فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال هفتم شماره 1 (پیاپی 17، بهار 1394)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال هفتم شماره 1 (پیاپی 17، بهار 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/05/05
  • تعداد عناوین: 12
|
  • صابر اصغرزاده*، خدیجه باقری، مختار جلالی جواران، فریدون مهبودی صفحه 1
    از مهم ترین عوامل موثر بر افزایش تولید پروتئین نوترکیب در گیاه، بیان آن در بافت مناسب و نیز افزایش پایداری و تجمع پروتئین با استفاده از عوامل هدف گیری کننده به جایگاه های مناسب سلول است. در این تحقیق برای بیان اینترفرون گامای انسانی در بذر توتون و هدایت آن به شبکه آندوپلاسمی از پیشبرنده اختصاصی بذر (Napin)، توالی کوزاک در انتهای ''5 و توالی KDEL در انتهای ''3 ژن IFNγ استفاده شد. ژن IFNγ ابتدا در ناقل pGEM®-T Easy همسانه سازی و پس از تایید صحت آن با استفاده از روش PCR، هضم آنزیمی و توالی یابی، در ناقل بیانی گیاهی pBI121 زیر همسانه سازی گردید. ناقل نوترکیب pBI IFNγ به سویه LBA4404 اگرباکتریوم معرفی و این باکتری برای تراریختی ریزنمونه های برگی توتون استفاده شد. نوساقه های باززائی شده در محیط انتخابی حاوی کانامایسین گزینش شدند. آنالیز گیاهان تراریخت در سطح DNA و مشاهده قطعه 432 جفت بازی IFNγ)) و قطعه 795 جفت بازی (NPTII) در واکنش PCR و هضم آنزیمی بیانگر انتقال سازه مدنظر به ژنوم گیاه بود. همچنین رونویسی از ژن IFNγ با RT-PCR تائید شد. بررسی ها در سطح پروتئین با استفاده از SDS-PAGE بیان موفقیت آمیز ژن IFNγ را نشان داد. نتایج حاصل نشان می دهد که بذور گیاهی پتانسیل بالایی برای تولید پروتئین های نوترکیب دارند.
    کلیدواژگان: پیش بر ناپین، توالی KDEL، توالی Kozak، توتون تراریخت، ژن IFNγ
  • زهرا ایرانی، فروغ سنجریان*، محمدرضا عظیمی صفحه 17
    یکی از مکانیسم های مولکولی ایجاد مقاومت به بیماری بلایت فوزاریومی سنبله گندم که توسطFusarium graminearum تولید می شود سم زدایی توکسین دی اکسی نیوالنول (DON) است. فوزاریوم های تولید کننده میکوتوکسین دارای آنزیم هایی هستند که خاصیت سمی آن ها را کاهش می دهند. آنزیم تریکوتسین 3-O-استیل ترانسفراز (Tri101) تریکوتسین ها را به ترکیباتی با سمیت کمتر تبدیل می کند. این آنزیم ها با جایگزین کردن گروه استیل به جای گروه OH در کربن 3 از سمیت آنها می کاهد. مطالعات نشان داده است که در مخمر ژنAYT1 قادر به انجام این کار است. در این پژوهش ژن سینتتیک AYT1 به گیاه توتون منتقل شده، در گندم نیز به صورت موقت بیان شد. نتایج نشان داد که این ژن سینتتیک در هر دو گیاه بیان می شود. بررسی واکنش آنزیمی استیل ترانس فرازی با تکنیک کروماتوگرافی لایه نازک مشخص کرد که این ژن می تواند با تبدیل DON به 3A DON(3- استیل دی اکسی نیوالنول) از سمیت آن بکاهد.
    کلیدواژگان: استیل ترانسفراز، بلایت فوزاریومی گندم، دی اکسی نیوالنول، سم زدایی
  • زهرا برزن، مسعود دهداری*، رضا امیری فهلیانی صفحه 29
    گیاهان دانه روغنی نظیر کلزا نقش مهمی در تولید روغن و انرژی مورد نیاز انسان دارند. اطلاع از وجود تنوع ژنتیکی بر پایه نشانگرهای گوناگون بخصوص نشانگرهای مولکولی در برنامه های بهنژادی نقش کلیدی در طراحی برنامه های اصلاحی دارد. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی در 24 ژنوتیپ کلزا، از 10 جفت آغازگر ریزماهواره ای با توجه به مطالعات قبلی استفاده گردید. نتایج حاصل نشان داد که متوسط محتوای اطلاعات چند شکلی برای آغازگرهای مورد ارزیابی 55 /0 بود و میانگین عدم خلوص مشاهده شده و مورد انتظار برای تمامی آغازگرها به ترتیب 35/ 0 و 41 /0 محاسبه شد. بیشترین میزان شاخص شانون که نشان دهنده تنوع بین جمعیتی است، مربوط به مکان ژنی NA12-E09 به میزان 0893/ 1 بود، درحالی که مکان های ژنی RA2-A11 و OL10-G06 دارای کمترین میزان شاخص شانون بودند. تجزیه خوشه ایبر اساس داده های مولکولی با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و روش UPGMA، ارقام کلزا را در 3 گروه اصلی قرار داد. بر این اساس، رقم CR3133 با منشا کانادا در یک گروه جداگانه قرار گرفته است که نشان می دهد این رقم تشابه کمتری با دیگر ارقام دارد. به طور کلی نتایج این پژوهش حاکی از تنوع وسیع بین ژنوتیپ های کلزا بر اساس نشانگرهای ریزماهواره مورد استفاده بود که نشان می دهد می-توان از آنها در برنامه های اصلاحی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: کلزا، تنوع ژنتیکی، نشانگر ریزماهواره
