآیند فتوسنتز برگ گیاه دخیل بوده و به نحوی موجب ایجاد تعادل و پایداری تولیدات فتوسنتزی می‌شود. انتظار می‌رود که از این ژن‌های کلیدی، بتوان در برنامه‌های به‌نژادی استفاده کرد.
مروری
بیوتکنولوژی میکروبی در گیاهان زراعی
مجید عزیزی؛ سعید سهیلی وند
چکیده
تجارت جهانی جلبک‌ها، 8/19 میلیارد دلار در سال 2021 بوده و پیش‌بینی می‌شود در سال 2028 با نرخ رشد مرکب سالیانه 5/10 درصد به به 36 میلیارد دلار برسد. جلبک‌های سبز یوکاریوتی و سیانوباکتری‌های پروکاریوتی گرم منفی در صنایع دارویی، غذایی، آرایشی، آبزی‌پروری، جیره غذایی طیور و سوخت‌های زیستی کاربرد گسترده‌ای دارند. همچنین، جلبک‌ها ...
بیشتر
تجارت جهانی جلبک‌ها، 8/19 میلیارد دلار در سال 2021 بوده و پیش‌بینی می‌شود در سال 2028 با نرخ رشد مرکب سالیانه 5/10 درصد به به 36 میلیارد دلار برسد. جلبک‌های سبز یوکاریوتی و سیانوباکتری‌های پروکاریوتی گرم منفی در صنایع دارویی، غذایی، آرایشی، آبزی‌پروری، جیره غذایی طیور و سوخت‌های زیستی کاربرد گسترده‌ای دارند. همچنین، جلبک‌ها به واسطه افزایش دسترسی به مواد مغذی، حفظ کربن آلی و حاصلخیزی خاک، افزایش رشد و عملکرد گیاه و تحریک فعالیت میکروبی خاک؛ در کشاورزی مبتنی بر توسعه پایدار کاربرد دارند. سیانوباکتری‌های تولیدکننده هتروسیت که نسبت به دامنه وسیعی از شرایط محیطی سازگار شده اند، گروه ویژه‌ای از پروکاریوت‌های فتوسنتزکننده هستند که قادرند نیتروژن اتمسفری را توسط سیستم آنزیمی نیتروژناژ تثبیت کنند. علاوه بر این، جلبک‌های سبز و سیانوباکتری‌ها با تولید متابولیت‌هایی مانند هورمون‌های رشد، پلی ساکاریدها و ترکیبات ضد میکروبی نقش مهمی در کلونیزه شدن آن‌ها در فیلوسفر و ریزوسفر گیاهان و تکثیر جوامع میکروبی و یوکاریوتی در خاک دارند. در حال حاضر، توسعه کنسرسیوم سیانوباکتری‌ها با باکتری‌ها یا قارچ‌ها یا ریزجلبک‌ها و بیوفیلم‌های مبتنی بر آن‌ها دامنه استفاده از جلبک‌ها را توسعه بخشیده است. این بررسی به کاربرد جلبک‌ها در تولید محصولات زراعی، چالش‌های کاربرد جلبک‌ها و جنبه‌های تجاری آن‌ها در بخش کشاورزی تمرکز دارد.
