علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
علیرضا پی ریز؛ لیلا نژادصادقی؛ دارویش نباتی احمدی
چکیده
microRNA (میکروارنا)، دسته‌ای از مولکول‌های کوچک و غیر کد کننده بوده که بیان ژن را در حیوانات و گیاهان تنظیم می‌کند. زنیان (Trachyspermum ammi)، گیاه شناخته شده‌ای از نظر خواص دارویی می‌باشد. تاکنون گزارشی از شناسایی میکروارنا برای گیاه دارویی زنیان در پایگاه داده mirbase ثبت نشده است. از این رو در مطالعه حاضر به‌منظور پیش‌بینی میکروارنا و ژن‌های ...
بیشتر
microRNA (میکروارنا)، دسته‌ای از مولکول‌های کوچک و غیر کد کننده بوده که بیان ژن را در حیوانات و گیاهان تنظیم می‌کند. زنیان (Trachyspermum ammi)، گیاه شناخته شده‌ای از نظر خواص دارویی می‌باشد. تاکنون گزارشی از شناسایی میکروارنا برای گیاه دارویی زنیان در پایگاه داده mirbase ثبت نشده است. از این رو در مطالعه حاضر به‌منظور پیش‌بینی میکروارنا و ژن‌های هدف، از رویکرد محاسباتی مبتنی بر جستجوی همسانی از طریق الگوریتم Blastx در برابر پایگاه داده mirbase استفاده شد. پارامترهای درصد باز GC، حداقل انرژی آزاد تاخوردگی، شاخص حداقل انرژی آزاد تاخوردگی و ساختار ثانویه صورت گرفت و توالی‌های کاندید پیش‌ساز میکروارنا شناسایی شدند. به‌منظور بررسی بیان ژن‌های منتخب با استفاده از PCR time Real یک آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلدان روی اکوتیپ اراک زنیان در سه سطح صفر، 12 و 24 ساعت پس از اعمال متیل جاسمونات صورت گرفت. در مجموع تعداد نه میکروارنای mi156، miR160، miR166، miR168، miR171، miR172، miR396، miR477 وmiR827 شناسایی شد. نتایج تخمینی نشان داد که آنها 931 ژن متعلق به چندین خانواده ژنی با عملکردهای بیولوژیکی متفاوت در زنیان را تنظیم می‌کنند. جاسمونات و مشتقات آن مولکول‌های سیگنال دهنده گیاهی هستند. از این رو، بیان miR160 و miR166 با تکنیک PCR time Real مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که pri-miR160 و pri-miR166 در پاسخ به تیمار متیل جاسمونات افزایش پیدا می‌کنند. این موضوع نشان می‌دهد که pri-miR160 و pri-miR166 با انتقال هورمون مرتبط است.
علمی پژوهشی
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.
علمی پژوهشی
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.
علمی پژوهشی
مهندسی ژنتیک و انتقال ژن
زهرا قربانزاده؛ مهربانو کاظمی‌الموتی؛ لیلا پورهنگ؛ سید محمد موسوی پاکزاد؛ الهه معتمد؛ مونا ماپار؛ علی اکبر عبادی؛ محمدرضا غفاری؛ قاسم حسینی سالکده؛ بهزاد قره‌یاضی؛ مطهره محسن پور
چکیده
بهبود ساختار ریشه منجر به افزایش عملکرد دانه و کیفیت بالاتر بذر می‌شود و این امر از طریق بهبود رشد گیاه، استقرار بهتر در خاک، جذب بیشتر آب و تغذیه و بیوسنتز اسیدهای آمینه و هورمون‌ها حاصل شده و باعث افزایش کارایی استفاده از مواد مغذی و تحمل تنش در گیاه می‌شود. خشکسالی یک چالش جدی در کشور است و بنابراین تولید محصولات متحمل به خشکی دارای ...
