فرهاد نظریان فیروزآبادی
-
زعفران (Crocus sativus L.)، گیاهی چندساله از خانواده زنبقیان است که عمدتا در ایران کشت می-شود. علیرغم ارزش اقتصادی بالای زعفران در ایران و جهان به عنوان یک ادویه گران بها، عوامل بیماری زا متعددی تهدیدی برای گیاه زعفران بوده و باعث کاهش عملکرد و کیفیت آن می شود. ژن های مقاومت (R-genes)، پروتئین های Rرا کد می کنند که مقاومت گیاهان علیه بیمارگر ها را فعال می کنند. ژن های NBS-LRR، خانواده ای از ژن های R درون سلولی هستند که مقاومت به گیاهان را از طریق ایجاد ایمنی تحریک شونده ETI القا می کنند. در این مطالعه ترنسکریپتوم بنه زعفران آلوده به بیمارگرFusarium oxysporum به منظور شناسایی ژن های NBS-LRR در دو بازه زمانی 48 و 72 ساعت بعد از تلقیح با کمک نرم افزار های بیوانفورماتیک به صورت in silico آنالیز شدند. از توالی های ژنی NBS-LRR آرابیدوپسیس، برای شناسایی اعضای NBS-LRR در ترانسکریپتوم زعفران استفاده شد. سپس، پروفایل بیانی ژن های کاندید NBS-LRR مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج الگوریتم Blastx، تعداد 63326 رونوشت مستندسازی شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که ترنسکریپتوم زعفران حاوی تعداد 30 رونوشت از ژن های NBS-LRR است. تجزیه و تحلیل بیان ژن های انتخابی NBS-LRR نشان داد که بیان آن ها در 72 ساعت پس از تلیقح در مقایسه با 48 ساعت پس از تلقیح بیشتر بود. ژن LRR1 در 48 و 72 ساعت پس از تلقیح سطح بیان بالاتری نسبت به ژن LRR2 داشت. علاوه بر این، نتایج این مطالعه نشان داد که ژن های NBS-LRR تقریبا در تمام بافت های زعفران بیان می شوند و همچنین در پاسخ زعفران علیه بیمارگر قارچی نقش دارند که می توان از آنها در برنامه های آینده بهنژادی زعفران استفاده کرد.کلید واژگان: بیان ژن, بیوانفورماتیک, بیماری پوسیدگی بنه, ژن NBS-LRRSaffron (Crocus sativus L.), a perennial plant of the Iridaceae family, is predominantly cultivated in Iran. Despite its high economic value both domestically and globally as a precious spice, its cultivation faces substantial challenges from numerous pathogens which significantly impact both yield and quality. Resistance genes (R-genes) encode R-proteins that play a crucial role in activating plant defense mechanisms against pathogens. Nucleotide-binding site leucine-rich repeat (NBS-LRR) genes are a family of intracellular R-genes that confer resistance to plants by initiating Effector-Triggered Immunity (ETI). In this study, an in silico study was conducted on the transcriptome of saffron corms infected with Fusarium oxysporum to identify NBS-LRR genes at 48 and 72 hours after inoculation using bioinformatics software and databases. Arabidopsis NBS-LRR gene sequences were used to identify NBS-LRR members in the saffron corm transcriptome. Then, the expression profile of NBS-LRR candidate genes was studied. Based on the results of BLASTX algorithms, 63326 transcripts were documented. The results of this study revealed the presence of 30 NBS-LRR gene transcripts in the transcriptome of saffron corms. The expression of the selected genes was significantly up-regulated in infected corms compared to healthy control corms. Furthermore, analysis of the selected NBS-LRR genes indicated that their expression levels were higher at 72 hours after inoculation compared to 48 hours. The LRR1 gene had a higher expression level than the LRR2 gene at 48 and 72-hours post-inoculation. Plus, the results of this study revealed that NBS-LRR genes are expressed in almost all saffron tissues, suggesting their involvement in the saffron's response to fungal infections. The findings of this study suggest that NBS-LRR genes hold significant potential for utilization in future saffron breeding programs. Keywords: Bioinformatics, Fusarium Oxysporum, Gene Expression, NBS-LRR Gene
-
هدف
سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) متعلق به خانواده solanaceae است و از نظر میزان مصرف در تغذیه انسان، در جایگاه سوم بعد از گندم و برنج قرار دارد. چندین عامل زیستی و غیرزیستی رشد سیب زمینی را محدود کرده و باعث کاهش عملکرد بالقوه آن می شوند. در شرایط تنش خشکی و کم آبی، سطح بیان بسیاری از ژن ها تغییر یافته و تجمع پروتئین های مرتبط با تنش تحت تاثیر قرار می گیرد. کیتینازها، پروتئین هایی هستند که در شرایط طبیعی سطح بیان پایه را نشان می دهند، اما در شرایط بیماری و برخی تنش های غیرزنده، بیان آنها به طور چشمگیری افزایش می یابد. وجود تنوع زیاد در کیتیناز های گیاهی و القای آن توسط طیف وسیعی از عوامل غیر زیستی، نشان دهنده نقش مهم آن ها در عملکرد های مربوط به دفاع و تنش می باشد. از آنجا که گیاه سیب زمینی از اهمیت اقتصادی بالایی جهان برخوردار است، و تنش خشکی، تولید جهانی کشاورزی را محدود می کند، در این پژوهش، اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس های مختلف ژن کیتیناز مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش هادر این پژوهش، خانواده ژنی کیتیناز در گیاه سیب زمینی به روش بیوانفورماتیکی و محاسباتی شناسایی شد. سپس بر اساس نتایج حاصل از آنالیز داده های RNA-Seq مربوط به تنش خشکی، از هر کلاس ژن کیتیناز یک ژن انتخاب، و میزان بیان آن در شرایط کم آبی (50% ظرفیت زراعی) به روش Real-time PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز نتایج واکنش Real Time PCR با استفاده از روش لیواک و با استفاده از فرمول 2-ΔΔct انجام شد.
یافته هاکلاس های مختلف ژن کیتیناز میزان بیان متفاوتی را در شرایط اعمال تنش خشکی نشان دادند. ژن کیتیناز متعلق به کلاس I دارای بیشترین میزان بیان و کیتیناز متعلق به کلاسV کمترین میزان بیان را داشتند.
نتیجه گیریبا توجه به نقشی که پروتئین کیتیناز در تنش های غیر زیستی دارند، با تعیین میزان بیان هر کلاس ژنی، می توان از آنها برای اهداف انتقال ژن بهره گرفت. همچنین با شناسایی عناصر تنظیمی مرتبط با تنش خشکی و اثر آن بر میزان بیان ژن کیتیناز، می توان توالی مربوط به عناصر تنظیمی بطور مصنوعی سنتز شده و برای تقویت پروموتر ژن ها، در سیستم های مختلف بیانی استفاده کرد.
کلید واژگان: تنش خشکی, پروتئین کیتیناز, سیب زمینی (Solanum Tuberosum), Real-Time PCRObjectivePotato (Solanum tuberosum. L.) belongs to the Solanaceae family. It is the third important crop plant as human food source after wheat and rice. Several biotic and abiotic stresses affect potato production and reduce its potential yield. In the drought stress and dehydration, the expression level of many genes changes and the accumulation of stress-related proteins is affected. Chitinases are proteins that show a basic level of expression in normal conditions, but their expression increases dramatically in disease conditions and some abiotic stresses. The existence of great diversity in plant chitinases and its induction by a wide range of biotic and abiotic factors indicates their important role in the functions related to defense and stress. According to the Economic importance and Limiting effects of drought stress for plant growght in this research, the effect of drought stress on the expression level of different classes of chitinase gene was investigated.
Material and methodsIn this research, the members of chitinase gene family was identified in potato genome by bioinformatics and computational methods. Then, one gene was selected from each class of chitinase gene based on RNA-Seq data analysis in drought stress, and their expression level was evaluated following a water deficit treatment (50% field capacity) by Real-time PCR analysis. The expression level of genes was measured using the Livak and Schmittgen method using the 2-ΔΔct formula.
ResultsUnder drought stress conditions, the majority of chitinase gene classes exhibited distinct expression patterns. Notably, among the four classes of identified chitinase genes in potato, class I exhibited up-regulation, whereas class V displayed a down-regulated trend.
ConclusionIn conclusion, our findings suggest a significant role for chitinases in potato's response to drought stress. The outcomes of this study offer valuable insights for screening potato cultivars/genotypes for drought tolerance and provide a foundation for molecular genetic strategies aimed at engineering drought-resistant potatoes.
Keywords: Chitinase Protein, Drought Stress, Potato (Solanum Tuberosum), Real-Time PCR -
پوسیدگی ریشه و پژمردگی نخود از مخربت ترین بیماری های محدود کننده ی تولید نخود در استان لرستان محسوب می گردد. به منظور بررسی فوزاریوم های عامل پوسیدگی ریشه نخود، از مزارع نخود در استان لرستان بازدید به عمل آمد و تعداد 155 نمونه از بوته های مشکوک به بیماری و دارای علایم زردی و خشکی برگ ها و ساقه ها و برگچه های پایینی بوته ها، پژمردگی و پوسیدگی ریشه جمع آوری شد. سپس جداسازی، خالص سازی و شناسایی مشخصات ظاهری عامل مرتبط با هر نمونه در آزمایشگاه منطبق بر منابع معتبرانجام شد. آزمون بیماری زایی و سنجش توان بیماری زایی بر روی رقم حساس آرمان انجام شد. براساس خصوصیات ریخت شناسی و توالی یابی دو ناحیه ژنی فاصله ی ترانویس شده ی داخلی دی ان ای ریبوزومی (ITS) و ژن TEF، در مجموع 4/77 درصد جدایه های قارچ فوزاریوم بیماری زا و 6/22 درصد جدایه های فوزاریوم غیر بیماری زا به شرح زیر جداسازی شد؛ در مجموع تعداد 53 جدایه به عنوان F. oxysporum، 43 جدایه F. solani، 37 جدایه F. redolans و 22 جدایهF. falciform شناسایی شدند. پس از شناسایی ریخت شناسی جدایه ها، یک جدایه از هر گونه به نمایندگی انتخاب و روابط فیلوژنتیکی آن ها مطالعه شد. همه ی جدایه های بیماری زا پس از مایه زنی روی رقم حساس آرمان ایجاد زردی و پژمردگی و پوسیدگی ریشه نمودند. نتایج این مطالعه نشان داد مهم ترین گونه بیماری زای در مزارع نخود استان لرستان گونه F. oxysporum f. sp. cicero می باشد. در آزمون بیماری زایی دامنه میزبانی جدایه های F. falciform، در گیاهچه های بامیه بیماری زا نبود، اما این جدایه موجب پوسیدگی ریشه و زردی گیاهچه های ماش، عدس، گندم، جو، ذرت، لوبیا چشم بلبلی و گاودانه گردید. گونه ی F. falciform برای اولین بار از ایران روی ریشه نخود گزارش می گردد.
کلید واژگان: نخود, فوزاریوم, لرستان, زردی, پژمردگیBackground and ObjectivesFusarium is a significant soil fungus found globally. The fungus responsible for the disease can survive as chlamydospores in infected seeds and plant debris for more than five years in the soil. When conditions are right, it can devastate entire crops. This fungus releases spores that grow when they come into contact with chemicals from the chickpea roots. The fungal threads invade the plant's roots and vascular system, which blocks the plant's ability to absorb water. As a result, the chickpea plant can die from lack of moisture. In Iran, the disease is common in many areas where chickpeas are grown, resulting in a 17% decrease in chickpea yields. In Lorestan Province, it causes root rot and wilting in chickpeas, severely impacting their production. Under suitable conditions, this disease can entirely devastate crops. To effectively manage this issue, it is crucial to identify the various Fusarium species, understand their detrimental effects, and evaluate which plants they can infect. Also, studying these species' genetic relationships can facilitate the development of improved disease control strategies.
Materials and MethodsThis study focused on identifying Fusarium species that cause root rot in chickpeas in Lorestan Province. Researchers visited chickpea farms, collecting 155 samples from plants exhibiting yellowing, wilting, and root rot symptoms. The samples underwent isolation, purification, and identification in the laboratory based on their morphological traits. Pathogenicity tests were conducted on a susceptible chickpea cultivar named Arman to evaluate the pathogenic potential of the identified Fusarium species. This study focused on analyzing specific genetic markers to identify particular isolates. Researchers amplified two gene regions: the internal transcribed spacer (ITS) of ribosomal DNA and the ef1-α gene, utilizing materials from SinaGen Company. The amplified DNA fragments were sequenced by Biomegic Company in Tehran. The sequences were edited and analyzed using BioEdit 7.1 software and registered in the NCBI GenBank database. MEGA 7.0 software was employed for phylogenetic analysis to construct a phylogenetic tree, comparing the isolates with others in the gene bank. A bootstrap analysis with 1,000 repetitions was conducted to confirm the stability of the phylogenetic tree branches. The study evaluated specific isolates' harmful effects on the above-ground parts and roots of intentionally infected plants.