  • سید امیررضا پریزاده، محمدرضا نصیری، سعید زیبایی*، مجتبی طهمورث پور، محمدرضا باسامی صفحه 43
    بیماری تب برفکی اولین بیماری ویروسی شناخته شده در حیوانات است که با گذشت بیش از صد سال از شناخت آن، همچنان یکی از مهمترین خطراتی است که صنعت دامپروری دنیا را تهدید می نماید. یکی از مهمترین روش های شناسایی حیوان واکسینه شده از حیوان مبتلا به تب برفکی استفاده از پروتئین غیرساختاری 3ABCبه عنوان آنتی ژن در کیت الایزا می باشد. از این رو، ژن 3ABC ویروس تب برفکی سروتایپ Oبا استفاده از واکنش زنجیره پلیمراز و پرایمرهای اختصاصی حاوی سایت های برشی BamHI و HinDIII جداسازی شد. به منظور بررسی خصوصیات نوکلوتیدی، ژن تکثیر شده به ناقل pTZ57R/T انتقال و حضور ژن هدف در ناقل کلونینگ pTZ57R/T با استفاده از روش های کلونی PCR، هضم آنزیمی و توالی یابی تایید شد. به منظور تولید آنتی ژن نوترکیب، ژن هدف به ناقل بیانی pET21a (+) وارد و سپس به باکتری اشرشیاکلی (BL21(DE3 به عنوان میزبان بیان منتقل شد. باکتری حاوی ناقل نوترکیب با استفاده از IPTG در غلظت نهایی5/ 1 میلی مولار القا شد. تولید پروتئین نوترکیب با استفاده از الکتروفورز پروتئین و وسترن بلاتینگ تایید شد. وزن مولکولی پروتئین تولید شده در حدود 50 کیلودالتون مشخص شد. نتایج نشان داد که از پروتئین نوترکیب تولید شده می توان به خوبی به عنوان آنتی ژن در کیت تشخیصی الایزا برای حیوانات استفاده شود.
    کلیدواژگان: ژن 3ABC، تب برفکی، FMDV، پروتئین نوترکیب
  • مریم صفرپور شورباخلو، روح الله حسینی منفرد، سولماز پایدار، مستانه شریفی* صفحه 57
    ایران با نزدیکی به مراکز تنوع گلابی و نیز دارا بودن بیش از ده گونه از جنس Pyrus به عنوان یکی از مهم ترین منابع ژنتیکی گلابی در دنیا شناخته شده است. از طرف دیگر، کشور ایران با 17000 هکتار سطح زیر کشت، یکی از مراکز تولید گلابی محسوب می شود. با وجود موقعیت ممتاز جغرافیایی، هنوز اطلاعات دقیقی از روابط بین ژنوتیپ های مختلف گلابی در ایران وجود ندارد و مشخص نیست چه نسبت ژنتیکی بین ارقام بومی ایرانی با ارقام تجارتی وارداتی وجود دارد. در این تحقیق به منظور گروه بندی 10 ژنوتیپ گلابی ایرانی و تعیین موقعیت ژنتیکی آن ها در بین13 رقم وارداتی، از تکنیک مبتنی بر (ISSR (Inter Simple Sequence Repeat استفاده شد. پانزده آغازگر ISSR به کار رفته، در مجموع 257 باند تکثیر نمود که 213 باند دارای چندشکلی (سطح چندشکلی 6/ 81 درصد) بود. دندروگرام ژنوتیپ های گلابی مورد استفاده در این تحقیق با الگوهای باندی ISSR با استفاده از ضریب تشابه دایس و روش UPGMA با نرم افزار NTSYS V. Pc-2.02e، رسم شد. گلابی های مورد بررسی در سه دسته مجزا قرار گرفتند. در گروه اول کنفرنس، محمدعلی، سردرودی، بارتلت، ردبارتلت، هراسویت، پاس کراسان، دوین دوکومیس، آنجو، فلسطینی، لوئیس بن، دوشس و دره گزی، در گروه دوم کولی خوج، خوج لب ترش، خوج کته سر، دم کج، سبری، خوج مرداب انزلی و شاه میوه و در گروه سومSK10 و SK13 قرار گرفتند. ارقام براساس خاستگاه جغرافیایی طبقه بندی گردید و ارقام متعلق به P. communis و P. pyrifolia کاملا از هم جدا شدند. ارقام ایرانی تجارتی دم کج، شاه میوه و سبری همراه با خوج ها در یک دسته قرار گرفتند که به نظر می رسد از خوج ها منشا گرفته باشند در حالی که سه رقم محمدعلی، دره گزی و سردرودی نزدیکی بیشتری به ارقام اروپایی نشان دادند و احتمالا منشا متفاوتی از خوج ها داشته و با ارقام اروپایی اجداد مشترکی دارند. نتایج این بررسی کارامد بودن نشانگر ISSR برای انگشت نگاری ارقام گلابی را اثبات می نماید.
