علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
مریم فارسی؛ مهرشاد زین العابدینی؛ منصور کلانتر چاهوکی؛ محمد رضا وظیفه شناس؛ ریحانه عسگرپور
چکیده
چکیده: انار یکی از درختان میوه ارزشمند و دارای تنوع ژرمپلاسم مطلوب در ایران است. بررسی تنوع ژنتیکی اساس اصلاح گیاهان بوده و از اهمیت خاصی برخوردار است. بدین منظور، 38 صفت مورفولوژیک و پومولوژیک 30 ژنوتیپ امیدبخش انار طی چهار سال متوالی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که به استثناء برخی از ویژگی ها مانند وجود میزان آنتوسیانین ...
بیشتر
چکیده: انار یکی از درختان میوه ارزشمند و دارای تنوع ژرمپلاسم مطلوب در ایران است. بررسی تنوع ژنتیکی اساس اصلاح گیاهان بوده و از اهمیت خاصی برخوردار است. بدین منظور، 38 صفت مورفولوژیک و پومولوژیک 30 ژنوتیپ امیدبخش انار طی چهار سال متوالی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که به استثناء برخی از ویژگی ها مانند وجود میزان آنتوسیانین بر روی شاخه سال جاری، رنگ حبه، اندازه میوه، اندازه گل بارور و بریدگی میانی برگ، ژنوتیپهای مورد مطالعه از تنوع بالایی در سایر صفات برخوردار بودند. عارضه فیزیولوژیک حساسیت پوست میوه به ترکیدگی دارای همبستگی مثبت با حساسیت پوست میوه به آفتاب سوختگی بود، ولی ارتباط منفی با ضخامت پوست میوه و میانگین عملکرد میوه نشان داد. همبستگی مثبت بین اندازه میوه با اندازه گل مثمر و درصد گل بارور با موقعیت گل مشاهده شد. نتایج تجزیه به مؤلفههای اصلی نشان داد که صفات حساسیت پوست میوه به ترکیدگی، میانگین عملکرد درخت، ضخامت پوست میوه، موقعیت گل و شکل میوه، کلیدیترین صفات در تعیین تنوع بین ژنوتیپهای مورد بررسی بودند. براساس نتایج تجزیه خوشهای، ژنوتیپها در سه گروه تقسیم شدند که در گروه اول ژنوتیپهایی قرار گرفتند که پایینترین حساسیت پوست میوه به ترکیدگی و آفتاب سوختگی را داشتند. از میان ارقام مورد مطالعه، ارقام رباب ملس فارس، شهوار قصر دشت، شهوار، گرچ شهوار و ملس یزدی، را می توان به دلیل داشتن حساسیت پایین میوه به ترکیدگی و آفتاب سوختگی و نیز تعداد میوه و عملکرد درخت بالا بهعنوان ارقام و ژنوتیپ های برتر .....
علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
زینب چقاکبودی؛ سید حسن موسوی؛ مهدی کاکایی
چکیده
براسینواستروئیدها هورمون های استروئیدی هستند که برای رشد و نمو گیاه ضروری هستند و نقش مهمی در پاسخ به تنش در گیاهان دارند. در این تحقیق اثر 24- اپی براسینولید بر روی شاخصهای گیاهچه و صفات بیوشیمیایی ژنوتیپهای انتخابی گیاه کاهو تحت تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با چهار ...
بیشتر
براسینواستروئیدها هورمون های استروئیدی هستند که برای رشد و نمو گیاه ضروری هستند و نقش مهمی در پاسخ به تنش در گیاهان دارند. در این تحقیق اثر 24- اپی براسینولید بر روی شاخصهای گیاهچه و صفات بیوشیمیایی ژنوتیپهای انتخابی گیاه کاهو تحت تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با چهار تکرار در آزمایشگاه تحقیقاتی فیزیولوژی گیاهی دانشکده کشاورزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی در سال 1402 اجرا گردید. در این آزمایش فاکتور اول شامل دو لاین انتخابی کاهو شامل ( یخی و رومن ) بود. فاکتور دوم شامل پیش تیمار بذر در چهار سطح پرایمینگ با 24- اپی براسینولید ( صفر، 50، 100 و 150 میکرومولار) و فاکتور سوم شامل تنش خشکی در چهار سطح ( 0، 10%، 20% و 30% ) با مانیتول بود. صفات مورد اندازه گیری شامل سرعت جوانه زنی، طول ریشه چه، طول ساقه چه، محتوای آب نسبی، محتوای قند کل، محتوای فنول کل و محتوای فلاوونوئید بود. مقایسه میانگین اثرات متقابل سه گانه نشان داد که با افزایش سطح تنش خشکی محتوای صفات بیوشیمایی شامل قند کل (480/0 میلی گرم در لیتر)، فنول (83/460 میلی گرم در لیتر) و فلاوونوئید (047/1 میکروگرم در لیتر) افزایش یافتند. تجزیه به مولفه های اصلی نیز نشان داد که دو مولفه اول 64 درصد از تغییرات را توجیه کردند. نتایج نشان داد که پرایمینگ با 150 میکرومولار هورمون 24- اپی براسینولید برای دستیابی به بیش ترین مقدار شاخصهای گیاهچه گیاه کاهو توصیه می گردد.