ResultsThe phylogenetic tree presented in this study, constructed from specific gene sequences, aligns with the results of morphological analyses. The research identified Fusarium oxysporum and Fusarium solani as the most prevalent isolates. F. falciforme affects plants by causing yellowing and wilting, starting from the lower leaflets and spreading upwards. The roots also show signs of damage, with visible root rot symptoms after emerging from the soil. Additionally, there are instances of discoloration in the vascular bundles when looking at sections of the stem, both longitudinally and cross-sectionally. These findings correspond with previous studies in the field. Furthermore, the study uncovered that Fusarium falciforme is a weak pathogen for chickpea roots. Importantly, this research represents the first documented evidence of the pathogenic effects of Fusarium falciforme on chickpeas.
DiscussionThe phylogenetic tree presented in this study, constructed from specific gene sequences, aligns with the findings of morphological analyses. The research identified Fusarium oxysporum and Fusarium solani as the most prevalent isolates. The disease symptoms linked to most isolates from the F. oxysporum complex in this study resemble those caused by F. redolens. DNA sequencing revealed that the F. oxysporum isolates are closely related to F. redolens, with a 96% genetic similarity. All isolates of F. redolens showed symptoms similar to those of F. oxysporum f. sp. ciceris in pathogenicity tests but without any color change in the vascular tissue. Since black root rot is a localized issue, it is crucial to differentiate it from systemic diseases like wilting for effective plant pathology understanding. A combination of molecular analysis and thorough morphological examination is essential to identify these isolates correctly. These results are consistent with previous studies on the subject. Furthermore, the investigation revealed that Fusarium falciforme exhibits weak pathogenicity towards chickpea roots. Importantly, this research represents the first documentation of the pathogenic effects of Fusarium falciforme on chickpeas.
Keywords: Chickpea, Fusarium, Lorestan, Yellowing, Wilting -
سابقه و هدفتنش شوری تهدید بسیار جدی برای اکثر محصولات کشاورزی در سطح جهان است. برنج در جهان در رتبه دوم بعد از گندم قرار دارد و گیاهی نسبتا حساس به تنش شوری است. پروتئین کینازها یک گروه مهم از آنزیم های کینازی هستند که پروتئین-های هدف را با افزودن گروه های فسفات فسفریله می کنند. این آنزیم ها با القای پیام رشد و تکثیر در ارتباطات سلولی نقش مهمی ایفا می کنند. بیان ژن فرآیندی است که طی آن به وسیله اطلاعات به دست آمده از یک ژن، محصول کاربردی ژن سنتز می شود. هدف این تحقیق بررسی سطح بیان ژن SAPK1 از گروه ژنی پروتئین کیناز در گیاه برنج تحت تنش شوری سدیم کلراید با بررسی سه زمان مختلف بعد از اعمال تنش بود.مواد و روش هادر این تحقیق الگوی بیان ژن SAPK1 در دو رقم متحمل (شصتک محمدی) و حساس (IR29) گیاه برنج تحت تنش شوری با آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار بررسی شد. ارقام در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان کاشته شدند و در مرحله گیاهچه ای (5 الی 6 برگی) به گیاه تنش شوری در سه سطح 3، 6 و9 دسی زیمنس بر متر و تیمار شاهد (بدون تنش شوری) اعمال شد. سپس در سه زمان مختلف (6، 12 و 24 ساعت بعد از اعمال تنش) نمونه برداری از برگ گیاه جهت بررسی بیان ژن صورت گرفت. نمونه های برگ در فریزر منفی 80 درجه سانتی گراد نگهداری شدند. سپس استخراج RNA و سنتز cDNA توسط کیت های مخصوص هر مرحله صورت گرفت و در نهایت بررسی بیان ژن با تکنیک qPCR و توسط فرمول لیواک انجام شد.یافته هانتایج بررسی الگوی بیان ژن SAPK1 نشان داد که در هر دو رقم متحمل و حساس در سطح شوری 9 دسی زیمنس بر متر 24 ساعت بعد از اعمال تنش بیشترین میزان بیان ژن مشاهده گردید. در زمان های مختلف بعد از اعمال تنش در تیمار شاهد و سطح شوری 3 دسیزیمنس بر متر میزان بیان ژن در هر دو رقم متحمل و حساس هیچ تفاوتی با همدیگر نشان نداد و بسیار ناچیز بود. اما در سطح شوری 6 دسی زیمنس بر متر 6 ساعت بعد از اعمال تنش میزان بیان ژن در رقم متحمل نسبت به رقم حساس و تیمار شاهد 3 برابر افزایش داشت. در این سطح بررسی بیان ژن 12 و 24 ساعت بعد از اعمال تنش میزان بیان ژن را در رقم متحمل نسبت به رقم حساس و تیمار شاهد حدود 7 برابر بیشتر شد. در سطح شوری 9 دسی زیمنس بر متر 6 ساعت بعد از اعمال تنش میزان بیان ژن در رقم متحمل نسبت به رقم حساس دو برابر و نسبت به تیمار شاهد 4 برابر بیشتر شد. در حالیکه 12 ساعت بعد از اعمال تنش میزان بیان ژن در رقم متحمل نسبت به رقم حساس حدود 5/5 برابر و نسبت به تیمار شاهد حدود 10 برابر بیشتر شد. همچنین 24 ساعت بعد از اعمال تنش نیز بیان ژن در رقم متحمل نسبت به رقم حساس 5/3 برابر بیشتر و نسبت به تیمار شاهد 11 برابر بود.نتیجه گیریاین نتایج نشان داد با افزایش سطوح شوری تا 9 دسیزیمنس برمتر بیان ژن SAPK1 در گیاه برنج افزایش می یابد. همچنین با بررسی اثر زمان بعد از اعمال تنش بر میزان بیان ژن SAPK1 مشخص شد که در ساعات اولیه بعد از اعمال تنش، میزان بیان ژن کم اما با افزایش زمان تا 24 ساعت بیان ژن در رقم متحمل افزایش یافت. از این نتایج می توان در بررسی های مولکولی ارقام برنج جهت انتخاب متحمل ترین ارقام برنج به تنش شوری برای کشت در مناطق مستعد شوری استفاده نمود.کلید واژگان: برنج, پروتئین کیناز, تنش شوری, حساس, ژنBackground and ObjectivesSalinity stress is a very serious threat to most agricultural products in the world. In the world, rice ranks second after wheat and is a relatively sensitive plant to salt stress. Protein kinases are an important group of kinase enzymes that phosphorylate target proteins by adding phosphate groups. These enzymes play an important role in cell communication by inducing the message of growth and reproduction. Gene expression is a process during which a useful gene product is synthesized by the information obtained from a gene. The purpose of this research was to investigate the expression level of SAPK1 gene from the protein kinase gene group in rice plants under sodium chloride salt stress by examining three different times after the stress was appliedMaterials and methodsIn this study, the expression pattern of SAPK1 gene in two Cultivars tolerant (Shastak Mohammadi) and sensitive (IR29) of rice plant under salt stress was investigated by factorial experiment in the form of a completely randomized design with three replications. Cultivars were planted in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture of Lorestan University and at the seedling stage (5 to 6 leaves), salinity stress was applied to the plant at three levels of 3, 6, and 9 dS/m and the control treatment (without salt stress). Then, at three different times (6, 12, and 24 hours after applying stress), plant leaves were sampled to investigate gene expression. The leaf samples were stored in a freezer at minus 80 degrees Celsius. Then, RNA extraction and cDNA synthesis were done by special kits for each stage, and finally,ResultsThe results of the analysis of SAPK1 gene expression pattern showed that in both tolerant and sensitive cultivars, the highest level of gene expression was observed at the salinity level of 9 ds/m 24 hours after applying the stress. At different times after applying the stress in the control treatment and the salinity level of 3 ds/m, the gene expression level in both tolerant and sensitive cultivars did not show any difference and was very insignificant. However, at the salinity level of 6 ds/m, 6 hours after applying the stress, the gene expression level in the tolerant cultivar increased 3 fold compared to the sensitive cultivar and control treatment. At this level, examining gene expression 12 and 24 hours after applying the stress, the amount of gene expression in the tolerant cultivar was about 7 fold higher than the sensitive cultivar and the control treatment. At the salinity level of 9 ds/m, 6 hours after applying the stress, the gene expression level in the tolerant cultivar was doubled compared to the sensitive cultivar and 4 fold higher than the control treatment. While 12 hours after applying the stress, the gene expression level in the tolerant cultivar increased by 5.5 fold compared to the sensitive cultivar and by 10 fold compared to the control treatment. Also, 24 hours after applying the stress, gene expression in tolerant cultivar was 3.5 fold higher than the sensitive cultivar and 11 fold higher than the control treatment.ConclusionThese results showed that the expression of SAPK1 gene increases in rice plants with increasing salinity levels. nvestigating the effect of time after applying stress on SAPK1 gene expression, it was found that in the early hours after applying stress, the amount of gene expression was low, but with increasing time up to 24 hours, gene expression in tolerant cultivar increased These results can be used in molecular studies of rice cultivars to select the most tolerant rice cultivars to salinity stress for cultivation in areas prone to salinity.Keywords: Rice, Protein Kinase, Salinity Stress. Sensitive. Gene
-
miRNAها (میرناها) دسته ای از مولکول های RNA کوتاه غیر کدکننده ، با طولی حدود 24-18 نوکلیوتید هستند که ژن های هدف را در سطح پس از رونویسی کنترل می کنند. هیچ گونه گزارشی از شناسایی میرناها در گیاه ریواس ثبت نشده است. لذا در مطالعه حاضر به منظور پیش بینی میرناهای حفاظت شده بالقوه و ژن های هدفشان در ریشه گیاه ریواس، RNA کل از بافت ریشه استخراج شد و مورد توالی یابی قرار گرفت. سپس رونوشت های غیرکننده پروتیین شناسایی شدند و به عنوان توالی های نامزد پیش ساز میرنا در نظر گرفته شدند. در این مطالعه 82047 رونوشت از گیاه ریواس به روش سرهم بندی نوپدید ایجاد شد. با جستجوی همولوژی این رونوشت ها با پایگاه داده mirbasو پیش بینی ساختار ثانویه، 4 میرنا محافظت شده متعلق به خانواده های mir396، mir164، mir319 و mir168 شناسایی شدند. 574 رونوشت از ترانسکریپتوم ریشه ریواس توسط این میرناها مورد هدف قرار گرفتند. در مجموع با توجه به نقش تنظیمی میرناهای شناسایی شده بر طیف وسیعی از ژن ها، می توان از این میرناها در شناسایی ژن های مرتبط با متابولیت های ثانویه بهره برد.
کلید واژگان: ریواس, ساختار ثانویه, میرنا, هستی شناسی ژن, Rheum ribesJournal of Genetics, Volume:18 Issue: 4, 2024, PP 357 -366MicroRNAs (miRNAs) are a group of short non-coding RNA molecules with a length of about 18-24 nucleotides, which control target genes expression at the post-transcriptional level. There are no reports of miRNA detection in Rheum ribes plant. Therefore, in the present study, in order to predict potential conserved miRNAs and their target genes in R.ribes roots, total RNA was extracted from the root tissue and sequenced. Then, non-coding transcripts were identified in R.ribes transcriptome and considered as miRNA precursor candidate sequences. In this study, 82047 transcripts were created from R.ribes root by de novo assembly method. By searching the homology of these transcripts with mirbas database and secondary structure prediction, 4 conserved miRNAs belonging to mir396, mir164, mir319 and mir168 families were identified. 574 transcripts from R.ribes root transcriptome were targeted by these miRNAs. In general, due to the regulatory role of identified miRNAs on a wide range of genes, these miRNAs can be used to identify genes related to secondary metabolites.
Keywords: Gene ontology, MiRNA, Rheum ribes, Secondary structure -
شناسایی و بررسی بیان ریز RNAهای حفاظت شده مرتبط با تنش شوری در عدس (Lens culinaris L.)