    کلیدواژگان: گلابی، تنوع ژنتیکی، نشانگر ISSR
  • علی دلجو*، ایمان آرضی صفحه 75
    باکتری های گرمادوست منابع با ارزشی از آنزیم های هیدرولیتیک مقاوم به دمای بالا هستند که در صنایع مختلف دارای اهمیت بسیار می باشند. در مقایسه با سایر آنزیم های هیدرولیز کننده نشاسته، کاربرد تجاری آنزیم آلفا آمیلاز در فرآوری نشاسته، تخمیر و تهیه محصولات کربوهیدراتی از اهمیت خاصی برخوردار است و توانسته جایگزین هیدرولیز شیمیایی نشاسته در فرآوری صنعتی شود. هدف از انجام این تحقیق تعیین شرایط مطلوب برای تولید آنزیم آلفا آمیلاز مقاوم به دمای بالا توسط یک سویه باسیلوس بومی است که به تازگی از چشمه آبگرم قینرجه در استان اردبیل جداسازی و به نام Bacillus licheniformis-AZ2 در کلکسیون باکتریایی گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه بو علی سینای همدان، شناسایی و ثبت گردیده است. در این مطالعه با استفاده از روش رنگ آمیزی یداین، امکان فعالیت آمیلولیتیکی باکتری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که بیشترین فعالیت زیستی سلول و تولید آنزیم در شرایط محیط کشت پایه که بوسیله یک درصد مایه تلقیح اولیه (حجمی/حجمی) تلقیح شده بود، پس از 84 ساعت در 9=pH و دمای ̊C40 محقق شده است. همچنین آزمایش های مربوط به تعیین فعالیت آنزیم نیز نشان داد که آنزیم تولید شده، بالا ترین فعالیت خود را در شرایط دمای ̊C80 و بافر Tris- HCl با 7=pH بروز می دهد. بر اساس این نتایج، آنزیم تولید شده بوسیله سویه بومی (Bacillus licheniformis-AZ2) مقاوم به دمای بالا بوده و دارای ویژگی های مورد نیاز برای فرآوری نشاسته و کاربرد در صنایع غذایی می باشد.
    کلیدواژگان: باسیلوس لیکنی فورمیس، آلفا آمیلاز مقاوم به دما، بهینه سازی، محیط تولید
  • غلامرضا صالحی جوزانی*، محمدفتی مرادعلی، سعید عباسعلیزاده صفحه 93
    هدف از تحقیق حاضر، بهینه سازی محیط کشت اقتصادی و فرایند فرمنتاسیون برای یک سویه بومی باکتری Bacillus thuringiensis (سویه YD5) موثر بر آفات پروانه ای بود. در ابتدا pH و دمای بهینه رشد سویه در شرایط ارلن مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد pH بهینه آن 7 و دمای بهینه برای رشد آن 30 درجه سلسیوس می باشد. به منظور بهینه سازی محیط کشت از پسماندهای ارزان قیمت کشاورزی شامل ملاس (ساکارز)، پرمیت شیر (لاکتوز) و پسماند نشاسته (پلی ساکارید) به عنوان منبع کربن، آب استیپ (خیسانده) ذرت به عنوان منبع ازت٬ و آب دریا به عنوان منبع نمک های معدنی استفاده شد. میزان رشد و تولید اسپور و کریستال (دلتا اندوتوکسین) سویه در محیط های حاوی مواد اشاره شده در شرایط ارلن مورد ارزیابی قرار گرفت. بالاترین میزان رشد و تولید اسپور و کریستال زمانی بدست آمد که از ترکیب نشاسته هیدرولیز شده (3 درصد)، آب استیپ ذرت (3 درصد) و نمک دریا با غلظت 003/ 0 درصد استفاده شد. در ادامه تاثیر فاکتورهای محیطی از قبیل pH، میزان تلقیح اولیه، غلظت اکسیژن بر سینتیک رشد و تولید اسپور و کریستال سویه در شرایط فرمانتور غیر پیوسته آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان تلقیح اولیه 2 درصد و غلظت اکسیژن اشباع 90% موجب تولید بالاترین میزان اسپور و اندوتوکسین شدند. نهایتا در نتیجه فرایندهای بهینه شده در این تحقیق میزان اسپور و کریستال نهایی تولید شده برابر 109 × 5/5 اسپور((CFU/ml) و 740 میلی گرم پروتئین در میلی لیتر بود.
    واژه های کلیدی:
    کلیدواژگان: محیط کشت اقتصادی، بهینه سازی رشد، آفات پروانه ای، فرمانتور، Bacillus thuringiensis
  • فاطمه حسن زاده داورانی * صفحه 115
    بیماری پوسیدگی سیاه ریشه نخود با عامل f. sp pisi Fusarium solani یکی از مهمترین بیماری های قارچی نخود در ایران از جمله استان خراسان رضوی و شمالی به شمار می رود. با توجه خلاء علمی در خصوص تنوع ژنتیکی جمعیت های این قارچ، از نشانگرهای RAPD و AFLP با هدف تعیین تنوع ژنتیکی و بیماریزایی جدایه های استفاده گردید. لذا از 50 مزرعه در مناطق عمده نخود کاری استان های خراسان رضوی و شمالی نمونه برداری صورت گرفت. پس از جداسازی، خالص سازی و اثبات بیماریزایی 28 جدایه بیماری زا F. solani به دست آمد. بررسی دامنه میزبانی جدایه های بیماری زای حاکی از عدم بیماری زایی روی گیاهانی همچون عدس، لوبیا، ماش، سویا، نخودفرنگی، گوجه فرنگی، خربزه و هندوانه بود و تنها در دو گونه گیاهی نخود و نخود فرنگی علائم پوسیدگی ریشه را مشاهده گردید. نتایج تنوع ژنتیکی با استفاده از 12 نشانگر RAPD نشان داد که هفت آغازگر چند شکلی را به خوبی نشان می دهند. بر این اساس 28 جدایه F. solani بدون توجه به منطقه جغرافیایی در گروه های ژنوتیپی مختلفی قرار گرفتند. کاربرد AFLP با استفاده از چهار ترکیب آغازگری EcoRI/MseI، تعداد 330 باند قابل امتیازدهی ایجاد کرد، که 110 باند (حدود 34% باندها) چند شکلی نشان دادند. فاصله ژنتیکی بین جفت جدایه ها بین 06/ 0 تا 78 /0 متغیر بود. دندروگرام ترسیم شده با استفاده از روش UPGMA، چهار گروه ژنوتیپی در 20 جدایه F. solani f. sp pisi مشخص و تجزیه چند بعدی نیز آن را تایید نمود. تکنیک AFLP به خوبی توانست جدایه ها با توان بیماریزایی مشابه را تفکیک کند.