بیشتر
بهبود ساختار ریشه منجر به افزایش عملکرد دانه و کیفیت بالاتر بذر می‌شود و این امر از طریق بهبود رشد گیاه، استقرار بهتر در خاک، جذب بیشتر آب و تغذیه و بیوسنتز اسیدهای آمینه و هورمون‌ها حاصل شده و باعث افزایش کارایی استفاده از مواد مغذی و تحمل تنش در گیاه می‌شود. خشکسالی یک چالش جدی در کشور است و بنابراین تولید محصولات متحمل به خشکی دارای اهمیت خواهد بود. در این پژوهش حضور ژن DRO1 (تغییر دهنده ساختار ریشه برنج) که در تغییر زاویه رشد ریشه نقش دارد در برنج رقم هاشمی بررسی و با توالی مشابه آن در برنج رقم Kinandang Patong مورد مقایسه قرار گرفت. سپس این ژن در کنار ژن OsCKX4 (مؤثر در بهبود ساختار ریشه) قرار داده شد. ژن‌های OsCKX4 و DRO1 برگرفته از ارقام خودرو برنج طی مراحلی به‌ترتیب تحت پیش‌برنده مختص ریشه و پیش‌برنده دائمی همسانه‌سازی و در ناحیه T-DNA حامل دوگانه اگروباکتریومی قرار داده شدند. سازه حاصل موسوم به pUhrCkDro به اگروباکتریوم سویه EHA105 منتقل و برای انتقال ژن به برنج رقم هاشمی مورداستفاده قرار گرفت. پس از انجام مراحل انتقال ژن، گیاهان باززا شده حاصل در محیط انتخابی حاوی 50 میلی‌گرم بر لیتر هیگرومایسین در مراحل مختلف کالوس‌زایی، باززایی و ریشه‌زایی زنده مانده و رشد کرده و به محلول یوشیدا و سپس به گلدان منتقل شدند. گیاهان تراریخته احتمالی توسط واکنش زنجیره‌ای پلیمراز تایید قرار و رخدادهای مستقل مشخص شدند. مقایسه فنوتیپ ریشه با گیاه شاهد تفاوت ظاهری در ساختار ریشه نشان داد. گیاهان تراریخته حاصل در گلخانه تراریخته پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی بذرگیری و در نسل‌های T1 و T2 تحت آزمون‌های مولکولی برای تشخیص رخدادهای خالص قرار گرفتند. با توجه به نتایج این پژوهش احتمالاً سازه چند ژنی حاصل می‌تواند با هدف تغییر ساختار ریشه و تحمل به خشکی برای انتقال ژن به سایر گیاهان نیز مؤثر واقع شود. امید است تولید برنج تراریخته با ساختار ریشه قوی‌تر منجر به تحمل خشکی، کاهش مصرف آب و بهبود عملکرد در شرایط تنش خشکی شود.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی گیاهان دارویی
منا فراجی هریس؛ محمدرضا واعظی کاخکی؛ نسرین ملانیا؛ محمد آرمین
چکیده
تنش‌های غیر زیستی و کالوس‌زایی می‌توانند سبب افزایش ترکیبات فنلی شوند. هدف از این پژوهش افزایش مقدار فنل‌کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در گیاه دارویی عدس‌الملک (Securigera securidaca) و کالوس‌های حاصل از آن به‌وسیله تنش فراصوت، در شرایط درون آزمایشگاهی بود. گیاهان در گلخانه رشد کردند. کالوس‌زایی با محیط کشت MS حاوی 2/2 میلی‌گرم بر لیتر آلفا ...
بیشتر
تنش‌های غیر زیستی و کالوس‌زایی می‌توانند سبب افزایش ترکیبات فنلی شوند. هدف از این پژوهش افزایش مقدار فنل‌کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در گیاه دارویی عدس‌الملک (Securigera securidaca) و کالوس‌های حاصل از آن به‌وسیله تنش فراصوت، در شرایط درون آزمایشگاهی بود. گیاهان در گلخانه رشد کردند. کالوس‌زایی با محیط کشت MS حاوی 2/2 میلی‌گرم بر لیتر آلفا نفتالیک استیک اسید و 8/8 میلی‌گرم از 6-بنزیل آمینو پورین انجام شد. تنش فراصوت بر روی گیاه اصلی به‌مدت 10، 20 و 30 دقیقه و در طی 15 روز، در شرایط درون آزمایشگاهی اعمال شد. تنش فراصوت بر روی کالوس به‌مدت 10 دقیقه و به‌مدت 15 روز صورت گرفت. نمونه‌ها در روزهای گوناگون (روز اول، پنجم، دهم و پانزدهم) جمع‌آوری شدند. سپس نمونه‌ها در آون خشک و عصاره اتانولی از آنها تهیه شد. آزمون‌های تعیین مقدار فنل‌کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی به‌وسیله روش‌های Folin-Ciocalteu و Wu بر روی برگ‌های گیاه اصلی و کالوس آن انجام شد. نتایج نشان دادند بیشترین مقدار فنل کل در گیاه در تنش فراصوت، در روز اول و تیمار 30 دقیقه بود. در تمامی تیمارها، فعالیت آنتی‌اکسیدانی نسبت به نمونه شاهد کاهش یافته بود. بیشترین مقدار فنل‌کل در کالوس‌های در تیمار تنش فراصوت، در روز پانزدهم مشاهده شد. فعالیت آنتی‌اکسیدانی در کالوس‌های در تنش فراصوت نسبت به نمونه کنترل کاهش یافت؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که تنش فراصوت در نمونه‌های این آزمایش سبب افزایش مقدار فنل‌کل شد اما بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی تأثیری نداشت. همچنین کالوس‌زایی و تنش فراصوت به‌طور همزمان سبب افزایش مقدار فنل‌کل می‌گردد.