میکرو RNAها، خانواده ای از ریز RNAها هستند که بیان ژن ها را در سطح پس از رونویسی با تخریب mRNA یا ممانعت از ترجمه تنظیم می کنند. گرچه تاکنون هزاران میرنا در گونه های مختلف گیاهی شناسایی شده است با این حال، اطلاعاتی از وجود میرناهای حفاظت شده مرتبط با تنش شوری در عدس که یکی از مهم ترین و پرمصرف ترین محصولات زراعی در ایران و کشورهای در حال توسعه به شمار می رود، گزارش نشده است. مطالعه حاضر به منظور شناسایی میرناهای محافظت شده بالقوه و ژن های هدف آن ها در ترنسکریپتوم گیاه عدس تحت تنش شوری انجام شد. در این مطالعه، 55892 یونی ژنی که از فرآیند سرهم بندی نوپدید، مجموع خوانش های کوتاه مشتق شده از توالی یابیRNA عدس تحت دو شرایط کنترل و تنش شوری صورت گرفته بود برای پیش بینی miRNAهای حفاظت شده و ژن های هدف آن ها استفاده شد. در نهایت از بین توالی های کاندید شش میرنای محافظت شده با پتانسیل بسیار بالا پس از اعمال فیلترهای سخت گیرانه شناسایی شدند. میرناهای شناسایی شده دارای بیان متفاوتی در تنش شوری بودند. نتایج نشان داد که ژن های هدف میرناهای شناسایی شده در اغلب فرآیندهای زیستی همچون تمایز، رشد و نمو، انتقال پیام و پاسخ به تنش های زیستی و غیرزیستی، نقش مهمی ایفا می کنند. علاوهبر این نتایج نشان داد که برخی از عوامل رونویسی متعلق به خانواده های SBP، C2H2، GRAS، M-type_MADS و MYB به طور وسیعی تحت تاثیر فرآیند تنظیمی میرناهای شناسایی شده قرار می گیرند. مجموعه میرناها و ژن های هدف شناسایی شده در مطالعه حاضرمی تواند به عنوان پایه ای مفید برای پژوهش های عمیق تر و دقیق تر در مورد نقش میرناها در پاسخ به تنش شوری عدس محسوب شوند.
کلید واژگان: ترنسکریپتوم, تنش شوری, میرنا, عدسIdentification and expression analysis of salt stress-related miRNAs in Lentil (Lens culinaris L.)MicroRNAs (miRNAs) constitute a family of small RNA (sRNA) population that regulates the gene expression at the post-transcriptional levels by targeting mRNAs for degradation or by inhibiting protein translation. Although thousands of miRNAs have been identified in many plant species, no studies have been reported on discovering conserved stress-related miRNAs in lentil, one of the most important staple food crops in Iran developing countries. The present study was performed to identify the conserved miRNAs and their target genes in the lentil transcriptome under salts tress. In this study, 55892 unigenes from de novo assembly process of a set of short reads derived from RNA sequencing technology of lentil under control and salt stress conditions were used for the prediction of conserved miRNAs and their target genes. Finally, six potentials miRNAsnamedlcu-miR156, lcu-miR167, lcu-miR169, lcu-miR171, lcu-miR396, and lcu-miR390 belong to six conserved families were identified. Identified miRNAs showed differential expression under salt stress. The results showed that the target genes of the identified miRNAs play an important role in most biological processes such as differentiation, growth, signaling and response to biotic and abiotic stresses. In addition, the results showed that some transcription factors belonging to SBP, C2H2, GRAS, M-type_MADS and MYB families are widely affected by the regulatory process of identified miRNAs. In general, the set of miRNA and their target genes identified in the present study can be used as a useful basis for more in-depth and accurate research on the role of miRNAs in response of lentil to salt stress.
Keywords: Transcriptome, Salt stress, miRNA, Lentil -
بیماری های گیاهی، به ویژه بیماری های حاصل از قارچ ها و اوومیست ها، از چالش های عمده ی کشاورزی مدرن جهانی هستند. الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMP) مانند کیتین دیواره ی سلولی قارچ ها و اوومیست ها، باعث تحریک و سیگنال هایی در گیاه میزبان، بیان ژن های R و تولید گونه های اکسیژن فعال و طیف وسیعی از متابولیت ها می شوند. تحریک کیتین منجر به بیان ژن های مرتبط با دفاع مانند کیتینازها و درنهایت تخریب کیتین دیواره ی سلولی پاتوژن ها می شود. به منظور ارزیابی سطح بیان تعدادی از ژن های کیتیناز و اندازه گیری فعالیت برخی آنزیم های آنتی اکسیدان، برگ های یک ژنوتیپ سیب زمینی 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 کلاس های مختلف ژن کیتیناز در برگ های تیمار شده نسبت به شاهد افزایش معنی داری پیدا کرد. ژن های کیتیناز کلاس I (با 5/5 برابر افزایش بیان نسبت به شاهد) و ژن های 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 آنزیم های آنتی اکسیدان کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز تغییر معنی داری نسبت به شاهد نداشتند. این نتیجه نشان می دهد که استفاده از تیمار کیتین، مسیرهای سیگنال دهی درگیر در بیوسنتز آنزیم های آنتی اکسیدان را در 48 ساعت پس از تیمار کیتین، القا نمی کند و نیز ژن های کدکننده کیتینازها را می توان با روش های مهندسی ژنتیک همسانه سازی نمود و در نهایت گیاهان تراریخته ی مقاوم به پاتوژن ها را تولید کرد.کلید واژگان: آنزیم های آنتی اکسیدان, بیان ژن, سیب زمینی, ژن کیتیناز, real-time PCRPlant diseases, particularly diseases caused by fungi and oomycetes pose significant challenges in modern agriculture worldwide. Pathogen associated molecular pattern (PAMP) like chitin found in the cell walls of fungi and oomycetes, trigger defence signalling, leading to expression of R-genes and the production of reactive oxygen species (ROS), and accumulation of a wide range of metabolites. Chitin elicitors prompt the expression of defence-related genes such as chitinases, ultimately the resulting in the breakdown of chitin in the pathogen's cell wall. To assess the expression level of certain chitinases in potatoes and the activity of antioxidant enzymes, leaves of a tolerant potato genotype (jelly) was challenged with chitin oligomers in vitro. Result of this study revealed that 48 hours post chitin induction, the expression of different classes of chitinase genes were significantly increased. Class I chitinase (Soltu.DM.10G017450) and class III chitinase (Soltu.DM.11G026160) genes, had respectively the highest (5.5-fold relative to control) and the lowest (1.1-fold relative to control) expression level after 48 hours post chitin inoculation. However, the activities of antioxidant enzymes catalase and ascorbate peroxidase did not change significantly compared to the control. These findings suggest that the application of chitin does not activate the signaling pathways involved in the biosynthesis of antioxidant enzymes 48 hours after chitin treatment. In addition, results of this study may imply that chitinase genes can be cloned by genetic engineering approaches to generate transgenic plants resistant to pathogens.Keywords: Antioxidant Enzymes, chitinase genes, Gene expression, Potato, real-time PCR
-
کرفس کوهی (Kelussia odoratissima Mozaff) یکی از مهم ترین گیاهان دارویی و در معرض انقراض ایران است. کرفس کوهی نه تنها به عنوان یک سبزی ارزشمند به صورت خام مورد استفاده قرار می گیرد، بلکه دارای خواص درمانی بسیاری هم در طب سنتی و هم در ترکیبات داروهای گیاهی مدرن از منظر فارماکولوژیکی است. فقدان اطلاعات تنوع ژنتیکی و همچنین عدم شناخت ساز وکار تولید متابولیت های مهم در این گیاه، تحقیقات ژنتیکی پیرامون این گیاه را با چالش مواجهه کرده است. در پژوهش حاضر، با هدف توسعه نشانگر های EST-SSR در مقیاس بالا، از فرآیند سرهم بندی نوپدید خوانش های کوتاه حاصل از فناوری توالی یابی نسل جدید استفاده شد. تعداد 7575 مکان ریزماهواره در 6388 یونی ژن در ترنسکریپتوم کرفس کوهی شناسایی شد. در میان این نشانگرها، موتیف های دو نوکلئوتیدی و پس از آن تک و سه نوکلئوتیدی بالاترین فراوانی را نشان دادند. نتایج بلاست رونوشت های حاوی ریزماهواره نشان داد که 74/79 درصد از رونوشت ها دارای حداقل یک رکورد در پایگاه پروتئین های غیرتکراری بودند. جستجوی عوامل رونویسی، تفسیر کارکردی و همچنین مستندسازی رونوشت ها در برابر پایگاه KEGG، اکثر یونی ژن های حاوی ریزماهواره را در مسیر های متابولیکی و بیوسنتز متابولیت های ثانویه دخیل دانست. نتایج حاصل نشان داد که این نشانگرها به تحلیل تنوع ژنتیکی و مسیرهای متابولیکی این گیاه کمک می کنند، اطلاعاتی که می تواند در حفظ و بهره برداری پایدار از این گیاه با اهمیت تلقی شوند.
کلید واژگان: تفسیر کارکردی, تنوع ژنتیکی, کرفس کوهی, نسل جدید توالی یابی, نشانگر مولکولیKelussia odoratissima Mozaff, is one of the most important medicinal plants in Iran and is facing the risk of extinction. Keluss is not only used as a valuable herb in its raw form but also possesses numerous therapeutic properties in traditional medicine and modern herbal drug combinations from a pharmacological perspective. However, the lack of information on its genetic diversity and the mechanisms of important metabolite production in this plant pose challenges for genetic research on this species. In the present study, with the aim of developing high-throughput EST-SSR markers, the assembly process of short reads obtained through next generation sequencing technology was employed. A total of 7575 microsatellite loci were identified in 6388 unigenes. Among these markers, dinucleotide motifs followed by trinucleotide and mononucleotide motifs exhibited the highest abundance. Blast analysis of the sequences containing microsatellites revealed that 79.74% of the transcripts had at least one record in the non-redundant protein database. Further investigations involving transcription factors and functional annotations indicated that most of the microsatellite-containing unigenes are involved in metabolic pathways and the biosynthesis of secondary metabolites. The results showed that these markers assist in the analysis of genetic diversity and metabolic pathways of this plant, information that can be crucially important for the conservation and sustainable utilization of this valuable plant.
Keywords: Functional Annotation, Genetic Diversity, Keluss, Molecular Marker, Next-Generation Sequencing -
نشریه تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران، سال سیام شماره 2 (پیاپی 60، پاییز و زمستان 1401)، صص 294 -305کلوس (Kelussia odoratissima Mozaff) یکی از گیاهان دارویی، ادویه ای و معطر انحصاری ایران است که در نقاط محدودی در کشور می روید. با توجه به اهمیت ترکیبات دارویی آن در طب سنتی، برداشت بی رویه، کلوس را در معرض انقراض قرار داده است. از این رو، برای جلوگیری از انقراض کلوس، می توان از کشت بافت گیاهی در جهت تولید ترکیبات مفید و متابولیت های ثانویه استفاده نمود. کشت ریشه مویین یک سیستم کارآمد برای تولید ترکیبات دارویی و متابولیت ثانویه ارزشمند در گیاهان است. به همین منظور، برای بررسی اثر فاکتورهای مختلف بر روی القاء و تولید ریشه مویین در گیاه کلوس، از دو سویه بیماری زای Agrobacterium rhizogenes (A4 و ATCC15834)، دو ریزنمونه (لپه و زیرلپه)، سه سطح استوسرینگون و سه سطح گلوگز به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار استفاده شد. نتایج نشان داد که هر دو سویه اگروباکتریوم توانستند سبب القاء ریشه مویین در گیاه کلوس شوند. همچنین سویه اگروباکتریوم ATCC15834 در محیط کشت MS پایه با µM 100 استوسرینگون در حضور 0/5% گلوکز بالاترین کارایی را در تولید ریشه های مویین در ریزنمونه های لپه داشت و کمترین میزان تولید ریشه مویین در سویه اگروباکتریوم A4 در محیط کشت MS پایه بدون استوسرینگون و گلوکز در هر دو ریزنمونه مشاهده شد. صحت القاء ریشه ها توسط A. rizhogenes به کمک PCR و آغازگرهای اختصاصی ژن rolC نیز تایید شد. نتایج این تحقیق برای اولین بار نشان داد که القاء ریشه مویین در ریزنمونه های کلوس امکان پذیر است .کلید واژگان: استوسرینگون, ریزنمونه, ریشه موئین, کلوس, گلوکزIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:30 Issue: 2, 2023, PP 294 -305Kelus (Kelussia odoratissima Mozaff.) is one of the medicinal, spicy, aromatic and endemic herb that grows in restricted regions of Iran,. Due to the importance of its pharmaceutical compounds in traditional medicine, the excessive harvesting of kelus has put it at the risk of extinction. To protect kelus from extinction, plant tissue culture can be used to produce useful compounds and secondary metabolites. The hairy root culture is an efficient system for the production of medicinal compounds and valuable secondary metabolites in plants. For this purpose, two pathogenic strains of Agrobacterium rhizogenes (A4 and ATCC15834), two types of explants (cotyledon and hypocotyl), three levels of acetosringon (a1= 0 µmol, a2=50 µmol, and a3= 100 µmol), and three levels of glucose (b1=0, b2=0.5%, b3=1%) were applied using a factorial experiment based on a completely randomized design with three replications. The effect of such different factors on the induction and production of hairy roots in kelus was investigated. The results showed that both Agrobacterium strains were able to induce hairy roots in kelus. Also, ATCC15834 strain in MS medium with 100 µmol of acetosringon in the presence of 0.5% glucose had the highest efficiency in the production of hairy roots in cotyledon explants. The lowest amount of hairy roots was observed for A4 strain in MS medium without both acetosringon and glucose in both explants. PCR analysis was performed with rolC specific primers to ensure hairy root induction has occurred by A. rizhogenes. The results of this research showed that for the first time in Iran, it was possible to induce hairy roots in kelus explants.Keywords: Acetosringon, explant, hairy root, kelus, Glucose
-
مقدمه
با توجه به افزایش نگرانی به مقاومت باکتری ها به انواع آنتی بیوتیک های رایج، لازم است دارو های جدیدی برای درمان بیماری های باکتریایی عرضه شوند؛ بنابراین، تلاش فراوان برای یافتن ترکیبات ضدمیکروبی با مکانیسم عمل متنوع جهت ممانعت از رشد باکتری ها باید صورت گیرد. درمان ترکیبی شامل آنتی بیوتیک های فعلی و سایر مولکول های بیولوژیکی یا شیمیایی از راهکارهای جدید و کارامد در مبازره علیه بیماری های باکتریایی است.