    کلیدواژگان: F، solani f، sp، pisi، تنوع ژنتیکی، RAPD، AFLP
  • سپیده قطب زاده*، شهرام پورسیدی، غلامعباس محمدی، احمد معینی، امین باقی زاده صفحه 133
    کشت بافت روشی مفید و کاربردی در جهت ریزازدیادی و تولید انبوه گیاهان در یک دوره کوتاه بدون در نظر گرفتن فصل کاشت و رویش می باشد علاوه بر این کشت بافت روشی جدید و موثر برای اصلاح گیاهان از طریق انتقال ژن است. با این حال عدم وجود یک سیستم کشت بافت و باززایی موثر برای بسیاری از گیاهان احساس می شود. ازمک با نام علمی Cardaria draba از جمله این گیاهان است، این گیاه با داشتن ترکیب شیمیایی سولفورافان جزو گیاهان دارویی محسوب می شود که ضرورت دستیابی به دستورالعمل مناسب کشت بافت و باززایی موثر برای این گیاه به شدت احساس می شود. در این پژوهش توانایی گیاه برای کال زایی و شاخه زایی مستقیم در محیط کشت بافت به صورت دو آزمایش فاکتوریل جداگانه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو فاکتور BAP در7 سطح و NAA در 4 سطح که در آزمایش اول بر روی نمونه های برگ لپه و در آزمایش دوم روی محور زیر لپه در سه تکرار مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به آنالیز آماری در سطح 5 درصد، تیمار با غلظت هورمونی سه میلی گرم در لیتر BAP به همراه نیم میلی گرم در لیتر NAA و تیمار هورمونی با سه میلی گرم در لیتر BAP و یک میلی گرم در لیتر NAA به ترتیب بهترین کال زایی در ریزنمونه های برگ لپه ای و مناسب ترین تعداد شاخه در ریزنمونه های محور زیر لپه را نشان دادند. بهترین ریشه زایی برای ریزنمونه های محور زیر لپه و برگ-های لپه ای به ترتیب در تیمارهای با غلظت هورمونی نیم میلی گرم در لیتر BAP به همراه یک میلی گرم در لیتر NAA و تیمار هورمونی با غلظت یک میلی گرم در لیتر NAA به تنهایی انجام گرفت. سپس گیاهان به مدت 2 هفته در محیط کشت پایه MS بدون هورمون و 4 هفته در گلدان های حاوی پیت ماس استریل در شرایط گلخانه نگهداری شدند و 90 درصد موفقیت در باززایی گیاهان مشاهده شد.
    کلیدواژگان: ازمک، کشت بافت، کال زایی و شاخه زایی مستقیم
  • صادق کلانترهرمزی، محمدرضا سیاهپوش*، حمید رجبی معماری، حسن حمدی، محمود شمیلی، جمیل حمودی صفحه 155
    نیشکر یکی از مهم ترین گیاهان صنعتی کشور است. با توجه به عدم گلدهی این گیاه در شرایط مزرعه ای در مناطق نیشکرخیز ایران، مهندسی ژنتیک و استفاده از روش های انتقال ژن از جمله راهکارهای مهم جهت بهبود صفات زراعی این گیاه است. استفاده از این تکنیک ها در اصلاح نیشکر نیازمند بهینه-سازی باززایی این گیاه از بافتهای مختلف گیاهی از جمله برگ است. در این تحقیق تلاش شد تا کلیه مراحل کشت بافت دو رقم تجاری نیشکر CP48-10 و CP69-1062 از برگ های پیچیده انتهایی ساقه بهینه-سازی شود. برای تهیه نمونه های مناسب کشت، دو روش برش مورد بررسی قرار گرفت که روش برش استوانه از وسط، در مورد برگ های پیچیده انتهایی نسبت به تهیه رینگ از نتایج بهتری برخوردار بود. استفاده از محیط کشت MS جامد با 3 میلی گرم در لیتر هورمون 2،4-D بهترین نتایج را برای تولید کالوس در پی داشت. به منظور تولید شاخساره از کالوس ها، ترکیب هورمونی 1 میلی گرم در لیتر BAP به همراه 2 میلی گرم در لیتر کینتین بهترین پاسخ دهی را داشت. گیاهچه های تولید شده، در محیط MS حاوی 5 میلی-گرم در لیتر IBA به همراه 1 میلی گرم در لیتر کینتین و همین طور تیمار 3 میلی گرم در لیتر NAAبه همراه 3 گرم در لیتر زغال فعال، بهترین شرایط برای ریشه دهی را داشتند. در تیمارهایی که از زغال فعال استفاده شده بود، گیاهچه های حاصل از نظر صفات اندازه گیری شده شامل: زمان ریشه زایی، طول ریشه و تعداد گیاهان به ریشه رفته نتایج بهتری را نسبت به عدم استفاده از آن نشان دادند.
