علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
ابوذر سورنی؛ سپهر مرآتیان اصفهانی؛ بدرالدین ابراهیم سید طباطبایی
چکیده
امروزه گیاهان دارویی به دلیل دارا بودن متابولیت‌های مؤثر، در درمان بسیاری از بیماری‌ها مورد توجه و استفاده همگان قرار گرفته‌اند. یکی از این گیاهان آویشن است که حاوی گستره وسیعی از متابولیت‌های ثانویه مانند ترپن‌ها می‌باشد. روش‌های مختلفی برای افزایش این مواد ابداع شده است. در روش‌های کلاسیک از تغییر عوامل محیطی جهت افزایش ...
بیشتر
امروزه گیاهان دارویی به دلیل دارا بودن متابولیت‌های مؤثر، در درمان بسیاری از بیماری‌ها مورد توجه و استفاده همگان قرار گرفته‌اند. یکی از این گیاهان آویشن است که حاوی گستره وسیعی از متابولیت‌های ثانویه مانند ترپن‌ها می‌باشد. روش‌های مختلفی برای افزایش این مواد ابداع شده است. در روش‌های کلاسیک از تغییر عوامل محیطی جهت افزایش تولید ماده مؤثره استفاده می‌گردد. در حالی که در روش‌های نوین از دست‌ورزی‌های ژنتیکی که بازده بالاتری نیز دارند بهره گرفته می‌شود. از جمله این رویکرد‌ها استفاده از نقش و عملکرد miRNAs می‌باشد. این RNAs بیان ژن را پس از رونویسی از طریق تجزیه mRNAs یا مهار ترجمه آنها کنترل کرده و نقش‌های متنوعی را در فرآیندهای بیولوژیکی و متابولیکی در گیاهان و جانوران بازی می‌کنند. روش‌های متعددی برای شناسایی miRNAs موجود می‌باشد که یکی از ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین آنها، استفاده از ابزارها و روش‌های بیوانفورماتیکی است. لذا به منظور شناسایی miRNAs متمایز در گونه‌های مختلف آویشن، مطالعه‌ای مبتنی بر جستجوی همولوژی با استفاده از اطلاعات ترانسکریپتومی گیاه آویشن انجام گرفت. ابتدا این اطلاعات پالایش و سپس همردیفی در برابر تمام miRNAs شناخته‌شده موجود در بانک اطلاعاتی miRBase انجام شد. بعد از غربالگری نتایج بر اساس شاخص‌هایی همچون طول و سطح e-value ساختار ثانویه miRNAs با ابزار UNAfold مورد بررسی قرار گرفت. شناسایی ژن‌های هدف با استفاده از ابزار psRNATARGET و بررسی روابط فیلوژنتیکی به روش حداکثر احتمال و ابزار RaxML انجام شد. در مجموع ۶۴ miRNAs کاندید متمایز در گونه‌های مختلف آویشن شناسایی شدند که از این تعداد ۱۴ عدد در مسیر سنتز ترپن‌ها قرار داشتند. از مهمترین این miRNAs می‌توان به miR172 و miR396 اشاره کرد که در مطالعات پیشین نقش آنها در مسیر سنتز ترپنوئیدها به اثبات رسیده است. درخت فیلوژنتیک توانست ارتباط میان miRNAs در گونه‌های مختلف را به خوبی نشان دهد.
علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
سمیرا محمدی
چکیده
پروتئین‌های شوک حرارتی 60 کیلو دالتونی (HSP60) که به‌عنوان چاپرونین (cpn60) نیز شناخته می‌شوند، نقش مهمی در رشد و نمو و پاسخ گیاه به تنش ایفا می‌نمایند. در این مطالعه از طریق ابزارهای بیوانفورماتیکی، 32 ژن HSP60 در ژنوم سویا شناسایی شد که روی 14 کروموزوم توزیع شده‌اند. بیشتر این پروتئین‌ها آب‌دوست، اسیدی، ناپایدار با شاخص آلیفاتیک بالا هستند. ...
