علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
رسول خداویردی وند کشتیبان؛ حسن سلطانلو؛ سیده ساناز رمضانپور؛ وحید شریعتی
چکیده
در سطح مولکولی، بررسی پاسخ و ارزیابی تحمل به شوری گندم زراعی، می‌تواند راهبرد مهمی در درک و مقایسه مکانیسم‌های دفاعی ارقام گندم محسوب گردد. بدین‌منظور، تحقیقی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی گرگان، به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با 3 تکرار صورت گرفت که فاکتورهای آزمایش شامل ارقام گندم زراعی (رقم متحمل ...
بیشتر
در سطح مولکولی، بررسی پاسخ و ارزیابی تحمل به شوری گندم زراعی، می‌تواند راهبرد مهمی در درک و مقایسه مکانیسم‌های دفاعی ارقام گندم محسوب گردد. بدین‌منظور، تحقیقی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی گرگان، به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با 3 تکرار صورت گرفت که فاکتورهای آزمایش شامل ارقام گندم زراعی (رقم متحمل سارک6 و رقم حساس بهاره‌چینی) و سری‌های زمانی نمونه‌برداری (صفر یا کنترل، 24، 48، 72 و 96 ساعت پس از تنش) بودند. تنش شوری با غلظت 250 میلی‌مولار کلرید سدیم بر روی گیاهچه‌های 10 روزه یکنواخت در مرحله دو برگی اعمال‌شده و نمونه‌برداری از بافت ریشه و اندام هوایی صورت گرفت. سپس میزان یون‌های سدیم و پتاسیم و در ادامه بیان نسبی ژن‌های SOS1 و NHX1 توسط روش qPCR اندازه‌گیری شد. نتایج حاکی از این بود که پس از اعمال تنش شوری، با افزایش زمان نمونه‌برداری، مقدار Na+ در اندام هوایی و ریشه رقم متحمل نسبت به رقم حساس کاهش‌یافته، اما در ارتباط با مقدارK+ ، پاسخ دو رقم و روند تغییرات، بسته به اندام گیاهی، متفاوت بود. همچنین نتایج نشان داد که الگوی بیان ژن‌های SOS 1 و NHX1 در ریشه و اندام هوایی هر دو رقم، دارای روند منظمی نبود، اما در ریشه رقم سارک6، تجمع سریع‌تر و بیشتر رونوشت ژن‌ها مشهود بود که بیانگر نقش مهم این ژن‌ها در ریشه برای کاهش جذب یون سدیم و برقراری هموستازی یونی بود.
علمی پژوهشی
ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
زهرا فتحی؛ کتایون زمانی؛ سولماز خسروی؛ محمد علی ملبوبی
چکیده
اصلاح گیاهان زراعی با قابلیت بیشتر استفاده از مواد معدنی موجود در خاک از اهداف پژوهشگران حوزه زیست‌فناوری است. روش‌های مهندسی ژنتیک پیشرفت‌های چشمگیری را در اصلاح گیاهان زراعی با انتقال و ایجاد صفات مفید جهت تولید بیشتر در شرایط عادی و یا تحت تنش را فراهم می‌آورند. طراحی سازه‌های ژن کارآمد دارای پروموترهایی با عملکرد مناسب به‌منظور ...
بیشتر
اصلاح گیاهان زراعی با قابلیت بیشتر استفاده از مواد معدنی موجود در خاک از اهداف پژوهشگران حوزه زیست‌فناوری است. روش‌های مهندسی ژنتیک پیشرفت‌های چشمگیری را در اصلاح گیاهان زراعی با انتقال و ایجاد صفات مفید جهت تولید بیشتر در شرایط عادی و یا تحت تنش را فراهم می‌آورند. طراحی سازه‌های ژن کارآمد دارای پروموترهایی با عملکرد مناسب به‌منظور بیان اختصاصی ژن‌های مورد نظر در بافت‌های هدف و در زمان مناسب جهت ایجاد صفات مطلوب مانند تحمل به تنش‌های زیستی و غیر زیستی یا اهداف دیگر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بیان اختصاصی ژن‌های ناقل فسفات در ریشه و القای آنها با تنش کمبود فسفات، قابلیت پروموترهای اعضای این خانواده ژن را جهت بهره‌برداری در گیاهان تراریخت به‌ویژه برای جذب فسفات از خاک نشان‌می‌دهد. در این پژوهش یک قطعه 1826 جفت بازی مربوط به پروموتر ژن AtPHT1;1 گیاه آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana L.) مورد بررسی بیوانفورماتیکی قرارگرفت و نتایج نشان داد که این پروموتر دارای موتیف‌های متعدد مربوط به‌بیان اختصاصی در ریشه است. بیان اسید فسفات از ترشحی AtPAP17 به‌عنوان یک ژن گزارشگر تحت کنترل پروموتر AtPHT1;1 در گیاهان تراریخت کلزا نشان داد که پروموتر مذکور ویژگی بیان بافتی خود را در گیاه کلزا حفظ کرده و به‌طور اختصاصی در ریشه بیان می‌شود و می‌تواند به‌عنوان یک ناحیه تنظیم‌کننده برای بیان اختصاصی ژن‌های مطلوب در ریشه گیاهان تراریخت کلزا مورد استفاده قرار گیرد.