    کلیدواژگان: باززایی، سترون سازی، کالوس، کشت بافت، کینتین، نیشکر
  • آزاده گودرزی، ناصر صفایی*، مراد جعفری، سید باقر محمودی، مسعود توحیدفر صفحه 175
    بیماری های قارچی از عوامل عمده کاهش رشد و باروری چغندرقند در سراسر جهان به شمار می روند. بیان پروتئین های مرتبط با بیماری زایی نظیر کیتینازها، یکی از پاسخ های دفاعی گیاهان در مقابل بیمارگرهای قارچی به شمار می رود. آنزیم های کیتیناز از طریق تجزیه دیواره های سلولی قارچی، در افزایش مقاومت گیاهان در مقابل دامنه گسترده ای از قارچ های بیماری زا نقش قابل توجهی دارند. در این تحقیق از دو رقم دیپلوئید چغندرقند، SBSI-02 و SBSI-04، جهت تراریختی با Agrobacterium tumefaciens سویه LBA4404 حاوی پلاسمیدpBI-BCH حامل ژن کیتیناز (chi) تحت کنترل راه انداز CaMV 35S و ژن گزینشگر nptII استفاده شد. برگ های حاوی پایه جوانه به عنوان ریزنمونه در فرآیند تراریخت سازی به کار برده شدند. جوانه های سبز در محیط کشت MS حاوی غلظت های مختلف کانامایسین با موفقیت غربال شدند. آنالیز PCR با آغازگرهای اختصاصی ژن chi، حضور ژن هدف را در بیش از 50 درصد گیاهچه های مقاوم به کانامایسین تایید کرد. آنالیز لکه گذاری نقطه ای (Dot blot) درج حداقل یک نسخه از ژن هدف را در ژنوم گیاهان تراریخته احتمالی تایید نمود. آنالیز وسترن بلات تجمع پروتئین کیتیناز را در گیاهان تراریخته آشکار نمود. آزمون های زیست سنجی با استفاده از قطعات جدا شده برگ و در سطح گیاه کامل، مقاومت افزایش یافته لاین های تراریخته T0 چغندرقند در برابر بیمارگر قارچی Alternaria alternata را در مقایسه با گیاهان شاهد غیرتراریخته آشکار ساخت.
    کلیدواژگان: چغندرقند Beta vulgaris L، )، Agrobacterium tumefaciens)، تراریختی، ژن کیتیناز، Alternaria alternata
  • مهدیه میرزایی، جعفر ذوالعلی*، آناهیت شالوزاد صفحه 201
    نوکلئازهای اختصاصی تک رشته (خانواده S1/P1)، بطور گسترده در تحقیقات ژنتیک مولکولی مورد استفاده قرار می گیرند. پرکاربردترین آنزیم های این خانواده، اندونوکلئازهای گیاهی هستند که از قابلیت برش اختصاصی نواحی جفت شدگی ناجور در مولکول های DNA هترودوپلکس برخوردارند. تکنیک هضم آنزیمی DNA هترودوپلکس مبتنی بر فعالیت این اندونوکلئازها، یکی از متداول ترین تکنیک های مورد استفاده برای شناسایی جهش های نقطه ای در ژنوم است. در این تحقیق، توالی های ژنی رمزکننده آنزیم های اندونوکلئاز اختصاصی تک رشته از گیاه جعفری (Petroselinum crispum) با استفاده از آغازگرهای هترولوگ در واکنش PCR جداسازی گردیدند. توالی های ژنی جداسازی شده، پس از همسانه سازی و تعیین ماهیت، به نام های PARS I و PARS II نامگذاری شدند. مطالعه نرم افزاری خصوصیات فیزیکوشیمیایی، ساختار مولکولی و قرابت ژنتیکی نشان داد که دو آنزیم PARS I و PARS II به خانواده نوکلئازهای S1/P1 تعلق داشته و شباهت زیادی به نوکلئازهای اختصاصی DNA هترودوپلکس نشان می دهند. با این حال، تعیین مکانیزم فعالیت و ترجیح سوبسترایی این نوکلئازها، مستلزم بررسی فعالیت نمونه خالص طبیعی یا نوترکیب آنها بر روی سوبسترای DNA هترودوپلکس می باشد.
    کلیدواژگان: نوکلئازهای اختصاصی تک رشته، جعفری، هضم آنزیمی DNA هترودوپلکس، همسانه سازی
|
  • Asgharzadeh S.*, Bagheri Kh., Jalali Javaran M., Mahboudi F Page 1
    Some important strategies to increase recombinant protein yield in plants include expression of protein in suitable tissue, improvement of protein stability and accumulation by targeting into subcellular organs using specific targeting signals. In this perspective, seed-based platforms are attractive because they allow recombinant proteins to stably accumulate at a relatively high concentration in a compact biomass, which is beneficial for extraction and downstream processing. On the other hand, the ER contain chaperons and isomerase for folding of nascent proteins, which can promote correct protein folding leading to recombinant protein stability and accumulation. In this research for human Gamma interferon expression in tobacco seeds and targeting into ER, we used seed specific promoter (Napin), Kozak sequence at 5' end and KDEL sequence in 3' end of the IFNγ gene. The fragment was cloned into pGEM®-T Easy vector and after confirmation by PCR, restriction enzyme analysis and sequencing, was subcloned into a plant binary vector (pBI121). This construct cassette was transferred to A.tumefaciens LBA4404 and then used to transform tobacco explants. The transformed plants were screened on antibiotic-contained media. The presence of the transgenes was confirmed in the transformants by PCR and expected 432bp (IFNγ) and 795bp (nptII) sequences were amplified. Digestion result indicated that the mentioned construct completely and correctly transferred into tobacco genome. Transcription of IFNγ gene was confirmed by RT-PCR. Analysis of transgenic plants by SDS-PAGE represented that IFNγ protein is being expressed in seeds. Our results indicate that plant seeds have potential for production of recombinant proteins as ‘natural bioreactors’.
