فهرست مطالب

Journal of Plant Molecular Breeding
Volume:2 Issue: 2, Summer and Autumn 2014

  • تاریخ انتشار: 1394/07/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • میلاد علیزاده، حسین عسکری* صفحات 1-17
    برهم کنش گیاه و پاتوژن یک فرآیند چند عاملی است که ممکن است منجر به ایجاد پاسخ حساسیت یا مقاومت گیاه میزبان به پاتوژن مهاجم شود. در طی این مبارزه، تغییرات مختلفی همچون پیام رسانی گونه های اکسیژن واکنش گر، فعالیت هورمونی و برنامه ریزی مجدد بیان ژن در گیاه آغاز می شود. در گیاهان ریز آر ان آها تنظیم کنندگان کلیدی بیان ژن در سطح پس از رونویسی محسوب می شوند و در فرآیندهای متعدد سلولی همچون پاسخ به تنش های محیطی درگیر هستند. در سال های اخیر متخصصان بیماری های گیاهی یک الگوی منطقی را برای سیستم ایمنی گیاه با عنوان مدل زیگزاگ ارائه کرده اند که شامل دو فاز ایمنی به نام ایمنی حاصل از شناسایی PAMP و ایمنی حاصل از شناساییeffector است و مولکول های ریز آر ان آدارای نقشی تعیین کننده در تنظیم این دو فاز هستند. در این مطالعه، کلی از زیست شناسی ریز آر ان آها، توضیح مختصری از سیستم های ایمنی گیاه بر اساس مدل زیگزاگ، نقش هورمون های گیاهی و ریز آر ان آها در ایمنی گیاه با تاکید بر مدل برهم کنش Arabidopsis-Pseudomonas و در نهایت نتایج کلی مطالعه ی انجام شده را بر روی بیان ریز آر ان آهای کاندیدا در برهم کنش لیمو و استرین های Xanthomonas ارائه شد.
    کلیدواژگان: ایمنی حاصل از شناسایی PAMP، ایمنی حاصل از شناسایی effector، سیستم های ایمنی گیاه، ریز آر ان آ
  • مازیار حبیبی*، سعید ملک زاده شفارودی، حسن مرعشی، نسرین مشتاقی، محمدرضا نصیری، سعید زیبایی صفحات 18-27
    بیماری تب برفکی یک بیماری خطرناک دامی است که باعث ایجاد خسارات زیادی به تولید شیر و گوشت می شود. بنابراین، تولید یک واکسن زیرواحدی علیه این بیماری از اهمیت بالایی برخوردار است. بیان موقت ژن ابزار ارزشمندی جهت تولید سریع و قابل قبول واکسن های نوترکیب است. در این مقاله از بیان موقت ژن با استفاده از اگروباکتریوم در گیاه اسفناج جهت بیان یک ژن شیمری استفاده شده است که بخشی از پروتئین پوششی ویروس مولد تب برفکی موسوم به VP1 را کد می کند. حضور و بیان ژن خارجی در برگ های استفناج با استفاده از آزمون های PCR، Real Time PCR، دات بلات و الایزا تایید شد. نتایج بدست آمده نشان داد که ژن مورد نظر در سطح بالایی در برگ های اسفناج بیان شده است و این نشان می دهد که بیان موقت روشی موثر و سریع برای تولید پروتئین های نوترکیب است. مراحل تراریخته سازی، تشخیص پروتئین نوترکیب و کاربرد آن در آزمایشات مولکولی توضیح داده می شود.
    کلیدواژگان: اگرواینفیلتریشن، اسفناج، تب برفکی، واکسن نوترکیب، VP1
  • الهام مهرآذر، علی ایزدی دربندی*، محسن محمدی، گودرز نجفیان صفحات 28-42
    انتخاب به کمک نشانگر روشی مناسب جهت به گزینی و ارزیابی ژنتیکی ژرم پلاسم است. خواص رئولوژیکی آرد با تنوع زیر واحدهای گلوتنین با وزن مولکولی بالا و پایین گندم همبستگی دارد. در این تحقیق با استفاده از روش های SDS-PAGE و PCR الگوی زیرواحدهای گلوتنین و نشانگر های اختصاصیDNA مرتبط به آنها در 60 لاین پیشرفته و واریته گندم با منشا جغرافیایی متفاوت بررسی شدند. نشانگر های اختصاصی DNA به اندازه های 1319، 669 و 450 جفت باز به ترتیب برای آلل های 2، 18+17 و 10+5 مکان ژنی Glu-1 تکثیر شدند. در واریته های گندم مورد مطالعه، آلل های ذکر شده بیشترین فراوانی را در جایگاه ژنی Glu-1 نشان دادند. در لاین های پیشرفته بیشترین فراوانی مربوط به آلل های Null، 8+ 7و 10+5 بود. واریته های مطالعه شده از نظر ارزش نانوایی بصورت خوب (23 درصد با نمره 10)، متوسط (40 درصد با نمره 9-8) و ضعیف (37% با نمره 7-4) طبقه بندی شدند. این ارزش در لایه های پیشرفته به ترتیب صورت 18 درصد خوب، 44 درصد متوسط و 48 درصد ضعیف ثبت شدند. تعداد 10 نشانگر اختصاصی DNA، با استفاده از PCR برای آلل های Glu-B3 شناسایی شدند. در مکان ژنی Glu-B3 برای واریته های بررسی شده آلل های i، a، bو dبه ترتیب با 24، 21، 20 و 12 درصد بیشترین فراوانی را نشان دادند. نشانگرهای اختصاصی DNAبا اندازه های 621، 1096، 1570 و 662 جفت باز برای آلل های یاد شده تولید شدند. در مکان ژنی Glu-B3 آلل های a، iوd به ترتیب با 25، 26 و 21 درصد بیشترین فراوانی را در لاین های پیشرفته گندم داشتند. از نتایج این تحقیق در پیشبرد برنامه اصلاحی گندم جهت بهبود کیفیت ارزش نانوایی و تولید ارقام جدید استفاده خواهد شد.