مواد و روش ها:
در مطالعه حاضر فعالیت ضدباکتریایی سینرژیستی پپتید نوترکیب درماسپتین B1 جداشده از گیاهان توتون تراریخت در حالت منفرد و ترکیبی با اسانس گیاه پونه علیه پنج باکتری های زانتوموناس ترانس لوسنس، زانتوموناس پرفورانس، زانتوموناس سیتری، زانتوموناس گاردنری و سودوموناس سرینگه پتوار سرینگه با استفاده از شاخص غلظت بازدازنده افتراقی (FIC) در غلظت های مختلف بررسی شد.
نتایجنتایج نشان دادند حداقل غلظت بازدارندگی پپتیدهای نوترکیب درماسپتین B1 و اسانس پونه علیه بیمارگرهای باکتریایی 50 میکروگرم بر لیتر و 6/4 میکروگرم بر لیتر به ترتیب مشاهده شد. محاسبه غلظت بازدارنده افتراقی (FIC شاخص) حاکی از اثرات هم افزایی با 49/0 FIC=اسانس پونه با پپتید های نوترکیب علیه باکتری ها بود.
بحث و نتیجه گیری:
نتایج این بررسی نشان می دهند پپتید های نوترکیب درماسپتین B1 می توانند به تنهایی یا در ترکیب با اسانس پونه برای کنترل بیماری های باکتریایی موثر باشند؛ با این حال به نظر می رسد بین پروتیین های نوترکیب و مواد موثره گیاه پونه ارتباط سینرژیستی وجود دارد.
کلید واژگان: اسانس پونه, بیمارگر های باکتریایی, پپتید های نوترکیب, شاخص غلظت بازدارنده افتراقیIntroductionDue to the increasing concern about the growing resistance of pathogenic bacteria to a variety of common antibiotics, it is vital to find and introduce new drugs to treat bacterial infections. To this end, intensive efforts need to be taken to find novel antimicrobial agents with diverse antimicrobial modes of action, preventing pathogen growth. Combination therapy using current antibiotics and other biological or chemical molecules might be efficient as an exciting new approach.
Materials and MethodsIn the present study, the synergistic antibacterial activity of Dermastin B1 recombinant peptides isolated from transgenic T1 tobacco plants either alone or in combination with peppermint essential oils were evaluated against Xanthomonas translucen, Xanthomonas perforans, Xanthomonas citri, Xanthomonas gardneri and Pseudomonas syringae by measuring the Fractional Inhibitory Concentration (FIC) index at different concentrations.
ResultsThe results of this study showed that the MIC of Dermaseptin B1 peptides and the peppermint essential oils against bacteria were 50 µg/ml and 4.6 µg/ml, respectively. FIC index showed a synergistic effect of peppermint essential oils with Dermaseptin B1 recombinant peptide with FIC=0.49.
Discussion and ConclusionThe results of this study suggest that Dermasptin B1 recombinant peptides can be effective either alone or in combination with the peppermint essential oils to control bacterial infections. However, it seems that there is a synergistic effect between recombinant peptides and peppermint essential oils in combat against phytopathogens.
Keywords: Peppermint essential oil, Bacterial pathogens, Recombinant peptides, Fractional inhibitory concentration index -
ریشه های مویین و نا به جا برای بیان پروتیین های نوترکیب کارآمد هستند. در مطالعه حاضر به بررسی مقایسه میزان پروتیین نوترکیب DrsB1-CBDAvr4 در ریشه های مویین و نا به جا پرداخته شد. برای این منظور ابتدا، تاثیر عوامل مختلف بر بهینه سازی شرایط کشت برای تولید ریشه هایی نا به جا و مویین در سه آزمایش جداگانه با ارزیابی تولید زیست توده در گیاه تراریخت DrsB1-CBDAvr4 مورد بررسی قرار گرفت. صحت تولید ریشه های القاء شده توسط اگروباکتریوم رایزوژنز و با آغازگر های اختصاصی ژن rolC تایید شد. همچنین با استفاده از PCR، ورود ژن های پپتید نوترکیب درماسپتین B1 در ژنوم کلون های ریشه های مویین و نا به جا اثبات شد. سطح پروتیین نوترکیب با استفاده از آنالیز ELISA عصاره های کلون ریشه های مویین و نا به جا اندازه گیری شد. تجزیه واریانس داده های حاصل از تولید و القا ریشه نا به جا نشان داد که بیشترین تعداد و بلندترین طول ریشه در محیط های MS حاوی 1 میلی گرم بر لیتر NAA و 0.5 میلی گرم بر لیتر IBA به دست آمد. نتایج حاصل از زیست توده ریشه نا به جا نشان داد که محیط MS مایع حاوی 1 میلی گرم بر لیتر از هورمون NAA روی میزان تولید زیست توده اثرات معنی داری (P ≤ 0.01) دارند. بیشترین زیست توده در محیط کشت MS حاوی میزان 1 میلی گرم بر لیتر هورمون NAA به دست آمد و کمترین وزن تر و خشک در محیط MS 1/4بدون هورمون NAA به دست آمد. همچنین نتایج این مطالعه نشان داد که سویه ATCC15834، در محیط MS همراه با ساکارز 3 درصد با مدت زمان تلقیح 10 دقیقه بهترین ترکیب تیماری جهت تحریک ریشه مویین در گیاه تراریخت بود. نتایج ELISA نشان داد که کلون های به دست آمده از هر دو ریشه تفاوت معنی داری از نظر میزان غلظت پروتیین کل نشان دادند. میزان پروتیین نوترکیب حاصل از کلون های ریشه مویین به مراتب بیشتر از پروتیین ریشه نابه جا بود.
کلید واژگان: پپتید نوترکیب, تنظیم کننده های رشد, ریشه مویین, ریشه نا به جا, زیست تودهHairy and adventitious roots are efficient systems for expressing recombinant proteins. In the present study, the amount of DrsB1-CBDAvr4 recombinant protein in hairy and adventitious root systems was compared. To this end, the effect of different factors on the optimization of culture conditions to obtain adventitious and hairy roots was evaluated in three separate experiments by assessment of biomass production in T1 transgenic plants expressing DrsB1-CBDAvr4 recombinant protein. The efficacy of Agrobacterium rhizogenesis in producing hairy roots was ensured using rolC gene specific primers. The insertion of DrsB1-CBDAvr4 recombinant peptide transgene in the genome of hairy and adventitious roots was confirmed by PCR analysis. Also, the level of DrsB1-CBDAvr4 protein was measured in hairy and adventitious roots by ELISA analysis. Analysis of the variance of data showed that the highest number of roots and the longest roots were obtained in MS media supplemented with 1 mg/L NAA and 0.5 mg/L IBA. The results of adventitious root biomass showed that liquid MS medium containing 1 mg/L of NAA hormone had a significant effect (P <0.01) on biomass production. More biomass was obtained in MS medium supplemented with 1mg/L NAA, whereas a lower fresh and dry weight was obtained in a 1/4 MS medium with no NAA. The results also showed that ATCC15834 strain with MS media supplemented with 3% sucrose, 10 minutes inoculation time was high efficiency to induce hairy roots in tobacco plants. The results of ELISA analysis showed that clones obtained from both roots showed a significant difference in terms of total protein content. The amount of recombinant protein from hairy roots was much higher than that of adventitious roots.
Keywords: Recombinant peptides, Growth regulator, Hairy root, Adventitious root, Biomass -
کینازهای فعال شونده با میتوژن (MAPKs)، از آبشارهای پروتیینی مهم، در درون سلول های یوکاریوتی هستند که نقش کلیدی مهمی در مسیرهای سیگنالینگ ایمنی در جانوران عالی بازی می کنند. آبشارهای پروتیینی مسیر MAPK، دارای ژن های متعددی هستند که در این میان، ژن های MAPKKK در بالادست آبشار کینازی قرار دارند و از این رو در دریافت پیام از پروتیین های غشایی نقش اساسی را بازی می کنند. ژن MAPKKKε، تنظیم کننده مثبت مرگ سلولی مرتبط با ایمنی در سلول های گیاهی می باشد. شبه قارچ infestans Phytophthora یک اوومیست بیماری زای گیاهی است که باعث ایجاد بیماری سوختگی دیررس سیب زمینی می شود. این قارچ پروتیین های افکتور RXLR را جهت تعدیل سیگنال های ایمنی میزبان و بالا بردن شانس کلونیزاسیون خود به داخل سلول های گیاهی تزریق می نماید. افکتور PexRD2 از گروه RXLRها، با دومین کینازی پروتیین MAPKKKε، تعامل دارد و بنابراین به نظر می رسدکه از آن به عنوان یک ژن حساسیت استفاده می کند. به منظور ایجاد جهش در ژن MAPKKKε، از یک سیستم CRISPR/Cas9، با بیان هم زمان چهار RNA راهنما (gRNA)، استفاده شد. تعداد 35 لاین تراریخت به کمک سیستم CRISPR/Cas9، در جریان کشت بافت باززایی شدند که به ترتیب در سه و دو لاین حذف و اضافه شدگی قطعات به وسیله PCR و سپس توالی یابی تایید شد. لاین هایی با سه آلل جهش یافته در ژن MAPKKKε گیاه سیب زمینی تولید شدند. در این لاین های تراریخت، میزان بیان ژن MAPKKKε حدود 70 درصد کاهش یافت که به دنبال این موضوع، حساسیت به infestans P. در گیاهان تراریخت افزایش پیدا کرد. نتایج این مطالعه نشان داد که ویرایش ژن MAPKKKε به طوری که تعامل آن با افکتور PexRD2 مختل گردد، موجب افزایش حساسیت به infestans P. می شود. این یافته بر این موضوع دلالت دارد که MAPKKKε نقش مهمی در مقاومت گیاه سیب زمینی به infestans P. دارد و لذا می توان از این ژن برای افزایش مقامت به بیماری بلایت سیب زمینی در برنامه های به نژادی استفاده نمود.
کلید واژگان: باد زدگی, سیب زمینی, کریسپر کس 9 Phytophthora infestansStMAPKKKεMitogen activated protein kinase (MAPK) cascades are key players in plant immune signalling pathways. MAP kinase singling consists of a number of associated proteins where MAPKKKs are located upstream of MAPK cascade activating multiple MAPKs. MAPKKKε, a positive regulator of cell death, is associated with plant immunity. Phytophthora infestans is a pathogenic oomycete that inflicts potato late blight disease, delivering RXLR effector proteins to plant cells to modulate host immune signalling and colonization incident. The RXLR effector PexRD2 interacts with the kinase domain of MAPKKKε. Using a CRISPR/Cas9 system, a construct was made to introduce four guide RNAs (gRNAs) in potato cultivar, Agria. Thirty-five mutant lines were regenerated, in which three and two transgenic lines with deletions and insertions were analysed, respectively. A mutant line with a three-allelic knock down of MAPKKKε was obtained, showing ~70% reduction in MAPKKKε expression level resulting in enhanced susceptibility to P. infestans. The results of this study provide evidences that editing MAPKKKε to modulate PexRD2 interaction, enhances susceptibility to P. infestans, suggesting that MAPKKKε plays a key role in resistance to P. infestans in potato. Therefore, it can be anticipated that MAPKKKε gene can be used in future potato breeding programs to generate biotic stress resistance plants.