    Keywords: Napin promoter, IFNγ gene, KDEL sequence, KOZAK sequence, transgenic tobacco
  • Irani Z., Sanjarian F.*, Azimi M.R Page 17
    Detoxification of deoxynivalenol (DON) is one of the molecular mechanisms of resistance to Fusarium Head Blight desease in wheat, which causes by Fusarium graminearum. Mycotoxin producing Fusarium spices have some enzymes to reduce toxic effects. They can change trichothecenes to less toxic compounds by using trichothecene 3-O-acetyletransferase (Tri101) enzyme. This enzyme converts trichothecene to less toxic compounds by replaceing OH group on C3 with acetyl group. It had shown that a yeast acetyltransferase, AYT1, can convert DON to 3A DON and reduce it toxicity. In this study synthetic AYT1 gene was used for tobacco transformation and transiently expressed in wheat plants. The results showed that the synthetic AYT1 expresses in tobacco as well as wheat. Acetyltransferase activity analyses by thin layer chromatography confirmed that this enzyme can convert DON to 3-A DON that leads to reduce poisonous effect of mycotoxin.
    Keywords: Acetyltransferase. Deoxynivalenol. Fusarium Head Blight. Detoxification
  • Barzan Z., Dehdari M.*, Amiri Fahliani R Page 29
    Oilseed crops such as canola have important role to produce oil and energy needed for human. Information about genetic variability based on different markers, particularly molecular markers has played a key role in designing breeding programs. To study the genetic diversity in 24 genotypes of rapeseed, the 10 microsatellite primers were used according to previous studies. The results showed that the average polymorphic information content for assessing primers was 0.55 and the mean observed and expected heterozygosity for all primers, were 0.35 and 0.41 respectively. NA12-E09 locus had the highest rate (1.0893) of Shannon diversity index, which represents diversity among the population, whereas loci RA2-A11 and OL10-G06 had the lowest Shannon index. Cluster analysis based on molecular data using Jaccard's similarity coefficient and UPGMA method, grouped rapeseed varieties into the third major group. Accordingly, CR3133 variety of Canada origin which is located in a separate group showed lower similarity compared with other varieties. In general, rapeseed genotypes showed intra-species diversity based on microsatellite markers could be used in plant breeding programs.
    Keywords: Rapeseed, genetic diversity, microsatellite markers
  • Parizadeh S.A.R., Nassiry M.R., Zibaee S.*, Tahmoorespur M., Bassami M.R Page 43
    After about one hundred year after its identification, Foot and Mouth Disease (FMD) is the first viral disease in animals that impose a major risk to the world's livestock industry. The main method to identify animals vaccinated from animals infected with FMD is using of non-structural 3ABC protein as antigen in the ELISA kit. Hence, 3ABC gene of FMDV serotype O was isolated with PCR using specific primers containing BamHI and HinDIII restriction sites. The isolated fragment was then inserted in pTZ57R/T vector for cloning and nucleotide characterization. In order to produce recombinant antigens, 3ABC was inserted in pET21a (+) vector and then transform to E. coli BL21 (DE3). Recombinant protein production was induced with 1.5 mM IPTG. Production of recombinant proteins confirmed with SDS electrophoresis and Western blotting. The molecular weight of recombinant protein was determined approximately 50 kDa. The results showed that the produced protein can be used as an antigen in the ELISA kit for animals.
    Keywords: 3ABC Gene, FMDV, Foot, Mouth Disease, Recombinant Protein
  • Safarpoor Shorbakhlo M., Hosseini Monfared R., Paydar S., Sharifi M.* Page 57
    Iran is known as one of the most important pear genetic resources because of being near to the pear diversity centers and having more than 10 species of genus Pyrus. On the other hand, Iran with acreage of 17,000 hectares, is one of the pear production centers. Despite its unique geographical location, there is no sufficient genetic information among pear germplasm in Iran and it is not clear what genetic relationship is between Iranian local genotypes and imported genotypes. In this study, Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) markers was used for clustering of 10 Iranian Pear genotypes and positioning of their genetic variation among 13 imported genotypes. Fifteen ISSR primers were screened that yielded a total of 257 amplified products, of which 213 bands (81.6%) were polymorphic. Dendrogram of pear cultivars with ISSR banding patterns was drawn with NTSYS V. Pc-2.02e software using Dice coefficient and UPGMA (Unweighted Pair-Group Method Arithmetic Average), method. The 23 genotypes of pear were clustered in to three groups. The first group includes Conference, Mohammad Ali, Sardroudi, Bartlett, Red Bartlett, Harrow Sweet, Pass Crassane, Doyenneducomice, Anjou, Palestine,Lies Bonne, Duchesse and Daregazi. Kolikhaj, Sebri, Khuj labtorsh, Dom kaj, Khuj Katesar, Khuj Mordab Anzali and Shah Miveh belong to the second group. The third group includes SK10 and SK13. Cultivars were classified according to the geographical origin and the figures belonging to P. communis and P. pyrifolia, were completely separated. Iranian commercial cultivars including: Dom kaj, Shah miveh, Sebri with different Khuj accessions were placed in a group, that seems that thay have originated from different Khuj. While the three cultivars: Mohammad Ali, Sard roudi and Daregazi revealed closer to the European figures and possibility they have different origin than different Khuj And have a common ancestor with European figures. The results of this study indicate that ISSR markers have higher level of discrimination in evaluating genetic diversity and fingerprinting of pear genotypes.