    کلیدواژگان: Glu، 1، Glu، B3 و گندم
  • سومیا آواشتی*، جی. پ. لال صفحات 43-55
    گزارش های زیادی مبنی بر کلون ژن های مربوط به خشکی وجود دارند. اگرچه بسیاری از آنها موید اثرات مثبت در شرایط آزمایشگاهی بوده اما در سطح مزرعه اطلاعات زیادی در اختیار نمی باشد. اگرچه بوسیله اهداف اصلاحی سنتی در سال های اخیر در بعضی از ارقام خشکی، پیشرفت هایی در سطح مزرعه بدست آمده است، اما این دستاوردها نمی تواند بدلیل گسترش خشکی در بعضی از فصول و در بعضی از مناطق، کافی باشد و نتایجی در عملکرد آتی در برنج داشته باشد. بنابراین، انتخاب به کمک نشانگر، مسیر را به منظور شتاب و تسریع اصلاح نباتات هموار نموده است. از تلاقی (Sarjoo-52 χ Nagina-22) χ (Sarjoo- 52)، گیاهانی براساس وجود ژنMQTL1 که مسئول مقاومت به خشکی است انتخاب شدند. این لاین ها در معرض آزمون های آزمایش و اصلاح مجدد قرار گرفتند. عملکرد زراعی و رفتارهای فیزیولوژیکی این لاین ها در حال بررسی هستند. نتایج نشان دادند که ارقامSarjoo 52 می تواند به طور موثری به رقم مقاوم به خشکی تبدیل گردد. نتاج حاصل از تلاقی برگشتی و انتخاب آن ها در بازه ‍ی زمانی 2 تا 3 سال رخ داد. نشانگرهای چند شکلی به کار گرفته شده برای پس و پیش انتخاب به منظور انتخاب رقم پر محصول و توسعه طیف وسیع تری از رقم مقاوم به خشکی برای پاسخگویی به نیازهای کشاورزان در مناطق مستعد خشکسالی شناسایی شدند. این رویکرد حاکی از استفاده موثر از انتخاب به کمک نشانگر برای یکQTL کمی در برنامه اصلاح مولکولی است.
    کلیدواژگان: برنج، پس انتخاب، پیش انتخاب، خشکی، نشانگرهای انتخاب، _ QTL
  • سیدحمیدرضا هاشمی پطرودی*، قربانعلی نعمت زاده، حسین عسکری، سعید قهاری صفحات 56-67
    متیلاسیون DNA یکی از راه های اپی ژنتیکی تنظیم دینامیکی بیان ژن در سطح ژنوم بوده که از نقش کلیدی در مراحل مختلف نمو و تمایز برخوردار می باشد. به منظور ارزیابی جایگاه متیلاسیون DNA در تحلیل واکنش گیاه شورپسند littoralis Aeluropus به شرایط مختلف نموی، از چندشکلی ناشی از متیلاسیون (MSAP) استفاده گردید. میزان تغییرات اپی ژنتیکی بصورت متیلاسیون و دمتیلاسیون در جایگاه CCGG با استفاده از مقایسه الگوی باندی ناشی از آنزیم های HpaII و MspI بررسی گردید. باندهای تیپ I (عدم متیلاسیون)، تیپ II (متیلاسیون در جایگاه CpG)، تیپ III (متیلاسیون در جایگاه CpCpG) به ترتیب 7/75 درصد، 4/19 درصد، 9/4 درصد از کل این باندها را به خود اختصاص دادند. بیشترین فراوانی متیلاسیون (%4/19) در باندهای تیپ II بوده که در نوکلوتید سیتوزین در هر دو رشته توالی پالیندرومی متیله گردید. از 480 باند مشاهده شده، 33 باند در مراحل مختلف نموی از الگوی متیلاسیون متفاوتی برخوردار بودند. تنظیمات اپی ژنتیکی در این تحقیق دوجهته و بصورت تغییرات متیلاسیون و غیرمتیلاسیون بوده که در مجموع روند افزایشی در میزان متیلاسیون در طی فرایند نمو گیاه مشاهده گردید. تغییرات متیلاسیون و دمتیلاسیون مشاهده شده در جایگاه CG، می تواند در تنظیم بیان ژن وابسته به مراحل مختلف نموی نقش داشته باشد.