بیشتر
پروتئین‌های شوک حرارتی 60 کیلو دالتونی (HSP60) که به‌عنوان چاپرونین (cpn60) نیز شناخته می‌شوند، نقش مهمی در رشد و نمو و پاسخ گیاه به تنش ایفا می‌نمایند. در این مطالعه از طریق ابزارهای بیوانفورماتیکی، 32 ژن HSP60 در ژنوم سویا شناسایی شد که روی 14 کروموزوم توزیع شده‌اند. بیشتر این پروتئین‌ها آب‌دوست، اسیدی، ناپایدار با شاخص آلیفاتیک بالا هستند. درخت تکاملی، پروتئین‌های HSP60 سویا، آرابیدوپسیس و برنج را بر مبنای جایگاه سلولی در سه گروه اصلی تقسیم‌بندی نمود. پروتئین‌های واقع در زیرگروه‌های مختلف از نظر ساختار ژنی، موتیف‌های حفاظت‌شده، فاز اینترون و ساختار سه‌بعدی از حفاظت‌شدگی بالایی برخوردار بوده که این امر می‌تواند بیانگر شباهت‌های کارکردی آنها در زیرگروه‌های مختلف باشد. چندین عنصر تنظیمی سیس پاسخ‌گو به تنش‌ها، رشد و نمو و هورمون‌ها در پروموتر ژن‌های GmHSP60 یافت شد که بیانگر نقش آنها در رشد و نمو و پاسخ گیاه به تنش‌های محیطی می‌باشد. تجزیه و تحلیل هستی شناسی ژن (GO)، پیش‌بینی کرد که ژن‌های GmHSP60 در پاسخ به تنش‌های مختلف، مسئول تاخوردگی و تاخوردگی مجدد پروتئین به روشی وابسته به ATP هستند. بررسی الگوی ترانسکریپتوم (RNA-Seq) نشان داد که بیشتر ژن‌های GmHSP60 دارای بیان بالایی در پاسخ به تنش‌های شوری، خشکی، سرما، گرما، غرقاب و کمبود مواد غذایی بودند که بیانگر نقش آنها در افزایش تحمل سویا به تنش‌های غیرزیستی می‌باشد. به‌طور کلی، این یافته‌ها اطلاعات مفیدی را برای درک بهتر کارکرد ژن‌های GmHSP60 در سویا فراهم آورده و راه را برای استفاده از ژن‌های خانواده چاپرونین برای دستیابی به تحمل گیاهان در برابر تنش‌های غیرزیستی تسهیل می‌نمایند.
علمی پژوهشی
پروتئومیکس
سمیرا مردانی زنوز؛ محمود تورچی؛ شقایق اصل زاد
چکیده
خشکی یکی از مهمترین عوامل ایجادکننده‌ی تنش غیرزیستی در گیاه محسوب می‌شود. گندم به عنوان یک گیاه زراعی مهم، اغلب در مناطقی کشت می‌شود که حداقل در دوره‌ای از سال با کم‌آبی مواجه است. یکی از راهکارهای شناسایی پروتئین‌های درگیر در تحمل گیاه به تنش کمبود آب رهیافت پروتئومیک است. به منظور بررسی اثر تنش کمبود آب بر الگوی پروتئوم ریشه ...
بیشتر
خشکی یکی از مهمترین عوامل ایجادکننده‌ی تنش غیرزیستی در گیاه محسوب می‌شود. گندم به عنوان یک گیاه زراعی مهم، اغلب در مناطقی کشت می‌شود که حداقل در دوره‌ای از سال با کم‌آبی مواجه است. یکی از راهکارهای شناسایی پروتئین‌های درگیر در تحمل گیاه به تنش کمبود آب رهیافت پروتئومیک است. به منظور بررسی اثر تنش کمبود آب بر الگوی پروتئوم ریشه گندم رقم متحمل کویر، آزمایشی در قالب طرح کاملاً تصادفی با هفت تکرار انجام شد. استخراج پروتئین‌های ریشه به روش TCA/ استون انجام و الگوی بیان پروتئینی با استفاده از الکتروفورز دوبعدی بررسی‌گردید. پروتئین‌های احتمالی درگیر در تنش کمبود آب با مقایسه‌ی الگوی بیان تحت تنش کمبود آب با الگوی بیان در شرایط کنترل شناسایی‌شد. نتایج نشان داد که اختلاف بین تیمارها برای صفات وزن تر ریشه و طول ریشه در سطح احتمال 5 درصد معنی‌دار ولی برای صفات وزن خشک ریشه، وزن خشک اندام هوایی و وزن تر اندام هوایی از نظر آماری معنی‌دار نبود. بررسی الگوی بیان پروتئوم ریشه، 98 نقطه‌ی پروتئینی تکرارپذیر را نشان داد که از میان آنها تعداد 10 نقطه از لحاظ آماری دارای اختلاف بیان معنی‌دار بین شرایط کنترل و تنش بودند. از این تعداد هشت نقطه افزایش بیان و یک نقطه کاهش بیان را نشان‌دادند. این نقطه‌های پروتئینی بر اساس وزن مولکولی (Mw) و نقطه ایزوالکتریک (pI) با جستجو در بانک‌های اطلاعاتی شناسایی‌شدند. پروتئین‌های پاسخ دهنده به تنش در گروه‌های عملکردی مختلف قرار دارند. این گروه‌ها شامل سنتز و تجمع پروتئین، تنش اکسایشی، پاسخ و دفاع در برابر تنش و مسیرهای متابولیکی بودند.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
مریم فرامرزی جعفربیگلو؛ فرهاد نظریان فیروزآبادی؛ سید سجاد سهرابی؛ علی مقدم
چکیده
بیماری‌های گیاهی، به ویژه بیماری‌های حاصل از قارچ‌ها و اٌوومیست‌ها، از چالش‌های عمده‌‌ی کشاورزی مدرن جهانی هستند. الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMP) مانند کیتین دیواره‌ی سلولی قارچ‌ها و اٌوومیست‌ها، باعث تحریک و سیگنال‌هایی در گیاه میزبان، بیان ژن‌های R و تولید گونه‌های اکسیژن فعال و طیف وسیعی از متابولیت‌ها می‌شوند. ...