Keywords: Potato, StMAPKKKε, Crisper-Cas 9, Phytophthora infestans, Late blight -
ارزش غذایی بالای سیب زمینی این گیاه را به عنوان چهارمین منبع مهم غذایی پس از گندم، برنج و ذرت در سراسر دنیا تبدیل کرده است. در مطالعه حاضر به منظور شناسایی و بررسی بیان مهم ترین ژن های درگیر در سنتز فلاونوییدها در مراحل نمو غده سیب زمینی و روند تغییرات بیان آنها، مجموعه داده های حاصل از توالی یابی RNA غده سیب زمینی رقم مارفونا در سه مرحله نموی مختلف از شروع تشکیل استولون تا تشکیل غده گردآوری و تجزیه و تحلیل شدند. به منظور اعتبارسنجی بیان ژن های شناسایی شده ی درگیر در مسیر بیوسنتز فلاونوییدها در غده سیب زمینی (62 ژن)، بیان برخی از آن ها با استفاده روش qRT-PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد، با عبور غده سیب زمینی از مرحله نوک قلاب مانند به مرحله تشکیل استولون، 10 ژن افزایش و 11 ژن کاهش بیان معنی دار می یابند. در مقایسه مرحله نوک قلاب مانند نسبت به مرحله شروع تشکیل غده، به ترتیب 7 و 20 ژن به طور معنی داری افزایش و کاهش بیان نشان دادند. همچنین مقایسه دو مرحله تشکیل استولون و شروع تشکیل غده نشان داد که 14 ژن از کاهش بیان معنی داری برخوردار بودند. در مجموع 4 ژن کلیدی CYP98A3، ACT، SAT و BEAT با تغییرات معنی دار در بین مراحل نموی غده سیب زمینی شناسایی شدند. بررسی میزان فلاونویید در مراحل نموی سه گانه نیز نشان داد که میزان فلاونویید در طی مرحله نموی، به طرز قابل توجهی افزایش می یابد، به طوری که میانگین محتوای فلاونویید در مراحل ذکر شده به ترتیب به مقادیر 9/1، 2/7 و 8/24 میلی گرم در گرم وزن تر رسید. از آنجاییکه ژن های CYP98A3، ACT، SAT و BEAT از جمله ژن های مهم درگیر در بیوسنتز متابولیت ها هستند، لذا از آنها می توان برای تغییر میزان فلاونوییدها در سیب زمینی استفاده کرد.
کلید واژگان: بیان ژن, توالی یابی, سیب زمینی, فلاونوئید, مسیرهای متابولیکیThe high nutritional value has made potato the fourth most important food source after wheat, rice and corn worldwide. In this study, in order to identify and investigate the expression pattern of the most significant genes involved in the synthesis of flavonoids at different potato tuber developmental stages, the RNA sequencing data was obtained from three different potato tuber development stages, namely; initiation of stolon formation, stolon swallowing and initiation of tuber formation. In order to validate the expression of identified genes involved in the biosynthesis of flavonoids in potato tuber (62 genes), the expression of significant genes were evaluated by using qRT-PCR method. The results of this study showed that at the stolon swallowing stage, 10 and 11 genes had a significant increase and decrease in expression, respectively. Comparing the stolon swallowing stage with initiation of stolon formation, 7 and 20 genes showed a significant increase and decrease in expression. At the initiation of tuber formation, it was found that 14 genes had a significant decrease in expression. In total, 4 key genes CYP98A3, ACT, SAT and BEAT were identified with significant changes among developmental stages. The amount of flavonoid in the three developmental stages was also significantly increased with the transition of developmental stages. The average of flavonoid content was 1.9, 7.2 and 24.8 mg/gFW for tree developmental stages, respectively. Since CYP98A3, ACT, SAT and BEAT are key genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites in the potato tuber, they can be considered as possible candidate genes for alteration of flavonoids content in potato.
Keywords: Flavonoids, Gene expression, Metabolic pathways, Potato, Sequencing -
گیاه دارویی کلوس یا کرفس کوهی (Kelussia odoratissima Mozaff.) منبعی غنی از مواد فعال دارویی با اثرات درمانی است که به صورت انحصاری در رشته کوه های زاگرس مرکزی ایران یافت می شود. با وجود خطر انقراض این گونه گیاهی، اطلاعاتی درباره ژنوم / ترنسکریپتوم و بیوسنتز ترکیبات ارزشمند این گیاه وجود ندارد. در بین مولکول های حیاتی، اگرچه مولکول های microRNA (miRNAs) نقش مهمی در فرآیندهای مختلف زیستی به ویژه در بیوسنتز متابولیت های ثانویه در گیاهان دارویی دارند، در حال حاضر، هیچ گزارشی از وضعیت miRNAها در گیاه کلوس منتشر نشده است. مطالعه حاضر به منظور شناسایی miRNAهای محافظت شده و ژن های هدف آن ها در ترنسکریپتوم برگ کلوس انجام شد. پس از توالی یابی RNA با پلتفرم Illumina HiSeq 2500، خوانش های کوتاه پردازش شده سرهم بندی شدند. در این مطالعه، تعداد 4658 یونی ژن حاوی توالی miRNAهای بالقوه شناسایی شدند. پس از پالایه کردن دقیق، پنج توالی miRNA (miR156-3P، miR408، miR169، miR171 و miR398) از میان توالی های نامزد شناسایی و ژن های هدف آن ها مشخص شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که miRNAها در مسیرهای متابولیکی مختلفی از جمله متابولیسم بوتانوات، متابولیسم گلیکوزیلات و دی کربوکسیلات، متابولیسم نشاسته و ساکارز، تثبیت کربن در اندامک های فتوسنتزی، تخریب پراکسی زوم و تخریب اسیدهای چرب درگیر بودند. miR408 با تنظیم ژن های شش مسیر متابولیکی، به عنوان تاثیرگذارترین miRNA محافظت شده در پروفایل بیانی کلوس شناخته شد. به طور کلی، با توجه به نقش تنظیمی miRNAهای شناسایی شده بر روی طیف گسترده ای از شبکه های ژنی و فرآیندهای بیولوژیکی گیاه کلوس در مطالعه حاضر، می توان از این miRNAها به عنوان ژن های نامزد برای بهبود صفات کمی و کیفی این گیاه استفاده کرد.کلید واژگان: کلوس, شبکه ژنی, متابولیت های ثانویه, miR408Kelus (Kelussia odoratissima Mozaff.), a medicinal plant rich in active pharmaceutical ingredients with therapeutic effects, is found only in central Zagros Mountains, west of IRAN. Despite being in danger of extinction, there are no genetic evidences regarding kelus Omics as well as valuable compounds biosynthesis pathways. MicroRNAs (miRNAs) play an important role in different processes such as growth and development, cell proliferation, response to stresses and biosynthesis metabolite. As far as the bioinformatic data are concern, the genome/transcriptome of kelus has not been sequenced. The present study was performed to identify the conserved miRNAs and their target genes in the kelus leaf transcriptome. After pair-end sequencing with the Illumina HiSeq 2500 platform, clean reads were assembled. In total, 4658 unigenes were found to contain potential miRNAs sequences. Following strict filtering criteria, five miRNAs belonging to five conserved miRNA families (miR156-3P, miR408, miR169, miR171 and miR398) were identified among candidate sequences. Results of this study revealed that the target genes of the identified miRNAs were involved in various metabolic pathways, including butanoate metabolism, glyoxylate and dicarboxylate metabolism, starch and sucrose metabolism, carbon fixation in photosynthetic organisms, peroxisome degradation, and fatty acid degradation. By affecting genes associated with six metabolic pathways, miR408 was identified as the most influential conserved microRNA in the kelus leaf transcriptome. In general, given the regulatory roles of identified miRNAs on broad spectrum of gene networks and biological processes of kelus, these miRNAs can be used as candidate genes for breeding kelus quantitative and qualitative traits.Keywords: Gene network, Kelus, miR408, Secondary metabolites
-
شناسایی miRNAهای حفاظت شده گل راعی (Hypericum perforatum) با استفاده از داده های توالی یابی نسل جدید
ژن های miRNAs دسته مهمی از تنظیم کننده های بیان ژنی میباشند که نسبت به تنش های محیطی، پاسخ های متنوعی دارند و نقش کلیدی در تنظیم بیان ژن ها در مراحل پس از رونویسی ایفا میکنند. گل راعیperforatum) Hypericum) بیشترین کاربرد را در درمان افسردگی به دلیل تاثیر هایپرسین و هایپرفورین دارد. پژوهش حاضر به منظور شناسایی miRNAهای حفاظت شده و ژن های هدف آن ها در محتوی رونوشت (Transcriptome) گل راعی صورت گرفت. ابتدا نمونه های حاصل از توالی یابی RNA گل راعی از بانک اطلاعاتیEMBL-EBI (ENA) دریافت شدند، سپس ترنسکریپتوم این گیاه سرهم بندی گردید و رونوشت های غیر کدکننده به پروتیین شناسایی و به عنوان توالی های کاندید پیش ساز miRNA در نظر گرفته شدند. در نهایت از بین توالی های کاندید با استفاده از نرم افزار C-mii شش miRNA با نام های Hp-miR395، Hp-miR845d، Hp-miR414، miR159 Hp-،Hp-miR159e و Hp-miR156c پس از اعمال فیلترهای سخت گیرانه شناسایی شدند. بررسی شبکه برهم کنش پروتیین-پروتیین ارتباط ژن های هدف با پروتیین های هدف به ویژه عوامل رونویسی را مشخص کرد. در مرحله بعد جهت تایید ژن های هدف برای miRNAهای شناسایی شده محلول پاشی با غلظت های صفر (شاهد) و 200 میکرو مولار متیل جاسمونات بر روی گل راعی انجام شد و الگو ی تغییرات بیان دو ژن هدف بررسی گردید. در بررسی تغییرات میزان بیانqRT-PCR در زمانهای 12، 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تیمار متیل جاسمونات، افزایش سطح بیان نسبی برای رونوشت های (DN121523_c1_g4_i2) Hyp-1 و HD-Zip (DN121003_c0_g1_i1) پس از 72 ساعت از کاربرد با متیل جاسمونات مشاهده شد. در مجموع با توجه به نقش تنظیمی miRNAهای شناسایی شده در مطالعه ی حاضر، می توان از این ژن ها در شناسایی بهتر و دقیق تر مسیر بیوسنتزی هایپرسین و هایپرفورین استفاده کرد.
کلید واژگان: آنالیز گسترده ترانسکریپتوم, بیان ژن, شناسایی بیوانفورماتیک, گل راعی, متیل جاسموناتIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:30 Issue: 1, 2022, PP 72 -85miRNA genes consider as an important class of gene expression regulators that have diverse responses to environmental stresses and play a key role in regulating gene expression during post-transcriptional regulation. Hypericum perforatum, is well-known medicinal plant for its application in the treatment of depression due to the effects of its bioactive compounds named hypericin and hyperforin. The present study was performed to identify the conserved miRNAs and their target genes in the transcriptome of H. perforatum. First, RNA-seq data were obtained from the European Nucleotide Archive (ENA) of EMBL-EBI database and then the transcriptome (RNA) sequences were assembled. The non-coding transcripts were identified and considered as miRNA precursors candidate sequences. Finally, six miRNAs named Hp-miR395, Hp-miR845d, Hp-miR414, Hp-miR159, Hp-miR159e, and Hp-miR156c were identified from the candidate sequences using of C-mii software after applying strict filters. Investigation of the protein-protein interaction network determined the relationships between the target genes and target proteins especially in transcription factors. In the next step, to confirm the target genes for the identified miRNAs, the foliar application of Methyl Jasmonate (MJ) with concentrations of 0 (control) and 200 μM was performed on H. perforatum plants and the expression pattern of two target genes was investigated. In the analysis of qRT-PCR expression changes at 12, 24, 48 and 72 hours after applying MJ, the relative expression level of Hyp-1 (DN121523_c1_g4_i2) and HD-Zip (DN121003_c0_g1_i1) transcripts increased after 72 hours of application of MJ. In general, regarding to the regulatory role of the identified miRNAs in the present study, these genes could be used to better and more accurately identify the biosynthetic pathway of hypercin and hyperforin.