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. در این راستا مجموعه داده بیان ریزآرایه از پایگاه داده NCBI استخراج و ژنهای با بیان متفاوت بین تیمار شاهد و شرایط 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 حاصل از پژوهش 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 و باعث تغییر در خصوصیات مورفولوژی و عملکرد گیاه میشود. انتظار میرود که از این ژنهای کلیدی، بتوان در برنامههای بهنژادی در مقابله با تنش کمبود نیتروژن استفاده کرد.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی میکروبی در گیاهان زراعی
علی اکبر باباجانپور بورا؛ غلامعلی رنجبر؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ حمید نجفی زرینی
چکیده
سیانوباکتریها به دلیل تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، محلولسازیفسفات 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 ...
بیشتر
سیانوباکتریها به دلیل تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، محلولسازیفسفات 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 میکروگرم بر میلیلیتر 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
بیوتکنولوژی بیماریهای گیاهی
هنگامه طاهری؛ محمد حامد قدوم پاریزی پور
چکیده
پوسیدگی ساقه اسکلروتینیایی (SSR) که توسط قارچ خاکزاد Sclerotinia sclerotiorum ایجاد میشود، علاوه بر کاهش 10-20 درصدی عملکرد محصول، منجر به کاهش کیفیت بذر در کلزا (Brassica napus) میشود. عامل مهار زیستی Pseudomonas chlororaphis PA23 قادر است با القاء مقاومت سیستمیک، گیاه کلزا را از اثرات مخرب قارچ همیبیوتروف S. sclerotiorum مصون نگه دارد. با این حال سازوکار ملکولی القای ...
بیشتر
پوسیدگی ساقه اسکلروتینیایی (SSR) که توسط قارچ خاکزاد Sclerotinia sclerotiorum ایجاد میشود، علاوه بر کاهش 10-20 درصدی عملکرد محصول، منجر به کاهش کیفیت بذر در کلزا (Brassica napus) میشود. عامل مهار زیستی Pseudomonas chlororaphis PA23 قادر است با القاء مقاومت سیستمیک، گیاه کلزا را از اثرات مخرب قارچ همیبیوتروف S. sclerotiorum مصون نگه دارد. با این حال سازوکار ملکولی القای مقاومت در برابر این بیمارگر تا حدود زیادی ناشناخته است. از این رو در مطالعه حاضر، الگوهای رونوشتی در گیاه کلزا با استفاده از سیستم کنترل زیستی باکتری PA23 مورد بررسی قرار گرفت تا با بررسی شبکههای برهمکنش پروتئین-پروتئین (PPI) بهویژه تمرکز بر ژنهای کلیدی (Hub genes) احتمالی، هستی شناسی ژنها (Gene Ontology)، مسیرهای بیوشیمیایی و بررسی شبکههای تنظیمی از طریق بررسی پروموتر ژنهای کلیدی و پیشبینی miRNAها در برهمکنش گیاه-بیمارگر، به اطلاعات جامعتری از پاسخ گیاه کلزا پیش تیمار شده با PA23 در برابر آلودگی S. sclerotiorum رسید. با استفاده از الگوریتمهای محاسباتی افزونه CytoHubba در نرمافزار Cytoscape، گرههایی (Nodes) با بیشترین درجه برهمکنشی با سایر ژنها در شبکه ژنی تحت عنوان ژنهای کلیدی شناسایی شدند که عمدتاً در حفظ و بازیابی مسیرهای متابولیکی و فعالیت فتوسنتزی، کنترل وضعیت اکسیداسیون/ احیای (redox) سلولی، بیوسنتز اسیدهای آمینه آروماتیک و هورمونهای گیاهی، فعالسازی پیامرسانهای دفاعی وابسته به MAPK، تنظیم اسیمیلاسیون سولفور و بیوسنتز سیستئین نقش داشتند. همچنین تحلیل خوشهبندی شبکه با استفاده از الگوریتم IPCA در افزونه Cytocluster، ماژولهای عملکردی را که عمدتاً در بیوسنتز اسیدهای آمینه آروماتیک و تولید متابولیتهای دفاعی در مسیر شیکیمات نقش داشتند را به عنوان مسیرهای اصلی پاسخ دفاعی حاصل از PA23 در برابر SSR معرفی کرد. آنالیز پروموتر ژنهای کلیدی در ناحیه5′UTR ، عناصر تنظیمی سیس (CRE) متنوعی نظیر موتیفهای وابسته به پیامرسان اکسین را در تنظیم پاسخهای دفاعی بر علیه آلودگی S. sclerotiorum شناسایی کرد. پیشبینی miRNAهایی که با ژنهای کلیدی برهمکنش دارند، با استفاده از برنامه وب محور psRNATarget، miRNAهای متعلق به خانوادههای miR172، miR395، miR6028، miR6029، miR6032، miR6035، miR166، miR156، miR396 و miR824 را به عنوان عناصر اصلی شبکه تنظیمی بیان ژنهای کلیدی معرفی کرد. شناخت این برهمکنشها در القای سامانه دفاعی کلزا در برابر آلودگی قارچی SSR میتواند به توسعه سیستمهای کنترل بیولوژیکی جهت مدیریت بیماریهای گیاهی و حفاظت از سیستمهای زراعی کمک کند و مکانیسمهای پایه جهت ایجاد واریتههای متحمل به بیماری را توسعه دهد.
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.
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 به واسطه ...
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.