بیشتر
بیماری‌های گیاهی، به ویژه بیماری‌های حاصل از قارچ‌ها و اٌوومیست‌ها، از چالش‌های عمده‌‌ی کشاورزی مدرن جهانی هستند. الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMP) مانند کیتین دیواره‌ی سلولی قارچ‌ها و اٌوومیست‌ها، باعث تحریک و سیگنال‌هایی در گیاه میزبان، بیان ژن‌های R و تولید گونه‌های اکسیژن فعال و طیف وسیعی از متابولیت‌ها می‌شوند. تحریک کیتین منجر به بیان ژن‌های مرتبط با دفاع مانند کیتینازها و درنهایت تخریب کیتین دیواره‌ی سلولی پاتوژن‌ها می‌شود. به‌منظور ارزیابی سطح بیان تعدادی از ژن‌های کیتیناز و اندازه‌گیری فعالیت برخی آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان، برگ‌های یک ژنوتیپ سیب‌زمینی متحمل به بیماری به نام جلی، در شرایط آزمایشگاهی با الیگومرهای کیتین تلقیح شد. نتایج پژوهش نشان داد که 48 ساعت پس از تلقیح با کیتین، بیان کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز در برگ‌های تیمار شده نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری پیدا کرد. ژن‌های کیتیناز کلاس I (با 5/5 برابر افزایش بیان نسبت به شاهد) و ژن‌های کیتیناز کلاس III (با 11/1 برابر افزایش بیان نسبت به شاهد)، به ترتیب بیشترین و کمترین بیان را 48 ساعت پس از تلقیح با کیتین داشتند. با این حال، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان کاتالاز و آسکوربات‌پراکسیداز تغییر معنی‌داری نسبت به شاهد نداشتند. این نتیجه نشان می‌دهد که استفاده از تیمار کیتین، مسیرهای سیگنال‌دهی درگیر در بیوسنتز آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را در 48 ساعت پس از تیمار کیتین، القا نمی‌کند و نیز ژن‌های کدکننده کیتینازها را می‌توان با روش‌های مهندسی ژنتیک همسانه‌سازی نمود و در نهایت گیاهان تراریخته‌ی مقاوم به پاتوژن‌ها را تولید کرد.
علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
لیلا فرهادی؛ علی آرمینیان؛ سجاد رشیدی منفرد
چکیده
میکرو RNA ها (miRNAs) دسته‌ای از مولکول‌های ریز RNA، غیر کدکننده‌ی درون‌زا، با طولی بین 24-19 نوکلئوتید هستند که ژن‌های هدف را در سطح پس از رونویسی در گیاهان کنترل می‌کنند. در این مطالعه تعدادی از میکرو RNA های موجود در گیاه کاملینا با استفاده از داده‌های حاصل از توالی‌یابی RNA شناسایی و معرفی شدند. گیاه کاملینا با نام علمی (Camelina Sativa L.) گیاهی ...