علمی پژوهشی
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.
علمی پژوهشی
ژنومیکس
پریسا دریانی؛ هادی هادی درزی رامندی؛ سارا دژستان؛ زهرا سادات شبر
چکیده
آرایش سیستم ریشه و صفات مرتبط با آن برای جذب رطوبت از خاک‌های عمیق اهمیت زیادی دارند. اطلاعات مربوط به QTLهای مرتبط با آرایش سیستم ریشه‌ای برنج از مقالات و پایگاه داده‌های مرتبط جمع‌آوری شدند. متاآنالیز در سطح کل ژنوم روی این QTLها با استفاده از داده‌های 28 مطالعه مستقل مکان‌یابی QTL در 38 جمعیت مختلف برنج انجام شد. از میان 312 ناحیه QTL که ...
بیشتر
آرایش سیستم ریشه و صفات مرتبط با آن برای جذب رطوبت از خاک‌های عمیق اهمیت زیادی دارند. اطلاعات مربوط به QTLهای مرتبط با آرایش سیستم ریشه‌ای برنج از مقالات و پایگاه داده‌های مرتبط جمع‌آوری شدند. متاآنالیز در سطح کل ژنوم روی این QTLها با استفاده از داده‌های 28 مطالعه مستقل مکان‌یابی QTL در 38 جمعیت مختلف برنج انجام شد. از میان 312 ناحیه QTL که روی نقشه ژنتیکی مرجع قرار گرفتند، 84 و 228 ناحیه QTL به‌ترتیب در شرایط عادی رطوبتی و تنش خشکی شناسایی‌شده بودند. پس از انتقالQTL ها روی نقشه توافقی، متاآنالیز QTL با به کارگیری نرم‌افزار BioMercator انجام شد. در مجموع تعداد 69 ناحیه MQTL معنی‌دار روی 12 کروموزوم برنج شناسایی شدند. نواحی MQTL شامل 5 تا 32 QTL اولیه و منعکس‌کننده QTLهای متعدد برای سه تا پنج صفت مرتبط با آرایش ریشه بودند. پس از بررسی فواصل اطمینان و تعداد QTLهای اولیه برای هر یک از نواحی MQTL، 23 ناحیه به‌عنوان مهم‌ترین نواحی MQTL گزینش و ژن‌های واقع در محدوده این MQTLها شناسایی شدند. از جمله ژن‌های کاندیدای دخیل در آرایش سیستم ریشه برنج که در نواحی MQTL قرار داشتند می‌توان به ژن‌هایی از خانواده‌های WRKY، ARF، IAA، EXPA، WOX، HOX، YUCCA، RHL و NAC اشاره کرد. جایگاه 60 MQTL با موقعیتSNPهای گزارش‌شده در مطالعات ارتباطی کل ژنوم (GWAS) برای صفات ریختی ریشه در برنج همپوشانی داشتند. ژن‌های منتخب امیدبخش و نواحی MQTL می‌توانند برای مهندسی ژنتیک و به‌نژادی مبتنی بر MQTL با هدف بهبود پتانسیل عملکرد، پایداری و کارایی در محیط‌های مواجه با کم‌آبی در برنج مورد استفاده قرار گیرند.
