علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
زینب شهاب‌زاده؛ رضا درویش زاده؛ رضا محمدی؛ مراد جعفری؛ هادی علیپور
چکیده
گیاه فسکیوی پابلند (Festuca arundinacea) از خانواده Poaceae، یک گیاه آلوهگزاپلوئید (2n=6x=42) دگربارور است که در سرتاسر دنیا به صورت گیاه علوفه‌ای استفاده می‌شود. اکثر صفات مورفولوژیک با ارزش اقتصادی بالا توارث کمّی (پلی‌ژنیک) داشته و بیان ژن‌های کنترل کننده این صفات به طور وسیعی تحت تاثیر محیط قرار می‌گیرند از این رو اصلاح این گونه صفات با روش‌های ...
بیشتر
گیاه فسکیوی پابلند (Festuca arundinacea) از خانواده Poaceae، یک گیاه آلوهگزاپلوئید (2n=6x=42) دگربارور است که در سرتاسر دنیا به صورت گیاه علوفه‌ای استفاده می‌شود. اکثر صفات مورفولوژیک با ارزش اقتصادی بالا توارث کمّی (پلی‌ژنیک) داشته و بیان ژن‌های کنترل کننده این صفات به طور وسیعی تحت تاثیر محیط قرار می‌گیرند از این رو اصلاح این گونه صفات با روش‌های اصلاح کلاسیک مشکل و زمان‌بر است. در 40 سال اخیر توسعه تکنولوژی نشانگرهای مولکولی و تلفیق آن با روش‌های بیومتری امکان شناسایی QTL و توسعه گزینش به کمک نشانگر را فراهم نموده است. این تحقیق با هدف مطالعه ژنتیکی و شناسایی QTLهای کنترل‌کننده صفات زراعی در ژرم‌پلاسم فسکیوی پابلند و با استفاده از تجزیه ارتباطی انجام شد. در آزمایش مولکولی، تنوع ژنتیکی نود جمعیت فسکیوی پابلند با 10 جفت آغازگرEST-SSR و 39 آغازگر ISSR بررسی شد. در ارزیابی‌های مزرعه‌ای، تنوع فنوتیپی نود جمعیت فسکیوی پابلند در رابطه با 10 صفت زراعی در قالب طرح بلوک-های کامل تصادفی با سه تکرار ارزیابی شد. از میان صفات زراعی مورد بررسی بیشترین تنوع در صفات تاریخ گرده‌افشانی و ارتفاع بوته مشاهده شد. در تجزیه به مؤلفه‌های اصلی براساس صفات زراعی مورد مطالعه جمعیت‌ها به دو گروه اصلی و چهار زیرگروه تقسیم‌بندی کنند. در گروه‌‌بندی جمعیت‌ها براساس کل نشانگرهای مولکولی به روش‌های UPGMA و بیزی، جمعیت‌های فسکیوی پابلند به دو گروه چمنی و علوفه‌ای تقسیم‌بندی شدند. نتایج نشان داد براساس هر دو نشانگر مورفولوژیکی و ژنتیکی مورد استفاده تنوع خوبی بین جمعیت‌ها وجود دارد. در تجزیه ارتباطی با دو روش GLM و MLM بیشترین تعداد نشانگر برای تاریخ گرده‌افشانی شناسایی شد. در روش GLM تعدادی نشانگر مشترک بین دو صفت تاریخ گرده‌افشانی و تاریخ گلدهی مشاهده شد که می‌توانند برای مطالعه همزمان هر دو صفت به کار روند.
علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
بهناز کرمی لاکه؛ محمد مهدی سوهانی؛ امین عابدی
چکیده
پروتئین‌های خانواده آنتی‌پورتر یون کلسیم/کاتیون (CaCA) نقش حیاتی در هموستازی یون کلسیم دارند که یک رویداد مهم در طول نمو و پاسخ دفاعی گیاه است. در مطالعه حاضر با استفاده از داده‌های بانک‌های اطلاعاتی مرتبط، 14 ژن CaCAs در ژنوم ذرت شناسایی و براساس سازماندهی ساختاری و ارتباط تکاملی آن‌ها با پروتئین‌های شناسایی‌شده به سه گروه CAX، CCX و ...