Keywords: Hypericum perforatum, In-silico identification, methyl jasmonate, qRT-PCR, Transcriptome-wide analysis -
زعفران ارزشمندترین گیاه ادویهای و دارویی جهان است. به نژادی زعفران به دلیل اطلاعات اندک از ساختار ژنوم آن با مشکلات زیادی همراه است. از این رو، دست یابی به اطلاعات ژنتیکی این گیاه از اهمیت بسیاری برای برنامه های به نژادی سنتی و مولکولی آن برخوردار می باشد. نشانگرهای مولکولی به ویژه نشانگرهای قدرتمند هم بارزی همانند نشانگرهای ریزماهواره (SSRs) جایگاه مهمی در برنامه های به نژادی دارند. در پژوهش حاضر برای اولین بار نشانگرهای ریزماهواره ی SSR بنه گیاه زعفران از ترانسکریپتوم بنه تحت تاثیر بیماری قارچی Fusarium oxysporum استخراج شدند. در این راستا پس از استخراج RNA، توالی یابی بر اساس چارچوب فنی Novaseq6000 انجام شد. یکپارچهسازی نوپدید با بهره گیری از نرم افزار Trinity صورت گرفت و برای شناسایی SSRها از ابزار جستجوی MISA استفاده شد. بر اساس نتایج این مطالعه، از 357028 رونوشت شناسایی شده، تعداد 70060 رونوشت دربرگیرنده ی توالی SSR بودند. همچنین از مجموع 89888 SSR شناسایی شده، تکرارهای 1 و 2 نوکلیوتیدی بیشترین فراوانی (50% و 26%) را به خود اختصاص دادند. بر اساس نتایج حاصل از الگوریتم BLAST، بیشترین میزان شباهت رونوشت های حاوی SSRها با برنج و آرابیدوپسیس به دست آمد. در مجموع از میان یونی ژن ها، تعداد 18846، 23988 و 10969 به ترتیب در پایگاه های داده ی UNIPROT، Nr و GO شناسایی شدند که تعداد 10375 یونی ژن در بین همه ی پایگاه ها مشترک بود. به دلیل اهمیت این گیاه در ایران به عنوان یک محصول راهبردی، توسعه نشانگرهای هم بارز با چندشکلی بالا مانند نشانگرهای SSR، برای بررسی تنوع ژنتیکی، ساخت نقشه های ژنتیکی، تجزیه و تحلیل پیوستگی و نقشه یابی QTLs در برنامه های به-نژادی این گیاه مهم خواهد بود.کلید واژگان: تجزیه و تحلیل ترنسکریپتوم, توالی یابی, نشانگرهای هم بارزidentification of microsatellite molecular markers in saffron (.crocus sativus L) using RNA-Seq dataSaffron (Crocus sativus L.) is the most valuable spice in the world. Due to the lack of genomic information, saffron breeding has encountered many problems. To this end, generating and collecting genetic data using Next Generation Sequencing (NGS) techniques is crucial for saffron traditional and molecular breeding programs. Molecular markers, especially powerful co-dominance markers such as simple sequence repeats (SSRs) markers play an important role in breeding projects. In the present study for the first time, SSR markers related to genes associated with F. oxysporum disease of corms were identified following a RNA-Seq based transcriptomic approach. To this end, total RNA was extracted from mature corms and RNA-Seq was performed based on the Novaseq6000 platform. The De-novo assembly was performed with Trinity software and the MISA search tool was used to identify SSRs. Based on the results of this study, 357028 transcripts were identified. A total of 70060 transcripts were identified to contain SSR sequences. BLAST algorithm analysis revealed that the highest similarity between saffron SSRs was found with that of rice and Arabidopsis. Among the identified unigenes, 18846, 23988 and 10969 genes were identified in UNIPROT, Nr and GO databases, respectively, in which 10375 unigenes were common to all databases. Due to the high priority of saffron in Iran as a strategic crop plant, any genetic information, including mining SSRs, is of great importance in studying genetic diversity, constructing genetic maps, linkage and QTLs analysis in saffron future breeding programs.Keywords: Transcriptome Analysis, sequencing, Codominant Markers
-
هدف از انجام این مطالعه، بررسی تاثیر میزان کاهش مصرف کود نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی بر خصوصیات کیفی دو رقم چغندرقند بود. این پژوهش طی دو سال زراعی 98-97 و 97-1396 در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل ارقام چغندرقند پاییزه (Chimene و Rosagold) و چهار سطح کود (F1: کاربرد 300 کیلوگرم در هکتار نیتروژن (شاهد)، F2: کاربرد 270 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی، F3: کاربرد 240 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی، F4: کاربرد 210 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی) با محلول پاشی سولفات روی به میزان پنج در هزار بود. بیشترین عملکرد ریشه (معادل 90/15 تن در هکتار) متعلق به رقم Rosagold بود و از بین تیمارهای سطوح مختلف کود نیتروژن با محلول پاشی سولفات روی، بیشترین میزان عملکرد ریشه مربوط به تیمار 10 درصد کاهش مصرف کود نیتروژن با محلولپاشی سولفات روی (F2) بود. بالاترین درصد قندناخالص (به میزان 16/15 درصد) توسط تیمار 20 درصد کاهش مصرف نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی به دست آمد. همچنین بیشترین درصد قندخالص به میزان 15/57 درصد از رقم Rosagold و تیمار 20 درصد کاهش مصرف نیتروژن با محلول پاشی سولفات روی به دست آمد که در مقایسه با تیمار شاهد (F1)، 26/17 درصد افزایش نشان داد. بیشترین میزان ملاس و ناخالصی های سدیم، پتاسیم و نیتروژن مضره به ترتیب به میزان 2/7، 2/61، 7/90 و 2/90 میلی اکی والان در صد گرم خمیر ریشه چغندرقند) در رقم Chimene مشاهده شد. همچنین بیشترین درصد ساقهروی در رقم Chimeneبا تیمار شاهد (F1) مشاهده گردید. با توجه به نتایج این مطالعه می توان اظهار داشت که کشت پاییزه چغندرقند با استفاده از رقم Rosagold در منطقه خرمآباد امکان پذیر می باشد و محلولپاشی سولفات روی توان جبران کاهش مصرف نیتروژن به میزان 20 درصد بدون کاهش عملکرد و کیفیت چغندرقند پاییزه را دارد.
کلید واژگان: بولتینگ, چغندرقند, رقم, عناصر کم مصرف, کشت پاییزه, محلول پاشیThe aim of this study was to evaluate the effect of reducing nitrogen fertilizer application as well as foliar spray of zinc sulfat on the quality characteristics of two sugar beet cultivars in autumn cultivation. The study was conducted in a factorial design based on randomized complete block design with three replications at the Faculty of Agriculture in Lorestan University during two crop seasons (2017-19). The Experimental treatments included two autumn-sown sugar beet cultivars (Chimene and Rosagold) and four fertilizer levels including F1: 138 kg ha-1 nitrogen (control), F2: 124 kg ha-1 nitrogen and foliar spray of zinc sulfate, F3: application of 110 kg ha-1 nitrogen and foliar spray of zinc sulfate, F4: 96.6 kg ha-1 nitrogen and foliar spray of zinc sulfate at a rate of 5/1000. The highest root yield (90.15 t ha-1) belonged to Rosagold cultivar and among the treatments, the highest root yield was related to F2 treatment. The highest sugar content (16.15%) was obtained in 20% reduction in nitrogen application and foliar spray of zinc sulfate. Also, the highest white sugar content (15.57%) was obtained from Rosagold cultivar in 20% reduction in N fertilizer application and foliar spray of zinc sulfate, which showed 26.17% increase compared with control treatment (F1). The highest molasses sugar and Na, K and α- N as 2.7, 2.61, 7.90 and 2.90 meq 100 gr beet-1, respectively was observed in Chimene. Also, the highest bolting percentage was obtained in Chimene and the application of 300 kg ha-1 nitrogen. According to the results of this study, it can be concluded that autumn cultivation of sugar beet using Rosagold cultivar is possible in Khorramabad region and foliar spray of zinc sulfate can compensate the reduction of nitrogen consumption by 20% without reducing the quantity and quality of autumn sugar beet.
Keywords: Autumn sowing, Foliar application, cultivar, Micronutrient, Bolting -
مرزه از خانواده Lamiaceae، گیاهی دارویی است که به طور گسترده در مناطق جنوبی ایران می روید. گونه های مختلف این گیاه، دارای خواص دارویی زیادی مانند خاصیت آنتی اکسیدانی و کاربردهای پزشکی می باشند. فقدان نشانگرها و به ویژه نشانگر ریزماهواره، تحقیقات ژنتیکی در این گیاه را بسیار محدود کرده است. لذا در این مطالعه، به ترتیب 271907 و 225534 رونوشت با میانگین طول 1079 و 1018 باز و مقدار N50 برابر 1802 و 1740 برای مرزه خوزستانی و رشینگری به دست آمد. از فرآیند سرهم بندی خوانش های کوتاه حاصل از توالی یابی ترانسکریپتوم گیاه مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری به منظور شناسایی نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد. در مطالعه حاضر، 44624 و 34546 مکان ریزماهواره به ترتیب در گونه مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری شناسایی شد. در میان این نشانگرها، موتیف های دو نوکلیوتیدی و پس از آن تک و سه نوکلیوتیدی بالاترین فراوانی را نشان دادند. نتایج بلاست رونوشت های حاوی ریزماهواره نشان داد که در گونه های مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری به ترتیب 27/72 و 32/75 درصد از رونوشت ها دارای حداقل یک رکورد در پایگاه پروتیین های غیر تکراری بودند. تفسیر کارکردی از طریق جستجوی همسانی و هستی شناسی ژن ها (GO) انجام شد. در مجموع، 14792 (4/33 درصد) رونوشت حاوی نشانگر SSR در مرزه خوزستانی و 12480 (12/36 درصد) رونوشت حاوی نشانگر SSR در مرزه رشینگری به سه گروه GO طبقه بندی شدند. تجزیه و تحلیل هستی شناسی ژن گزارش داد که اکثر رونوشت های سرهم بندی شده به گروه عملکرد مولکولی (MF) مرتبط هستند. 45 درصد از کل رونوشت های حاوی ریزماهواره به 401 مسیر اختصاص داده شدند، که در آن ها بیوسنتز متابولیت های ثانویه پس از مسیرهای متابولیتی دومین مسیر با حدکثر تعداد عضو شناسایی شد. نشانگرهای ریزماهواره شناسایی شده از ترانسکریپتوم مرزه برای اولین بار در دنیا گزارش می شوند و می توانند منبع موثری برای برنامه های اصلاح این گیاه دارویی باشد.
کلید واژگان: مرزه خوزستانی, مرزه رشینگری, نشانگر ریزماهواره, موتیف های دو نوکلئوتیدیJournal of Genetics, Volume:17 Issue: 2, 2022, PP 161 -170Satureja genus, from the Lamiaceae family, is a medicinal plant that is widely distributed in the southern regions of Iran. Different species of this plant have many medicinal properties such as antioxidant properties and medical applications. However, lack of molecular markers, especially microsatellite markers, has severely limited the development of Satureja genetic researches. Therefore, in this study, 271907 and 225534 transcripts were obtained with average lengths of 1079 and 1018 bp and N50 values equal to 1802 and 1740 for S. khuzistanica and S. rechengeri, respectively. The assembly process of short reads of transcriptome sequences of S. khuzistanica and S. rechengeri was used to identify microsatellite markers. In the present study, 44624 and 34546 SSR loci were identified in S. khuzistanica and S. rechengeri, respectively. Among these markers, dinucleotide repeat motifs were the most abundant, followed by mononucleotide and trinucleotide. In S. khuzistanica and S. rechengeri, the results of blast of transcripts containing SSR showed that 72.27% and 75.32% of the transcripts had at least one record in the non-redundant protein database, respectively. Functional annotation was performed through the search for homology and gene ontology (GO). In total, 14792 (33.4%) transcripts with SSR markers for S. khuzistanica and 12480 (36.12%) transcripts with SSR markers for S. rechengeri were classified into three groups of GO. Gene ontology analysis reported that most of the assembled transcripts are related to the Molecular Function (MF) group. 45% of the total transcripts containing microsatellites were allocated to 401 pathways, in which the biosynthesis of secondary metabolites was identified as the second pathway with the maximum number of members after the metabolic pathways. This is the first report about the identification of microsatellite markers from the transcriptome sequence of Satureja and this information could be an effective source for breeding programs of this medicinal plant.