    Keywords: Genetic diversity, ISSR markers, Pear
  • Deljou A.*, Arezi I Page 75
    Thermophilic microorganisms are the main sources of valuable thermostable hydrolytic enzymes hence they have very importance in different industries. In comparison with other amylolytic enzymes, application of alpha amylase in starch processing industries, fermentation and carbohydrate products is a great importance and they could also be substituted with chemical hydrolysis of starch in industries. Determination of optimal conditions for thermostable α-amylase production by native strain Bacillus licheniformis was the aim of this study. Bacillus licheniformis strain has been isolated from Qinarje Hotspring (Ardebil Prov.) recently which have been identified and registered as the name of Bacillus licheniformis-AZ2 in bacterial collection of agricultural biotechnology department of Bu-Ali Sina University. In this article, possibility of the amylolytic activity of this microorganism has been evaluated using Gram’s iodine staining method. Results showed that maximum growth rate and also amylase production in basal medium conditions which was inoculated with 1% (V/V) inoculums achieved at 40˚C and pH=9, 84 hours after inoculation. Amylase assay also showed that the optimum enzyme activity was achieved at 80˚C and pH=7, so this enzyme has been considered to be thermostable. Our results showed that Bacillus licheniformis-AZ2 strain produced thermostable α-amylase with characteristics suitable for application in starch processing and other food industries.
    Keywords: Bacillus licheniformis_Thermostable α amylase_Optimization_Production medium
  • Salehi Jouzani Gh*, Moradali M.F., Abbasalizadeh S Page 93
    The objective of the present study was to design and optimize an economic fermentation process for mass production of a previously isolated native lepidopteran active Bacillus thuringiensis strain (YD5). Firstly, optimum pH and temperature of the strain were studied at Erlenmeyer flask level (incubator). The results showed that the optimum pH and temperature were 7 and 30° C, respectively. To optimize economic medium culture for mass production of the strain, different kinds of available agricultural and food industry wastes were used. This included molasses (sucrose), milk permeate (lactose) and starch liquor (polysaccharide) as carbon source, corn steep liquor as nitrogen source, and sea minerals as mineral sources. The experiments at Erlenmeyer flask level showed that the maximum growth and spore/crystal production by the strain was observed when medium containing 3% hydrolyzed starch, 3% corn steep liquor and 0.003 % sea minerals were used. In the next experiments the optimized economic medium and growth conditions of the strain were evaluated in a batch bioreactor. Also, the effects of primary inoculation concentration, aeration and pH on growth rate, and spore/crystal production were evaluated. The results showed that the maximum growth and spore/crystal production was achieved when 2% preculture concentration and 90% oxygen saturation were used. As result of the designed bioprocess in the present study, the spore/crystal and δ-toxin production were achieved to 5.5 × 109 CFU/ml and 740 mg/l, respectively.
    Keywords: Bacillus thuringiensis, Economic growth media, Fermentation, Growth optimization, Lepidoptera
  • Hasanzadeh Davarani F.* Page 115
    Black root rot of chickpea caused Fusarium solani f. sp pisi is one of the most important fungual diseases in Iran, specially in Razavi and Northern Khorasan provinces. Because of scientific lack about genetic diversity populations of this fungi, the aim of study was determination of genetic diversity and pathogenesity of isolates using RAPD and AFLP markers. Sampling was carried out from 50 fields of major growing-chickpea in Razavi and Northern Khorasan provinces. Pathogenecity test conducted with chickpea seedling using root dip methods and locating infected wheat seeds around tap roots confirmed 28 isolates as Fusarium solani. Host range study of F. solani isolates with inoculation eight plant species including (Lentis, Bean, Soybean, Pea, Chickpea, Tomato, Melon and Watermelon) showed that all the pathogenic isolates caused root rot only in chickpea and pea. In RAPD- PCR, from 12 primers, only 7 primer showed polymorphism well. Based on this marker, 28 isolates Fsp placed in different genotype groups, without considering geographical regions. In AFLP technique, 4 primer combinations (EcoRI/MseI) produced 330 scorable bands of which 110 bands were polymorphic (34%). Also the pair-wise genetic distance was from 0.06 to 0.78. The dendrogram constructed using UPGMA method, distinguished 4 main groups among 20 isolates of Fsp that was confirmed by multi-dimensional scaling. AFLP technique could separate the isolates with different levels of pathogenecity.