    کلیدواژگان: آلوروپوس لیتولاریس، اپی ژنتیک، متیلاسیون DNA، مراحل نموی، هالوفیت
  • نادر عیوض نژاد، رضا درویش زاده* صفحات 68-78
    بسیاری از صفات مهم زراعی کمی بوده و تحت تاثیر تعداد زیادی ژن و محیط قرار می گیرند. مکان یابی ژنی صفات کمی (QTL) یک ابزار کلیدی برای مطالعات ساختار ژنتیکی صفات کمی در گیاهان است. در این مطالعه QTL های مرتبط با عملکرد و صفات زراعی مثل تعداد برگ، طول برگ، عرض برگ، ارتفاع بوته، قطر ساقه و قطر طبق با استفاده از 70 لاین خالص نوترکیب (RILs) حاصل از تلاقی (♀) PAC2×RHA266(♂) شناسایی شدند. RIL ها و والدین آنها در قالب طرح لاتیس مستطیل 9×8 با دو تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. تنوع بالا و تفکیک متجاوز در تمام صفات مورد مطالعه مشاهده گردید. سودژنتیکی که نشان دهنده تفاوت بین میانگین %10 از بهترین RIL ها و میانگین والدین است، برای بیشتر صفات معنی دار بود. همبستگی ژنوتیپی و فنوتیپی مثبت و معنی داری بین صفات مورد مطالعه مشاهده شد. تجزیه و تحلیل QTL با استفاده از نقشه جدید آفتابگردان که توسط نشانگرهای SSR و SNP توسعه یافته است انجام گرفت. نقشه متشکل از 210 نشانگر SSR و 11 نشانگر SNP در 17 گروه لینکاژی می باشد. طول کل نقشه 1/653 سانتی مورگان با میانگین تراکم یک نشانگر در 44/7 سانتی مورگان است. با مکان یابی به روش فاصله ای مرکب تعداد 21 QTL درگیر در کنترل ژنتیکی صفات مورد مطالعه شناسایی شد. واریانس فنوتیپی توجیه شده توسط QTL های شناسایی شده بین 13/1 تا 70/73 متغیر بود. QTL هایی نظیر HMBPP که در کنترل بیش از یک صفت درگیرند می توانند با افزایش بهره وری انتخاب به کمک نشانگر پیشرفت ژنتیکی در آفتابگردان را ارتقاء دهند.
    کلیدواژگان: تنوع ژنتیکی، نقشه پیوستگی، نشانگرهای مولکولی، نقشه QTL، آفتابگردان، صفات مرتبط با عملکرد
  • حمید نجفی زرینی*، مهسا محمد جانی اسرمی صفحات 88-95
    صدها شبه گیرنده کینازی در گیاهان وجود دارد که نقش و عملکرد اکثر انها هنوز نا شناخته است. روش مسقیم برای بررسی نقش این پروتئین ها، مطالعه فنوتیپ گیاهان حاصل از خاموشی ژن مربوطه از جمله استفاده از لاین های موتان T-DNA است. در این تحقیق نقش ژن At2g37050 که یک شبه گیرنده کینازی غنی از لوسین را در گیاه آرابیدوپسیس کد می کند، مطالعه گردید. با بررسی لاین های موتان T-DNA مربوطه، فنوتیپ کاهش در رشد ریشه چه اولیه مشاهده شد. بیان ژن در گیاهان نرمال نشان داد که میزان بیان At2g37050 در ریشه نسبت به دیگر بافت ها بیشتر است. برای بررسی ژنهای مرتبط با At2g37050 از پایگاه ATTED-II استفاده گردید و مشخص شد که این ژن با ژن CLASP که از ژن های مرتبط در رشد و نمو ریشه است با ضریب همبستگی پیرسون بزرگتر از 6/0 هم بیانی دارد. میزان رشد در ناحیه رشد (Elongation zone) ریشه در گیاهان نرمال و گیاهان موتان ژن At2g37050 بررسی شد. بر اساس نتایج این مقدار برای گیاهان نرمال برابر 1327± 76.50 μm (n=6) و برای گیاهان موتان برابر μm 1109± 72.28 بود. این اطلاعات برای اولین بار نشان می دهد که ژن At2g37050 که یک شبه گیرنده کینازی را کد می کند، در رشد ریشه اولیه در ناحیه رشد نقش دارد.