Keywords: S. khuzistanica, S. rechengeri, Microsatellite marker, Di-nucleotide repeat motifs -
میرناها (microRNAها)، دسته ای از مولکول های تنظیم کننده کوچک و غیر کدکننده هستند که بیان ژن را از طریق تخریب رونویسی یا سرکوب ترجمه تنظیم می کنند. میرناها، در تنظیم گستره وسیعی از فرایندهای متابولیکی و فیزیولوژیکی در گیاهان مشارکت دارند. خانواده نعناع به ویژه مرزه خوزستانی، گیاهان شناخته شده ای از نظر طعم، عطر و خواص دارویی هستند. تاکنون هیچ گونه گزارشی از شناسایی میرنا برای گیاه دارویی مرزه خوزستانی (Jamzad khuzistanica Satureja) ثبت نشده است. ازاین رو، در این مطالعه برای پیش بینی میرنا و ژن های هدفشان در مرزه خوزستانی، از رویکرد محاسباتی مبتنی بر جستجوی همسانی استفاده شد. یونی ژن های غیر کدکننده به عنوان توالی های کاندید پیش ساز میرنا در نظر گرفته شدند. در نهایت پس از ارزیابی پارامترهای عمومی درصد باز GC، حداقل انرژی آزاد تاخوردگی (MFE)، شاخص حداقل انرژی آزاد تاخوردگی (MFEI) و ساختار ثانویه 58 میرنا شناسایی شد که از بین آنها با اعمال معیارهای شناسایی اختصاصی گیاهان و پالایش میرناهای پیش بینی شده از چند رونوشت، در نهایت 10 میرنا شناسایی شد. سپس 930 رونوشت هدف با استفاده از وب سایت psRNATarget برای آنها پیش بینی و با استفاده از ابزار BLASTx نرم افزار (v2.6.0) Blast+ NCBI تفسیر کارکردی شد. بررسی ژن های هدف نشان داد که ژن های پاسخ دهنده اکسین، ژن های GRAS ((Gibberlic-acid insensitive (GAI), Rspressor of GAI (RGA) and Scarerow (SCR))، ژن AGO2 (2 Argonaute) و ژن های خانواده LAC (Laccase) از اهداف عمده میرناهای شناسایی شده در مرزه خوزستانی هستند. تجزیه وتحلیل غنی سازی مسیر در ژن های هدف نشان داد که مسیر بیوسنتز متابولیت های ثانویه به طور معنی داری جزء اهداف میرناهای شناسایی شده هستند. این مطالعه، اولین گزارش از شناسایی میرنا در مرزه خوزستانی بوده که نقش آنها را در تنظیم ژن های هدف توصیف می کند.
کلید واژگان: تجزیه محاسباتی, مرزه خوزستانی, میرنا, غیر کدکنندهIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:29 Issue: 2, 2022, PP 182 -195MicroRNAs (miRNAs) are one of the small and non-coding regulatory molecules, which regulate gene expression by transcriptional cleavage or translational suppression. miRNAs are involved in regulating a wide range of metabolic and physiological processes in plants.The mint family plants, especially Satureja khuzistanica, are well known herbs for its flavor, fragrance and medicinal properties. To date, no miRNAs have been identified in Satureja species. In present study, a computational approach based on homology search was used to identify miRNAs and their targets of Satureja khuzistanica. Non-coding unigenes were identified and considered for candidates of miRNAs precursor. After evaluating the general parameters such as GC percentage, minimum folding free energy (MFE), minimum free energy index (MFEI) and secondary structure, 58 miRNAs were identified, which among them, by applying plant specific parameters and filtring the miRNAs from several transcripts, overall ten miRNAs were identified. Then, 930 target transcripts were predicted using psRNATarget website and the annotation of them was performed by using BLASTx tools of NCBI Blast+ software (v2.6.0). Examination of target genes showed that auxin-responsive genes, GRAS, AGO2 and LAC family genes are the main targets of the identified miRNAs in S. khuzistanica. Pathway enrichment analysis of the target genes revealed that the secondary metabolic pathway is significantly among the targets of the identified miRNAs. This is the first study describing miRNAs and their role in the regulation of target genes in S. khuzistanica.
Keywords: Computational analysis, Satureja khuzistanica, MicroRNA, Non-coding -
جنس Allium شامل بیش از 920 گونه در سراسر جهان است. ایران زیستگاه اصلی بسیاری از گونه های وحشی Allium می باشد. در این مطالعه از بافت پیازچه دو گونه A. stipitatum و A. scabriscapum از دو زیرجنسMelanocrommyum و Reticulatobulbosa با هدف ارزیابی و شناسایی الگوی بیانی پروتیین های ذخیره ای حاصل از روش SDS-PAGE استفاده شد. برای شناسایی لکه های پروتیینی و مشاهده تغییرات بیانی دو گونه از الکتروفورز ژل دوبعدی و طیف سنجی جرمیMALDI TOF/TOF MS استفاده گردید. آنالیز ژل های حاصل از الکتروفورز دوبعدی منجر به شناسایی 138 لکه پروتیینی شد. نتایج حاصل بیانگر شباهت اندک میان ژل ها و الگوی بیانی متفاوت در بین نمونه ها بود که بر این اساس تعداد کمی لکه مشابه در هر دو ژل حاصل شد. نتایج نشان داد در پروفایل بیانی پروتیین های بافت پیازچه این نمونه ها تفاوت های معنی داری وجود داشت که با استفاده از آزمون T تعداد 9 لکه پروتیینی دارای بیشترین تغییرات معنی دار در سطح احتمال 5% شناسایی شدند و از بین آنها 3 لکه متفاوت با استفاده از روش طیف سنجی جرمی برای شناسایی انتخاب شد. نتایج آزمایش طیف سنجی جرمی و تطبیق داده های حاصل با پایگاه داده های NCBI و Uniprot و ابزارهای بیوانفورماتیکی مشخص کرد که لکه های مورد آزمایش با پروتیین های Maturase k، Agmatine coumaroyltransferase-1 و یک پروتیین با عملکرد نامشخص بنام Hypothetical Protein مطابقت داشت. یافته های این مطالعه نشان داد با توجه به اینکه نمونه های متعلق به دو گونه A.stipitatum و A. scabriscapum از یک جنس هستند اما الگوی بیانی پروتیین های ذخیره ای آنها در بافت پیازچه بسیار متفاوت از یکدیگر است.
کلید واژگان: آلیوم, آنالیز طیف سنجی جرمی, بیان ژن, بیوانفورماتیکIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:29 Issue: 2, 2022, PP 221 -235Allium includes more than 920 species worldwide. Iran is the main habitat of many wild Allium species. In this study, onion tissue of two species A. stipitatum and A. scabriscapum from two subspecies Melanocrommyum and Reticulatobulbosa were used to evaluate and identify the expression pattern of storage proteins obtained by the SDS-PAGE method. Two-dimensional gel electrophoresis and MALDI TOF/TOF MS mass spectrometry were used to identify protein spots and to observe the expression changes of the two species. Analysis of gels by two-dimensional electrophoresis revealed 138 protein spots. The results showed a slight similarity between the gels and a different expression pattern between the samples, based on which a small number of similar spots were obtained in both gels. The results showed that there were significant differences in the expression profile of onion tissue proteins of these samples. Using the T-test, 9 protein spots with the most significant changes were identified at the 5% probability level, and among them, 3 different spots were identified using Mass spectrometry was selected for identification. The results of mass spectrometry experiments and matching of the obtained data with NCBI and Uniprot databases and bioinformatics tools showed that the tested spots were consistent with Maturasek proteins, Agmatine coumaroyltransferase-1, and a protein with the unknown function called Hypothetical Protein. The findings of this study showed that since the samples belonging to A.stipitatum and A.scabriscapum are of the same genus, but the expression pattern of their stored proteins in onion tissue is very different from each other.
Keywords: Allium, Mass spectrometry analysis, Gene expression, Bioinformatics -
هرساله رقم های جدیدی از گل داوودی اصلاح می شوند که دارای ارزش اقتصادی بالایی می باشند. به منظور بررسی میزان تنوع ژنتیکی برخی ارقام گل داوودی کشت شده در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان با استفاده از نشانگرهای مورفولوژیک، 17 صفت کمی در 20 رقم داوودی مطابق با روش های استاندارد ارزیابی گردید. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها برای صفات مورفولوژیک نشان داد که ارقام موردمطالعه در اکثر صفات اختلاف معنی داری در سطح یک درصد داشتند. هم چنین مقایسه میانگین نشان داد رقم "الیکا" بیش ترین ارتفاع گیاه، رقم "رامتین" بیش ترین تعداد گل و هم چنین، رقم" گل گیس" بیش ترین قطر سرگل را در ارقام موردبررسی داشت. در تجزیه به مولفه های اصلی ارقام گل داوودی، پنج عامل اصلی که مقادیر ویژه آن ها بیش تر از یک بود، توانستند 10/77 درصد از واریانس کل را توجیه کنند. صفات طول و عرض برگ و طول گلچه در مولفه اول و ارتفاع شاخه، قطر شاخه و تعداد شاخه جانبی در مولفه دوم بیش ترین ضرایب مثبت و بیش ترین نقش را در تفکیک صفات در این مطالعه داشتند. کلاستر اولیه برای تعیین دوری و نزدیکی ارقام در فاصله اقلیدسی 91/66-، به دو گروه اصلی تقسیم بندی شدند، که ارقام "فرید"، "نادیا2" و ارقام "بلور" و "رامتین" با بیش ترین تشابه ژنتیکی در گروه اول و هم چنین ارقام "فریبا2" و "کیمیا3"در گروه دوم قرار گرفتند. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که ارقام موردبررسی از تنوع بسیار بالایی برخوردار بودند و می توان از این ارقام در برنامه های اصلاحی گل داوودی در آینده استفاده نمود.
کلید واژگان: داوودی, تجزیه به مولفه های اصلی, تجزیه کلاستر, صفات مورفولوژیکیEvery year new cultivars of Chrysanthemums modified with a high economic value. In order to study the genetic variation of some chrysanthemum cultivars using morphological markers, 17 quantitative trait were evaluated 20 varieties of chrysanthemums accordance with standard methods. The results of the data analysis for morphological traits showed that studied cultivars in most traits were significant differences in the level of one percent. The average comparison showed that "Elika" cultivar had a highest plant high, "Ramtin" cultivar had a highest number of flowers and "Gol-Giss" cultivar had a highest flower head diameter. Principal component analysis showed five main factors that had Eigen values greater than one, could be 77/10% of the total variation. Cluster analysis to determine how far and near these were drawn that into two main groups were divided, the "Farid", "Nadia 2" and "bolur" and "Ramtin" highest genetic similarity in the first group and also the "Fariba 2" and " kimia 3" in the second group had the highest genetic similarity. The results of this study showed that the number of lateral branches, number of flowers and leaves during the length of the petiole highest diversity was observed. The results showed that cultivars diversity of these figures are very high and can be used in programs of breeding chrysanthemums in the future.
Keywords: Chrysanthemum, Main components analysis, Cluster analysis, Morphological characteristics -
کاشت پاییزه چغندرقند کارایی مصرف آب و مزیت های زراعی بیشتری نسبت به کاشت بهاره دارد. به منظور بررسی امکان کاشت پاییزه دو رقم چغندر قند و مقایسه عملکرد ریشه آنها پژوهشی در دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان طی دو سال زراعی (98-97 و 97-1396) انجام شد. این پژوهش در قالب طرح اسپلیت فاکتوریل با سه تکرار اجراء گردید. فاکتور اصلی دارای دو سطح و شامل آرایش کاشت 50-50 (P1)، 50-25 (P2)، و فاکتورهای فرعی شامل دو رقم چغندر قند پاییزه (روزاگولد و چیمنه) و چهار سطح کود (F1: کاربرد 300 کیلوگرم در هکتار نیتروژن (شاهد)، F2: کاربرد 270 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی، F3: کاربرد 240 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی، F4: کاربرد 210 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و محلول پاشی سولفات روی) با محلول پاشی سولفات روی به میزان 5 در هزار می باشد. رقم روزاگولد با تیمار F2 به طور معنی داری (P<0.01) باعث افزایش نرخ فعال فتوسنتز گردید. بیشترین میزان هدایت روزنهای در آرایش کاشت P1 با رقم روزاگولد مشاهده گردید. بالاترین میزان CGR (16 گرم/ مترمربع/ روز) و عملکرد ریشه (98/70 تن در هکتار) از آرایش کاشت P1، رقم روزاگولد و سطح کود F2 به دست آمد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان اظهار داشت، محلول پاشی سولفات روی توان جبران کاهش مصرف نیتروژن به میزان 10 درصد، بدون کاهش عملکرد و کیفیت چغندر قند پاییزه را دارد.