بیشتر
میکرو RNA ها (miRNAs) دسته‌ای از مولکول‌های ریز RNA، غیر کدکننده‌ی درون‌زا، با طولی بین 24-19 نوکلئوتید هستند که ژن‌های هدف را در سطح پس از رونویسی در گیاهان کنترل می‌کنند. در این مطالعه تعدادی از میکرو RNA های موجود در گیاه کاملینا با استفاده از داده‌های حاصل از توالی‌یابی RNA شناسایی و معرفی شدند. گیاه کاملینا با نام علمی (Camelina Sativa L.) گیاهی روغنی- دارویی و متعلق به خانواده‌ی شب‌بوئیان (Brassicaceae) است. در ابتدا استخراج RNA از بافت برگ گیاه صورت گرفت و RNA استخراج شده جهت توالی‌یابی ارسال شد. داده‌ها پس از حذف خوانش‌های با کیفیت پایین‌تر از سطح آستانه و نیز پیرایش آنها، با نرم‌افزار Trinity به صورت denovo سر‌هم‌بندی شدند. سپس شناسایی میکرو RNA ها با نرم‌افزار miRDeep2 انجام شد. با استفاده از داده‌های ترنسکریپتوم گیاه و توالی‌های میکرو RNA های شناخته‌شده در سایر گیاهان تعداد 33 میکرو RNA شناسایی و ژن‌های هدف آنها با استفاده از برنامه‌ی psRNAtarget مشخص شدند. بررسی ژن‌های هدف نشان داد که در مجموع 1415 ژن توسط این میکرو RNA ها، تنظیم می شوند که متعلق به چندین خانواده‌ی ژنی با عملکردهای زیستی متفاوت از جمله ژن‌های پروتئین‌های متصل شونده به پروموتور Squamusa، خانواده‌ی پروتئین کیناز و ... هستند. مقایسه‌ی بیان ژن‌های حامل میکرو RNA در دو لاین دابلدهاپلوئید مورد مطالعه، نشان داد که به غیر از miR296 و miR474 که در لاین شماره‌ی 1 بیان بیشتری داشتند، بقیه میکرو RNA ها در لاین شماره‌ی 2 بیان بالاتری داشتند. این موضوع با توجه به پایین‌تر بودن میزان تولید روغن در لاین شماره‌ی 1 نسبت به لاین شماره‌ی 2 نشان‌دهنده‌ی ارتباط این دو میکروRNA با تولید روغن است.miR483 در هیچ کدام از لاین‌ها بیان نداشت. miR113 و miR206 بالاترین میزان بیان را در بین همه میکرو RNA ها داشتند. بیان بالاتر میکرو RNA ها در لاین 2 احتمالاً نشانگر فعالیت بالاتر مکانیسم خاموشی در سطح رونویسی برای ژن‌های هدف در این لاین نسبت به لاین شماره‌ی 1 می‌باشد.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
علیرضا ترنگ
چکیده
برنج (Oryza sativa) به دلیل سازگاری محدود با شرایط کم آبی، به تنش خشکی بسیار حساس است. تنش خشکی پاسخ‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی را در این گیاه تغییر می‌دهد. در این تحقیق تأثیر تنش خشکی در مراحل رویشی و زایشی بر صفات مورفولوژیک و بیان ژن‌های کدکننده فاکتورهای رونویسی DREB2A و ZFP252 در لاین برنج TH1 (حساس به خشکی) و رقم ندا ...
بیشتر
برنج (Oryza sativa) به دلیل سازگاری محدود با شرایط کم آبی، به تنش خشکی بسیار حساس است. تنش خشکی پاسخ‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی را در این گیاه تغییر می‌دهد. در این تحقیق تأثیر تنش خشکی در مراحل رویشی و زایشی بر صفات مورفولوژیک و بیان ژن‌های کدکننده فاکتورهای رونویسی DREB2A و ZFP252 در لاین برنج TH1 (حساس به خشکی) و رقم ندا (متحمل به خشکی) مورد بررسی قرار گرفت. تنش خشکی از طریق توقف آبیاری در مراحل پنجه‌زنی و خوشه‌دهی اعمال شد. نتایج بررسی صفات مورفولوژیکی نشان داد تعداد پنجه و تعداد خوشه به عنوان شاخصی برای تولید در رقم ندا به طور معنی‌داری بیشتر از لاین TH1 بود. Real Time PCR نشان داد در رقم ندا تنش خشکی در مرحله رویشی باعث افزایش بیان ژن ZFP252 (به نسبت 217/3 برابر) شد. این امر نشان دهنده‌ی اهمیت این ژن پاسخ‌دهنده به تنش خشکی در این ژنوتیپ در این مرحله‌ی رشدی می‌باشد. بررسی تغییرات میزان بیان ژن‌های DREB2A و ZFP252 در لاین TH1 حاکی از افزایش معنی‌دار بیان این دو ژن در نتیجه‌ی وقوع تنش خشکی در مرحله‌ی رویشی بود. آنالیز بیان ژن‌های کد کننده‌ی فاکتورهای رونویسی در این مطالعه بیانگر آن بود که گیاهان متحمل و حساس ممکن است از تنظیمات ژنتیکی و مکانیسم‌های متفاوتی در مواجهه با شرایط تنش استفاده کنند. رمزگشایی از این مکانیسم‌های مولکولی به درک بهتر تحمل به تنش و انتخاب استراتژی‌هایی برای بهبود بهره‌وری محصول در مواجهه با تغییرات آب و هوایی کمک می‌کند.