    Keywords: Fusarium solani f. sp. pisi, RAPD, AFLP, Genetic diversity
  • Ghotbzadeh Kermani S.*, Pourseyedi Sh., Mohamadi Gh.A., Moieni A., Baghizadeh A Page 133
    Tissue culture is a useful and applicable method in micropropagation and plants mass production in a short period of time irrespective of growing and planting season. Meanwhile it is a new and effective method to breed plants through gene transformation. Despite these advantages, a useful tissue culture system for effective regeneration is required for many plants such as White top (Cardaria draba). White top contains a lot of sulforaphan for which it is considered a medicine plant which in turn highly requires a suitable protocol for its effective regeneration. In this study, the samples gathered in Kerman Township were used and the ability of the plant for callus induction and shoot regeneration was studied in vitro in two separate factorial experiments in randomized complete block design, BAP: in 7 levels and NAA in 4 levels. The first experiments were carried on cotyledon explants and the second one on hypocotyl explants with 3 replications in the years 2010 and 2011. Considering the statistical analysis (p≤0.05), 3 mg/L BAP plus 0.5 mg/L NAA treatment and 3 mg/L BAP plus 1 mg/L NAA hormone treatment had the callus induction and the most suitable number of shoots for cotyledon and hypocotyl explants, respectively. The best root generation was for cotyledon and hypocotyl explants using only 1 mg/L NAA treatment and 0.5 mg/L BAP plus 1 mg/L NAA treatment, respectively. All the samples were placed on MS liquid containing 2 mg/L IBA and then they were elongated in the full strength medium without growth regulators for 2 weeks. After that, they were kept in the pots containing sterilized peat moss under greenhouse conditions for 4 weeks which resulted in 90% success in the plants regeneration.
    Keywords: White top, Tissue culture, Callus induction, Shoot regeneration
  • Kalantarhormozi S., Siahpoosh M.R.*, Rajabi Memari H., Hamdi H., Shomeili M., Hamoudi J Page 155
    Sugarcane is one of the most important industrial plants. There are many ways to improve the agronomic traits of this plant, such as genetic engineering and gene transfer methods. These modern techniques depend on optimizing the regeneration of plants from callus tissue. In this study, we attempted to optimize all different stages of tissue culture for regenerating the plants from callus tissue derived from terminal roll lives of two commercial sugarcane cultivars, CP48-10 and CP69-1062. Two types of cutting were applied, ring cutting and half-cylinder cutting from roll leaves. Among these cutting types, ring cutting from the roll leaves gives better results. Using solid MS medium with 3 mg per liter 2,4-D could attain the maximum callus production. To produce shoots from callus, the hormone combination of 1 mg per liter BAP and 2 mg per liter Kinetin showed the best response. Seedlings produced in MS medium containing 5 mg per liter IBA, 1 mg per liter Kinetin and 3 mg per liter NAA accompanied by 3 g per liter activated charcoal rendered the most root production. In the treatments with activated charcoal, the regenerated seedlings had superiority for the traits, days to root emergence, root length and number of roots in plants.
    Keywords: Regeneration, Sterilization, Callus, Tissue culture, Kinetin, Sugarcane
  • Goudarzi A., Safaie N.*, Jafari M., Mahmoudi S.B., Tohidfar M Page 175
    Fungal diseases are the major factors of sugar beet yield losses worldwide. Expression of pathogenesis-related proteins such as chitinases is considered as one of the plant defense responses against pathogens. Chitinases are cell wall degrading enzymes which have been shown to have high antifungal activity against a wide range of phytopathogenic fungi. In this study, two diploid sugar beet genotypes, SBSI-02 and SBSI-04, were used for transformation through Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 harboring the pBI-BCH plasmid containing the chi gene under the control of the CaMV35S promoter and the nptII selectable marker gene. Leaf blade with attached shoot bases were used as explant substratum for transformation. Green shoots were successfully screened using different concentration of kanamycin. PCR screening with chi-specific primer showed the presence of the transgene in more than 50% of regenerated kanamycin-resistant plants. Dot blot analysis confirmed the integration of at least one copy of the chi gene into the genome of putative transgenic plants. Western blot analysis revealed chitinase protein accumulation in transgenic plants. The content of chitinase protein varied among the five T0 transgenic plants. Bioassay analysis using detached leaves and at the whole plant level revealed increased resistance of T0 transgenic sugar beet lines against the fungal pathogen Alternaria alternata compared to non-transformed control plants.
    Keywords: Sugar beet (Beta vulgaris L.), Agrobacterium tumefaciens, chitinase gene, transformation, Alternaria alternata
  • Mirzaei M., Zolala J.*, Shalouzad A Page 201
    Single-strand specific (sss) nucleases (S1/P1 family) are widely used in molecular genetics studies. The most widely used sss-nucleases are those plant endonucleases with the ability of specific cleavage of mismatch loops in heteroduplex DNA molecules. Because of the valuable activity of these endonucleases, enzymatic cleavage of heteroduplex DNA molecules is one of the most common techniques of point mutation detection in genomes. In this study, gene sequences encoding single-strand specific endonucleases were isolated from parsley (Petroselinum crispum L.) using heterologous primers in PCR reactions. The isolated gene sequences, after cloning and molecular identification, were designated as pars I and pars II. Physicochemical, structural and phylogenetic analysis using software tools, verified PARS I and PARS II as two members of S1/P1 family with a substantial homology to heteroduplex DNA specific endonucleases. However, it is essential to produce pure enzyme preparations as native or recombinant forms to determine mechanisms of activity and substrate preferences of these nucleases on heteroduplex DNA substrates.
    Keywords: single, strand specific nucleases, Petroselinum crispum, Enzymatic cleavage of heteroduplex DNA, cloning