کلید واژگان: چیمنه, درجه روز رشد, روزآگولد, شاخص سطح برگAutumn planting of sugar beet has more water use efficiency and agricultural advantages than spring planting. In order to investigate the possibility of autumn planting of two sugar beet cultivars and compare their root yield, a study was conducted in the Faculty of Agriculture of Lorestan University during two cropping years (2017-2018 and 2018-2019). This study was conducted in the form of a split factorial design with three replications. The main factor has two levels and includes planting method 50-50 (P1), 25-50 (P2), and the sub-factors including two varieties of autumn sugar beet (Rosagold and Chimene) and four levels of fertilizer (F1: application of 300 kg.ha-1 nitrogen (Control), F2: application of 270 kg.ha-1 nitrogen and foliar application of zinc sulfate, F3: application of 240 kg.ha-1 nitrogen and foliar application of zinc sulfate, F4: application of 210 kg.ha-1 nitrogen and foliar application of zinc sulfate in the amount of 5 per thousand. Rosagold cultivar with F2 treatment significantly (p<0.01) increased the photosynthesis active rate. The highest amount of stomatal conductance was observed in P1 planting arrangement with Rosagold cultivar. The highest CGR (16 g.m-2.day-1) and root yield (98.70 t.ha-1) were obtained from P1 planting arrangement, Rosagold cultivar and F2 fertilizer level. According to the obtained results, it can be stated that zinc sulfate foliar application has the ability to compensate for the reduction of nitrogen consumption by 10%, without reducing the yield and quality of autumn sugar beet.
Keywords: Chimene, growth degree day, Leaf area index, Rosagold -
تاثیر فسفر و نیتروژن بر تولید ریشه های مویین در گیاه توتون (Nicotiana tobaccum) به عنوان یک گیاه مدل
تولید ریشه مویین به کمک Agrobacterium rhizogenesیکی از مهم ترین روش های بیوتکنولوژی برای تولید متابولیت های ثانویه و پروتئین های نوترکیب است. یکی از چالش های مهم ریشه مویین، تولید کم زیست توده است. به منظوربهینه سازی محیط کشت ریشه مویین در گیاه توتون، تاثیر فاکتور نیتروژن با نسبت های مختلف نیترات به آمونیوم (NO3/NH4) در سه غلظت 19/20، 1/5/1/5و 1/5/30میلی مولار، میزان پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KH2PO4) به عنوان منبع تامین کننده فسفر(3، 6 و 12 میلی مولار) در محیط MS به صورت کشت جامد و مایع در قالب یک طرح کاملا تصادفی در آزمایشگاه بیوتکنولوژی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان در سال 1395 انجام شد. تراریخت بودن ریشه ها به کمک واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) با آغازگر های اختصاصی ژن rolC تایید شد. تجزیه واریانس داده های میزان وزن خشک و تر ریشه های مویین نشان داد که نیتروژن، فسفر و نوع محیط کشت روی میزان تولید زیست توده اثرات معنی دار (05/0<P) دارند. بیشترین زیست توده، مربوط به محیط کشت MS حاوی میزان بالای از نسبت نیترات به آمونیوم و12 میلی مولار پتاسیم دی هیدروژن فسفات با حداکثر وزن تر و خشک بعد از یک ماه به ترتیب با 66/11 و 47/0 گرم بود. کمترین وزن خشک و وزن تر در محیطی با میزان کمتری (1/5/1/5 میلی مولار) از نسبت نیترات به آمونیوم و 6میلی مولار پتاسیم دی هیدروژن فسفات مشاهده شد. همچنین در محیط کشت MS مایع همراه با میزان بالای نسبت نیترات به آمونیوم بیشترین میزان تولید زیست توده حاصل شد. با توجه به اهمیت تولید بیشتر زیست توده، از روش القاء ریشه مویین این مطالعه می توان برای افزایش زیست توده برای تولید ترکیبات دارویی و صنعتی استفاده کرد.
کلید واژگان: اگروباکتریوم رایزوژنز, ریشه مویین, زیست تودهBackground and ObjectivesHairy root culture obtained via Agrobacterium rhizogenes-mediated genetic transformation is considered an essential strategy for in planta enhancement of secondary metabolites/or recombinant protein production. High growth rates and genetic stability characterize hair roots compared to ordinary plant root systems. Low root biomass is one of the significant challenges in any hairy root establishment. To this end, the hairy root culture medium was supplemented with various nitrogen and phosphorus sources and combinations to increase the total biomass production.
Materials and MethodsSterile leaf explants were excised from 10-day old tobacco plants and inoculated with Agrobacterium rhizogenes to induce hairy roots formation. Inoculated leaf explants were kept in dark conditions for two days at 25±2 ˚C. Leaf explants were washed and transferred to the MS culture medium supplemented with cefotaxime at sterile conditions. The inoculated explants were kept in the tissue culture room at 25±2 ˚C until hairy roots appeared. Different ratios of nitrate to ammonium (5.1/5.1, 19/20, and 30/5.1 mM) and three potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) as a source of phosphorus (3, 6, and 12 mM) in two types of solid and liquid culture media were used to optimize hairy roots formation and compared in a factorial experiment based on a completely randomized design with three replications, each containing ten explants. The fresh and dry weight of hairy root was recorded 30 days after hairy root formation.
ResultsTransgenic hairy roots were confirmed by PCR analysis using the rolC gene-specific primers. No bacteria contamination was found following PCR analysis of transgenic hairy roots. Analysis of the variance of hairy roots dry and fresh weight data showed that nitrogen, phosphorus, and culture media had a significant (P<0.05) effect on hairy roots biomass production. The highest biomass accumulation (11.66 gr/FW and 0.47 gr/DW) was recorded in the media containing 30/5.1mM ratio of NO3/NH4 ratio and 12 mM of KH2PO4, respectively. The lowest dry and fresh weight were obtained when 5.1/5.1 mM of NO3/NH4 and 3 mM KH2PO4 were used.
DiscussionThis study suggested that a higher NO3/NH4 ratio and KH2PO4 can lead to the highest hairy roots biomass production. Therefore, it is recommended to use a higher proportion of NO3/NH4 to produce more in planta biomass needed for pharmaceutical and industrial products. Furthermore, it can be concluded that it is possible to optimize the hairy root production if hairy roots are used to scale up the amount of metabolite/recombinant proteins production in tobacco.
Keywords: Agrobacterium rhizogenes, Biomass, Hairy root -
کاهش عملکرد محصولات کشاورزی در اثر گرم شدن کره زمین، امنیت غذایی را تهدید می کند. واکنش گیاهان به تنش گرمایی یک فرآیند پیچیده است. miRNAها با ایجاد تغییرات پس از نسخه برداری به ویژه در فاکتورهای نسخه برداری، نقش مهمی را در پاسخ به تنش ها بازی می کنند. نقش miRNAها در پاسخ به تنش های زنده و غیرزنده در گیاه عدس به عنوان یکی از مهمترین لگوم ها تا کنون مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این مطالعه ، به منظور شناسایی miRNAهای حفاظت شده و ژن های هدف آنها در عدس، RNA کل بافت برگ با استفاده از محلول ترایزول استخراج و توالی یابی شد. سپس توالی ترانسکریپت هایی که هیچ پروتیینی را کد نمی کردند به منظور شناسایی توالی های پیش ساز miRNA مورد بررسی قرارگرفتند. در مجموع هفت miRNAی حفاظت شده متعلق به 6 خانواده ی miR408، miR166، miR167، miR169، miR172 و miR156 شناسایی شدند که از بین آنها miR408، miR166d و miR169d در پاسخ به تنش گرما کاهش و miR156b-3p افزایش بیان یافتند. نتایج مطالعه ی ترانسکریپت های هدف این miRNAها نشان داد که اغلب این miRNAها، بیان فاکتورهای نسخه برداری دخیل در پاسخ به تنش گرما مانند HSF، NF-Y، ARR-B، WRKY، MYB، AP2 و C3H را تنظیم می کنند. نتایج به دست آمده در این مطالعه می تواند به درک بهتر تنظیم شبکه ی بیان ژن ها در پاسخ به تنش گرما کمک کند.کلید واژگان: بیان افتراقی, miRNA, تنش گرما, عدس, miRBaseIdentification of Heat Stress-Responsive MicroRNAs in lentil (lens culinaris) and Their Target GenesReduction in crops yield due to global warming threatens food security. Response of plants to heat stress is a complex prosses. MicroRNAs play an essential role in heat stress response regulatory network with post-translational modification of transcript, specially transcription factors. Lentil is one of the most important legumes cultivated in Iran. The role of microRNAs, in response to biotic and abiotic stresses in lentil plant, has not been studied so far. In this study, in order to identify conserved miRNAs and their target genes in lentil under heat stress, the total RNA was extracted using Trizol reagent and the RNA samples were sequenced. Then, transcripts which did not code any protein were examined to identification of miRNA precursors. Finally, seven miRNAs were identified which belonged to six conserved miRNA families including miR408, miR172, miR169, miR167, miR166 and miR156 that miR408, miR169 and miR166 were downregulated and miR156 was upregulated in response to heat stress. Study of these miRNAs targets showed that, most of these miRNAs involved in regulation of heat stress-responsive transcription factors including of HSF, NF-Y subunits, ARR-B, WRKY, MYB, AP2 and C3H. This result can help to better understanding of gene expression regulatory network in response to heat stress.Keywords: Differential expression, miRNA, heat stress, Lentil, miRBase
-
پروانش گیاه زینتی و همیشه سبز است که به واسطه ی دو ترکیب آلکالوییدی مهم وین بلاستین و وین کریستین در درمان بیماری سرطان کاربرد دارد. همچنین این گیاه از اهمیت بسزایی در صنعت داروسازی برخوردار است. وین بلاستین و وین کریستین در مسیر ترپنویید ایندول آلکالوییدی[1] (TIAs) به میزان کم در گیاه پروانش ساخته می شوند. فراهم نبودن شرایط تولید این دو ماده به صورت شیمیایی و نیز میزان تولید پایین در گیاه سبب شده راهکارهای عملی افزایش در مقدار این دو آلکالویید از اهمیت اقتصادی بالایی برخوردار باشد. به نظر می رسد که برخی محرک های رشد چون اسید سالیسیلیک بتوانند در افزایش این ترکیبات موثر باشند، در واقع اسید سالیسیلیک موجب فعال شدن سیستم دفاعی گیاه می گردد و کاربرد آن در شرایط عادی و در برخورد با تنش ها موجب بهبود عملکرد و افزایش محتوای کلی آلکالوییدهای وین بلاستین و وین کریستین می گردد. به همین دلیل در این پژوهش، به بررسی میزان بیان نسبی ژن های مسیر TIAs در هر سه مسیر ایندولی، ترپنوییدی و آلکالوییدی در طی محلول پاشی برگی اسید سالیسیلیک به غلظت mM 01/0 با استفاده از روش qRT- PCR پرداخته شد. نتایج این مطالعه نشان داد که محلول پاشی اسید سالیسیلیک سبب کاهش میزان رونویسی ژن سنتزکننده ی کوریسمات موتاز (Cm) که اولین ژن در مسیر فنولیکی و در رقابت با مسیر TIAs است، شد. با این حال، این میزان کاهش از نظر آماری معنی دار نبود. همچنین در پژوهش حاضر میزان رونویسی ژن های مسیر TIAs در اثر محلول پاشی اسید سالیسیلیک به شکل معنی داری افزایش یافت. بیشترین میزان رونویسی ژن Dat در زمان های 24 و 48 ساعت پس از محلول پاشی اسید سالیسیلیک مشاهده گردید.
کلید واژگان: اسید سالیسیلیک, بیان نسبی ژن, پروانش, مسیر TIACatharanthus roseus is an ornamental and evergreen plant, which is used in cancer treatment due to production of important alkaloids, Vinblastine and vincristin. C. roseus is also of great importance for pharmaceutical industry. Vinblastine and vincristine in the terpenoid indole-alkaloid pathway (TIAs) synthesis in Low level. Difficulties with chemical synthetic production and low production level in plant lead to find practical solutions to increase the amount of these two economically important alkaloids. It seems plant growth regulators such as salicylic acid (SA) induce expression of major genes involved in vinblastine and vincristine production. In addition to increasing in the alkaloid content, especially vinblastine and vincristine, application of SA activates the plant defense system and under normal condition and in dealing with stresses, improve C. roseus yeild. To this end, the relative expression of terpenoid indole alkaloids (TIAs) pathway genes in all three Indole, Terpenoid and Alkaloid pathways studied following foliar application of SA at a concentration of 0.01 mM by using qRT-PCR analysis. The results of this experiment showed that the mRNA transcript level of the first gene in the phenolic pathway reduced, although the down-regulation was not statistically significant. The transcript level of TIAs pathway genes were also increased after SA foliar application. The highest 4-O-acetyltransferase (Dat) gene transcription level observed at 24 and 48 h after treatment, suggesting Dat could be a primary responsive gene to SA treatment.
Keywords: Gene expression, Periwinkle, Salicylic acid treatment, TIA pathway
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.