بیشتر
پروتئین‌های خانواده آنتی‌پورتر یون کلسیم/کاتیون (CaCA) نقش حیاتی در هموستازی یون کلسیم دارند که یک رویداد مهم در طول نمو و پاسخ دفاعی گیاه است. در مطالعه حاضر با استفاده از داده‌های بانک‌های اطلاعاتی مرتبط، 14 ژن CaCAs در ژنوم ذرت شناسایی و براساس سازماندهی ساختاری و ارتباط تکاملی آن‌ها با پروتئین‌های شناسایی‌شده به سه گروه CAX، CCX و MHX طبقه‌بندی شدند. بیشتر پروتئین‌های ZmCaCA دارای دو دمین Na_Ca_ex بودند. تمامی ژن‌های شناسایی‌شده دارای حداقل یک موتیف کارکردی بوده و ساختار ژنی هر زیر گروه CaCA بسیار حفاظت شده است. در پیش‌بینی مولکول-های miRNA واکنش‌گر نسبت به ژن‌های CaCA در ذرت 33 نوع miRNA متفاوت شناسایی شد که در تنظیم بیان پس از رونویسی 13 ژن CaCAs از طریق برش mRNA یا ممانعت از ترجمه دخالت دارند. علاوه بر این، چندین عنصر تنظیمی cis پاسخ به تنش‌ها و هورمون‌ها در پیش‌بر این ژن‌ها شناسایی شد. بیان متغیر اکثر ژن‌های ZmCaCA در مراحل مختلف رشد و نمو، نقش مشخص آن‌ها در نمو ذرت را نشان می-دهد. همچنین القاء بیان این ژن‌ها در پاسخ به تنش‌های غیر زیستی (سرما، شوری، خشکی) کارکرد دفاعی ژن‌های ZmCaCA را مشخص نمود. بیشترین افزایش و کاهش بیان ژن مربوط به ژن‌های CAX است. نتایج این مطالعه اطلاعات پایه در مورد روابط فیلوژنی و کارکردهای احتمالی ژن‌های CaCA ذرت را برای پژوهش‌های آتی فراهم می‌سازد.
علمی پژوهشی
اصلاح نباتات مولکولی
مریم شیرانی بیدآبادی؛ فرهاد نظریان فیروزآبادی؛ کریم سرخه؛ احمد اسماعیلی
چکیده
سیب‌زمینی، چهارمین گیاه ارزشمند در تغذیه بشر است. غده سیب‌زمینی علاوه بر کربوهیدرات‌ها، دارای ویتامین‌ها و ریزمغذی‌های مهمی برای تأمین سلامت بشر است. طی مراحل نموی غده سیب‌زمینی، تغییرات متعدد مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی رخ می‌دهند. مطالعه این اتفاق‌ها از منظر مولکولی، برای به‌نژادی ارزش غذایی و بهبود عملکرد سیب‌زمینی ...
بیشتر
سیب‌زمینی، چهارمین گیاه ارزشمند در تغذیه بشر است. غده سیب‌زمینی علاوه بر کربوهیدرات‌ها، دارای ویتامین‌ها و ریزمغذی‌های مهمی برای تأمین سلامت بشر است. طی مراحل نموی غده سیب‌زمینی، تغییرات متعدد مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی رخ می‌دهند. مطالعه این اتفاق‌ها از منظر مولکولی، برای به‌نژادی ارزش غذایی و بهبود عملکرد سیب‌زمینی بسیار مهم است. روش‌های توالی‌یابی نوین، داده‌های ژنتیکی فراوان و سودمندی برای به‌نژادی مولکولی محصولات زراعی تولید می-کنند. در این مطالعه، از غده در حال نمو سیب‌زمینی در دو دوره نموی نمونه‌برداری صورت گرفت. توالی‌یابی cDNA و ساخت RNA پس از استخراج با دو تکرار برای هر Illumina انجام شد. آنالیزهای بیوانفورماتیکی، هستی‌شناسی ژن و غنی‌سازی گروه‌های ژنی صورت گرفت. در نهایت، از 1829 ژن افتراقی، 1186 ژن توسط پایگاه‌های معتبر شناسایی شدند. نتایج مقایسه‌های هستی‌شناسی ژن نشان داد که به ترتیب 393، 483 و 669 ژن در فرایندهای بیولوژیکی، اجزای سلولی و کارکردهای مولکولی نقش داشتند. بیشترین تعداد ژن در مسیرهای بیوسنتز فنیل پروپانوئیدها، بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه و مسیرهای متابولیکی حضور داشتند. ژن‌های کدکننده‌ی پراکسیدازها و ناقلین غشایی مهم‌ترین ژن‌ها در ابتدای دوره نموی تا شروع غده‌دهی بودند. نمو غده در سیب‌زمینی مسیرهای متابولیکی بسیاری را فعال می‌سازد، که نه تنها موجب رشد و نمو می‌گردند، بلکه باعث فعال شدن مسیرهای مقابله با تنش‌ها و همچنین مسیرهای ساخت مواد مورد نیاز می‌گردند. در مجموع تعداد ده ژن کلیدی برای بیوسنتز نشاسته در جریان نمو، شناسایی شدند که بیشتر آن‌ها افزایش بیان معنی‌داری نشان دادند، این موضوع نشان می‌دهد که فرایند بیوسنتز نشاسته از شروع نمو استولون تا بلوغ غده پیوسته ادامه دارد.