مروری
نانوبیوتکنولوژی کشاورزی
محمد علی ابراهیمی؛ نسرین قوامی؛ مهدی دادمهر؛ هادی کلانتری؛ جواد شقاقی؛ اردشیر قادری؛ نسیم زرین پنجه
چکیده
انواع تنش‌های زیستی و غیر زیستی مانند عوامل بیماری‌زا، آفت‌ها، علف‌های‌هرز، دما، رطوبت نامناسب و بسیاری عوامل دیگر، دستیابی به عملکرد مطلوب محصولات کشاورزی را با مشکلات و معضلات متعددی روبه‌رو ساخته‌است. پیش بینی می‌شود که تا سال 2050 میلادی جمعیت جهان به حدود 6/9 میلیارد نفر برسد که در این صورت، بایستی تولیدات کشاورزی بین 70 تا ...
بیشتر
انواع تنش‌های زیستی و غیر زیستی مانند عوامل بیماری‌زا، آفت‌ها، علف‌های‌هرز، دما، رطوبت نامناسب و بسیاری عوامل دیگر، دستیابی به عملکرد مطلوب محصولات کشاورزی را با مشکلات و معضلات متعددی روبه‌رو ساخته‌است. پیش بینی می‌شود که تا سال 2050 میلادی جمعیت جهان به حدود 6/9 میلیارد نفر برسد که در این صورت، بایستی تولیدات کشاورزی بین 70 تا 100 درصد افزایش یابد تا بتوان از عهده تأمین نیاز به مواد خوراکی بشر بر آمد. عواملی چون کوچک‌تر شدن زمین‌های قابل کشت، کمبود منابع آبی، تغییر اقلیم و کاهش کارایی نهاده‌های شیمیایی کشاورزی، مشکلات ناشی از تنش‌های زیستی و غیر زیستی را برای انواع محصولات تشدید کرده است. بدین ترتیب، دستیابی به فناوری‌های مدرن و ره‌یافت هایی نوین برای حفاظت گیاهان در برابر تنش‌ها و بهبود کارایی مصرف نهاده‌های شیمیایی با هدف تأمین امنیت غذایی به‌گونه‌ای سالم و پایدار، امری کاملاً حیاتی است. نانو زیست‌فناوری که شامل استفاده از نانوساختارها (مواد کوچک‌تر از صد نانومتر) در کاربردهای زیستی است، ابزاری نویدبخش برای محقق شدن کشاورزی پایدار است که عامل کلیدی برای تأمین نیاز روزافزون به غذا در سطح جهان می‌باشد. در مقاله حاضر کلیات نقش فناوری نانو در صنعت کشاورزی به‌عنوان نانو کودها، نانو آفت‌کش‌ها، نانو تنظیم کننده های رشد، نانو اصلاح کننده های آب و خاک و غیره مرور شده‌است.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی بیماریهای گیاهی
فاطمه محمدی؛ ابوذر سورنی؛ رحیم مهرابی
چکیده
کنه تارتن دولکه‌ای (Tetranychus urticae Koch) از مهم‌ترین آفات تخریب‌کننده لوبیا (Phaseolus vulgaris L.) است. به‌طور کلی شبکه‌های ژنی پیچیده‌ای در ایجاد حساسیت یا مقاومت در مقابل کنه تارتن دولکه‌ای دخیل هستند، بنابراین در این تحقیق از روش سامانه‌های زیستی به‌کار برده شد. برای این منظور از داده‌های RNA-Seq مربوط به تنش کنه تارتن روی گیاه لوبیا استفاده ...
بیشتر
کنه تارتن دولکه‌ای (Tetranychus urticae Koch) از مهم‌ترین آفات تخریب‌کننده لوبیا (Phaseolus vulgaris L.) است. به‌طور کلی شبکه‌های ژنی پیچیده‌ای در ایجاد حساسیت یا مقاومت در مقابل کنه تارتن دولکه‌ای دخیل هستند، بنابراین در این تحقیق از روش سامانه‌های زیستی به‌کار برده شد. برای این منظور از داده‌های RNA-Seq مربوط به تنش کنه تارتن روی گیاه لوبیا استفاده شد. پس از فراهم‌کردن ماتریس بیان ژن‌ها، شبکه‌های مولکولی با استفاده از آنالیز شبکه هم‌بیان وزن‌دار (WGCNA) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. پس از ایجاد ماژول‌ها، عملکرد ژن‌ها در هر ماژول مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بر اساس نتایج، مجموع 699 ژن با بیان افتراقی در پاسخ به تنش کنه تارتن شناسایی شدند که در 7 ماژول هم‌بیان از طریق خوشه‌بندی سلسله‌مراتبی جای گرفتند. بررسی هستی‌شناسی ژن‌ها و آنالیز برهمکنش ژن‌های کلیدی با استفاده از بانک اطلاعاتی String نشان داد پاسخ ترانسکریپتوم لوبیا به آلودگی با کنه تارتن بیشتر شامل ژن‌های کدکننده پروتئین کینازها، کاتالیزورها، فاکتورهای رونویسی، ساخت متابولیت‌ها و مسیرهای انتقال پیام هورمونی بود. ماژول فیروز‌ه‌ای بیشترین ژن‌های درگیر در مقاومت را دارا بود که این ماژول و ماژول زرد، بیشترین همبستگی را با رقم مقاوم به ترتیب پس از پنج و یک روز آلودگی داشتند. همچنین، ماژول مشکی بیشترین همبستگی با رقم حساس پس از پنج روز آلودگی را داشت. این مطالعه دانش ما را از مکانیسم‌های مولکولی دخیل در مقاومت به کنه تارتن افزایش می‌دهد. همچنین ژن‌های بررسی شده در این تحقیق می‌توانند به‌عنوان اهداف اصلاحی برای ایجاد مقاومت معرفی شوند.
علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
معصومه فلاح زیارانی؛ مهدی صفایی زاده
چکیده
ساکارز: فروکتان 6- فروکتوزیل ترنسفراز آنزیمی است که انتقال گروه فروکتوزیل از ساکارز را به گیرنده‌های مختلف کاتالیز می‌کند. اهمیت این پروتئین به دلیل نقش آن در افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش‌ها می‌باشد. به دلیل اهمیت انتقال ساکارز در سلول، این ژن به کمک پایگاه‌های مختلف اطلاعاتی و نرم‌افزارهای گوناگون بیوانفورماتیک مطالعه گردید ...
بیشتر
ساکارز: فروکتان 6- فروکتوزیل ترنسفراز آنزیمی است که انتقال گروه فروکتوزیل از ساکارز را به گیرنده‌های مختلف کاتالیز می‌کند. اهمیت این پروتئین به دلیل نقش آن در افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش‌ها می‌باشد. به دلیل اهمیت انتقال ساکارز در سلول، این ژن به کمک پایگاه‌های مختلف اطلاعاتی و نرم‌افزارهای گوناگون بیوانفورماتیک مطالعه گردید و با ژن‌های دخیل در هیدرولیز O-glycosyle در گندم و نیز ژن‌هایی از دیگر گونه‌های گیاهی مورد مقایسه قرار گرفت. آنالیز فیلوژنی 21 گونه مورد بررسی را در هشت گروه مجزا قرار داد. با برنامه FgenesH بر روی رشته مثبت این ژن یک اگزون شناسایی گردید و مشخص گردید که پروتئین پیش‌بینی شده آن 619 اسید آمینه طول دارد. با برنامه MapViewer مشخص شد که توالی حامل ژن ساکارز: فروکتـان 6 -فروکتوزیـل ترانسـفراز (6-SFT) اکسشن (JQ728011) بر روی کروموزوم شماره 4 گندم قراردارد. نقطه ایزوالکتریک (pI) پروتئین مورد نظر19/5، بار خالص آن 24- می‌باشد و بررسی شاخص ناپایداری Instability indx)) نشان داد که این پروتئین عمر بالایی دارد. وزن مولکولی پروتئین ساکارز: فروکتـان 6- فروکتوزیل ترانسفراز معادل 68 کیلو دالتون دالتون تعیین شد و از نظر پدیدایی (Ontology) این پروتئین در داخل سلول می‌ماند. این پروتئین دارای دو دمین حفاظت‌شده PF00251 (Glyco- hydrolasy) و SSF75005 (Arabinana) در انتهای آمینی و یک دمین SSF49899 (Cancanava) در انتهای کربوکسیلی می‌باشد. استنباط گردید که این پروتئین به واسطه دمین Glyco-hydrolasy پس از سنتز در سیتوپلاسم به هسته انتقال یافته و باعث تنظیم هیدرولیز O-glycosyle در گندم می‌گردد. مقایسه ساختار ثانویه پروتئین وجود صفحات آلفا را تأیید کرد. مدل‌سازی سه بعدی این پروتئین در گندم به روش همولوژی مدلینگ و با استفاده از پایگاه داده Swiss Model پس از انتخاب الگوی مناسب با میزان شباهت بالا که از پایگاه داده PDB استخراج شد، انجام گرفت. جهت اعتبارسنجی ساختاری مدل ترسیم شده سه‌بعدی و آنالیز استرئوشیمیایی، نمودار راماچاندران ترسیم و زوایای دی‌هیدرال محاسبه شدند. نتایج ارزیابی کیفیت ساختاری نشان داد که مدل‌های پیشنهادی دارای کیفیت و پایداری مناسبی می‌باشند. مطالعه ساختار پروتئین می‌تواند به درک عملکرد پروتئین کمک کند و بررسی جزئیات ساختار آن می‌تواند در مطالعات جایگاه فعال پروتئین و داکینگ سودمند باشد.
علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
محمدصالح شاه وردی؛ محمد محسن زاده گلفزانی؛ حبیب الله سمیع زاده لاهیجی
چکیده
این آزمایش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی و گروهبندی ژنوتیپ‌های گلرنگ با استفاده از نشانگرهای ISSR و رتروترانسپوزون و صفات زراعی در سال 1394 در آزمایشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه گیلان و موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج انجام شد. تعداد 28 ژنوتیپ گلرنگ با استفاده از 7 نشانگر ISSR، سه نشانگر رتروترانسپوزون و 12 نشانگر ترکیبی ISSR و رتروترانسپوزون، ...
بیشتر
این آزمایش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی و گروهبندی ژنوتیپ‌های گلرنگ با استفاده از نشانگرهای ISSR و رتروترانسپوزون و صفات زراعی در سال 1394 در آزمایشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه گیلان و موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج انجام شد. تعداد 28 ژنوتیپ گلرنگ با استفاده از 7 نشانگر ISSR، سه نشانگر رتروترانسپوزون و 12 نشانگر ترکیبی ISSR و رتروترانسپوزون، و همچنین تعداد هشت صفت مختلف مورفولوژی با روش‌های مختلف آماری ارزیابی شد. از 22 آغازگر 117 نوار چند شکل ایجاد شد. از بین آغازگرها، آغازگرهای UBC827 و TOS1 با تعداد 13 نوار بیشترین تعداد نوار و آغازگرهای UBC811 و UBC822 ترکیبی با TOS1 با تعداد پنج نوار کمترین تعداد نوار را برای آغازگرهای ISSR و رتروترانسپوزون نشان داد. درصد چندشکلی به دست آمده برای نشانگرهای ISSR، رتروترانسپوزون و آغازگرهای ترکیبی ISSR و رتروترانسپوزون از 46/38 تا 88/88 درصد متغیر بود و میانگین درصد چندشکلی برابر با 62 درصد بدست آمد. بالا بودن معیارهای تنوع ژنی نی، شاخص شانون، میزان PIC و تعداد آلل مؤثر برای آغازگرهای UBC810، UBC811 و آغازگرهای ترکیبی TOS-2+HB-12، TOS1+HB12 و TOS1+ UBC822 نشان‌دهنده کارایی بالای این آغازگرها در ارزیابی تنوع ژنتیکی در این تحقیق می‌باشد. در بررسی ژنوتیپ‌ها براساس صفات مورفولوژی به روش UPGMA و معیار فاصله اقلیدسی 28 ژنوتیب در چهار گروه قرار گرفتند. صحت گروهبندی حاصل از تجزیه خوشه‌ای توسط تجزیه تابع تشخیص کانونی به روش خطی فیشر با 1/82 درصد برای صفات مورفولوژی تأیید شد. تجزیه به مختصات اصلی در بررسی مولکولی نیز نشان داد که 12 بردار اول در مجموع 47/63 درصد تنوع کل را توجیه کردند. آزمون منتل ارتباط بین دو ماتریس داده مولکولی و مورفولوژی را 214/0 نشان داد که نشان‌دهنده‌ی ارتباط کم بین دو داده است. در مجموع نتایج نشان داد که تنوع ژنتیکی قابل ملاحظه‌ای وجود دارد که می‌تواند جهت گزینش ژنوتیپ‌هایی مطلوب در برنامه‌های به نژادی گلرنگ مورد استفاده قرار گیرد.