علمی پژوهشی
بیوانفورماتیک
سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ سمیرا محمدی
چکیده
تنش شوری یکی از تنش‌های غیرزیستی محدودکننده رشد و نمو گیاهان می‌باشد. عامل پاسخ‌دهنده به اتیلن (ERF) خانواده ای از عوامل رونویسی دخیل در رشد و نمو گیاهان و نیز پاسخ‌دهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی بوده و با توجه به اهمیت این خانواده در پاسخ به تنش شوری، در این تحقیق شناسایی ژن‌های این خانواده در گیاه شورزیست چمن شور آلوروپوس لیتورالیس ...
بیشتر
تنش شوری یکی از تنش‌های غیرزیستی محدودکننده رشد و نمو گیاهان می‌باشد. عامل پاسخ‌دهنده به اتیلن (ERF) خانواده ای از عوامل رونویسی دخیل در رشد و نمو گیاهان و نیز پاسخ‌دهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی بوده و با توجه به اهمیت این خانواده در پاسخ به تنش شوری، در این تحقیق شناسایی ژن‌های این خانواده در گیاه شورزیست چمن شور آلوروپوس لیتورالیس (Aeluropus littoralis) مدنظر قرار گرفت. در مجموع، 36 ژن غیر تکراری ERF در ژنوم آلوروپوس لیتورالیس شناسایی شد. ترسیم درخت فیلوژنتیک بر مبنای همولوژی با گیاه آرابیدوپسیس، خانواده ژنی AlERF را به شش گروه مشخص (B1 تا B6) طبقه‌بندی نمود. تجزیه و تحلیل ساختار ژنی نشان داد که تعداد اینترون در ژن‌های AlERF بین صفر تا دو متغیر بود. تجزیه و تحلیل موتیف‌های حفاظت‌شده و جستجوی دمین در توالی‌های پروتئینی AlERF نشان داد از ده موتیف شناسایی شده، تنها موتیف‌های یک و دو در ساختار دمین AP2/ERF مشارکت دارند. بر اساس داده‌های ترانسکریپتوم و نمودار Heatmap، ژن AlERF6.3 ببیشترین بیان را در شرایط تنش شوری در بافت ریشه نشان داد و بیشترین کاهش بیان نیز در ژن AlERF6.7 در شرایط بازیابی در بافت برگی مشاهده شد. این الگوی متفاوت بیان ژن‌ها در بافت‌های برگ و ریشه در مواجهه با تنش شوری، حاکی از وجود مکانیسم‌های تنظیمی متفاوت در بیان این ژن‌ها می‌باشد. نتایج این مطالعه به‌عنوان اولین گزارش در مورد خانواده ژنی ERF در آلوروپوس لیتورالیس، اطلاعات پایه‌ای را برای مطالعات بیشتر در مورد خصوصیات کارکردی ژن‌های AlERF فراهم می‌نماید.
علمی پژوهشی
ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
سیده مهری جوادی؛ زهرا سادات شبر؛ آسا ابراهیمی؛ مریم شهبازی
چکیده
خشکی مهم‌ترین تنش محیطی است که باعث کاهش عملکرد محصولات گیاهی می‌شود. تحقیقات در راستای ایجاد ارقام متحمل به تنش خشکی از اهمیت فوق العاده‌ای برخوردار است. در این تحقیق تلاش شده است تا با آنالیز داده‌های تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژن‌های مهم پاسخگو به تنش خشکی و ژن‌های هاب در مرحله زایشی جو شناسایی‌شده و آنالیز پروموتور ...
بیشتر
خشکی مهم‌ترین تنش محیطی است که باعث کاهش عملکرد محصولات گیاهی می‌شود. تحقیقات در راستای ایجاد ارقام متحمل به تنش خشکی از اهمیت فوق العاده‌ای برخوردار است. در این تحقیق تلاش شده است تا با آنالیز داده‌های تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژن‌های مهم پاسخگو به تنش خشکی و ژن‌های هاب در مرحله زایشی جو شناسایی‌شده و آنالیز پروموتور انجام گیرد. به همین منظور با استفاده از نرم‌افزار FlexArray تمامی ژن‌های دارای بیان افتراقی 5/2 ≥ و 5/2- ≥ در بین دو سری از آزمایشات ریزآرایه انجام شده در جو شناسایی شدند. نتیجه این تجزیه و تحلیل، شناسایی 559 ژن پاسخ‌دهنده به تنش خشکی در مرحله زایشی بود. ژن‌های هاب با استفاده از سه الگوریتم محاسباتی Cyto-Hubba در نرم-افزار Cytoscape مشخص شدند. این امر منجر به شناسایی 10 ژن غیر تکراری شد که به‌عنوان مؤثرترین ژن‌ها در پاسخ به تنش خشکی در نظر گرفته شدند. براساس بررسی هستی‌شناسی ژن‌های دارای بیان افتراقی و ژن‌های هاب، تنظیم رونویسی از گروه‌های اصلی بود که نشان دهنده اهمیت عوامل رونویسی در مکانیسم تحمل به خشکی می‌باشد. در میان عوامل رونویسی می‌توان به HvCBF6، HvDRF1.3، LFL1، VP1، WRKY71 و ABI5 (متعلق به خانواده‌های AP2، WRKY و bZIP) اشاره کرد. آنالیز پرموتر نشان داد که برخی از خانواده‌های عوامل رونویسی از جمله AP2، AT-hook family، bHLH، NAC، bZIP و MYB قابلیت اتصال به 85 درصد از پرموترهای شناسایی‌شده را دارند. مطالعه این عوامل رونویسی، می‌تواند به شناخت هر چه بیشتر سازوکار تحمل به تنش خشکی در جو کمک کند.
علمی پژوهشی
بیوتکنولوژی و تنش های زنده و غیرزنده
مهرانه تسلیمی؛ عاطفه صبوری؛ امین عابدی
چکیده
خشکی از مهم‌ترین عوامل محدود کننده برای تولید اقتصادی محصولات زراعی به خصوص برنج در دنیا است. به منظور شناسایی نشانگرهای مرتبط با عملکرد و صفات زراعی برنج تحت تنش خشکی، تعداد 40 رگه خویش‌آمیخته برنج از نسل نهم (F9) حاصل از تلاقی ارقام شاه-پسند×IR28 در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) در بهار و تابستان 1397 در قالب طرح بلوک‌های ...
بیشتر
خشکی از مهم‌ترین عوامل محدود کننده برای تولید اقتصادی محصولات زراعی به خصوص برنج در دنیا است. به منظور شناسایی نشانگرهای مرتبط با عملکرد و صفات زراعی برنج تحت تنش خشکی، تعداد 40 رگه خویش‌آمیخته برنج از نسل نهم (F9) حاصل از تلاقی ارقام شاه-پسند×IR28 در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) در بهار و تابستان 1397 در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفتند. در این راستا، چندشکلی110 نشانگر SSR و EST-SSR بین والدین جمعیت ارزیابی و 41 نشانگر، چندشکل مناسبی نشان دادند. نتایج به دست آمده از تجزیه رگرسیونی تحت شرایط بدون تنش و تنش به ترتیب 24 و 22 نشانگر معنی دار شناسایی نمود. بیشترین ضریب تبیین (R2) در شرایط بدون تنش مربوط به نشانگر RM3496 برای تعداد روز تا گلدهی (8/24 درصد) و در شرایط تنش، مربوط به نشانگر RMES6-1 برای صفت میزان خروج خوشه از غلاف (1/28 درصد) بود. نشانگرهای RM211 و RM6697 به ترتیب در شرایط بدون تنش و تنش خشکی، بیشترین ارتباط معنی‌دار را با صفات مختلف از جمله طول خوشه، طول برگ پرچم، تعداد دانه بارور درخوشه، تعداد دانه کل درخوشه و وزن دانه بارور درخوشه داشتند. بر اساس جستجوهای بیوانفورماتیکی، بیشترین الگوی بیان در شرایط تنش خشکی مربوط به ژن با کد دسترسی LOC_Os01g43370 بود. از نشانگرهای آگاهی‌بخش و ژن‌های شناسایی شده توسط روش‌های بیوانفورماتیکی، می‌توان پس از تآیید اعتبار، برای انتخاب به کمک نشانگر، جهت انتقال ژن و بهبود عملکرد برنج در شرایط تنش خشکی مورد استفاده قرار داد.