    کلیدواژگان: آرابیدوپسیس، ریشه، شبه گیرنده کینازی، موتان
|
  • Milad Alizadeh, Hoseein Askari* Pages 1-17
    The plant-pathogen interaction is a multifactor process that may lead to resistance or susceptible responses of plant to pathogens. During the arms race between plant and pathogens, various biochemical, molecular and physiological events are triggered in plant cells such as ROS signaling, hormone activation and gene expression reprogramming. In plants, microRNAs (miRNAs) are key post-transcriptional regulators of gene expression and are involved in several cellular processes including response to environmental stress. In recent years, plant pathologists have presented a logical approach of plant immune system as zigzag based model that includes two phases of immunity, PTI and ETI in which miRNA molecules are determinant regulators. Here, we present an overview of miRNA biology, a brief explanation of plant immune systems in zigzag model, the role of phytohormones and miRNAs in plant immunity with a main focus on Arabidopsis-Pseudomonas interactions and finally we discuss our results on miRNA expression in lemon-Xanthomonas interactions.
    Keywords: Effector, Triggered immunity, miRNAs, PAMP, Triggered immunity, plant immune systems
  • Maziar Habibi *, Saeid Malekzadeh, Shafaroudi, Hassan Marashi, Nasrin Moshtaghi, Mohammadreza Nasiri, Saeed Zibaee Pages 18-27
    Foot and Mouth Disease (FMD) is a very dangerous livestock disease which causes a serious loss in the production of milk and meat. Therefore, producing an effective recombinant subunit vaccine virus this disease is of great importance. Transient gene expression is a valuable tool to reach rapid and acceptable recombinant vaccine. An Agrobacterium-mediated transient gene expression assay was carried out in spinach (Spinacia oleracea) leaves for expression of a chimeric gene encoding a part of capsid protein of Foot and Mouth Disease virus called VP1. The plant leaves were transformed via agroinfiltration procedure. The presence of foreign gene and its expression in transformed plants were confirmed through polymerase chain reaction (PCR), real time PCR, protein Dot blot and ELISA. The results obtained in this examination showed quite a high level of gene expression in spinach leaves, showing that transient gene expression can be applied as an effective and time-saving procedure for the production of recombinant proteins. The procedures for transformation, detection of recombinant protein and its application for molecular experiments are described in the study.
    Keywords: agroinfiltration, FMDV, recombinant vaccine, spinach, VP1
  • Elham Mehrazar, Ali Izadi Darbandi*, Mohsen Mohammadi, Goodarz Najafian Pages 28-42
    Marker assisted selection (MAS) is a tool for breeding, screening, and genetic characterization of germplasm. Allelic variation of both high and low molecular weight glutenin subunits (HMW/LMW-GS) is associated with the rheological properties of wheat flour. In this study, we investigated glutenin pattern using SDS-PAGE and their PCR based on DNA markers in 60 advanced wheat lines and cultivars with different origins. Specific DNA markers regarding to Glu-1 loci, such as 1319 bp, 669 bp and 450 bp fragments were respectively validated for 2*, 17+18, 5+10 alleles. These alleles showed the highest allelic percentage in Glu-1 loci in studied cultivars. However the Null, 7+8 and 5+10 alleles showed the highest allelic percentage in advanced lines. In this study, 23%, 40% and 37% of cultivars respectively, got good (10), moderate (8-9) and weak (4-7) quality scores. In advanced lines, 18%, 44% and 38% got good, moderate and weak quality scores respectively. Ten specific DNA PCR markers were also detected for genotyping Glu-B3 alleles. The most frequent Glu-B3 alleles in wheat cultivars were i, a, b and d with 24%, 21%, 20% and 12%, respectively.Specific PCR markers regarding to the reported Glu-B3 alleles were produced as 621bp, 1095bp, 1570 bp and 662bp consequently. The most frequent Glu-B3 alleles in advanced lines belonged to a, i and d alleles with 35%, 26% and 21% respectively. The results provided useful information for breeding program to improve breadmaking quality and develop new cultivars.
    Keywords: Glu, 1, Glu, B3, Wheat
  • Saumya Awasthi *, Jai Prakash Lal Pages 43-55
    Literatures have reported that a lot of drought related genes were cloned and individual gene showed positive effects under controlled stress experiments, but were not much effective in the field. Although, the progresses by conventional breeding approaches were achievable as some drought varieties have been released to the farmers in the recent years but this is not adequate to cope up with the future demand of high yield for rice, as drought seems to spread to more regions and seasons. Therefore, marker assisted selection came into lime light for accelerating and giving pace to plant breeding.From the cross (Sarjoo- 52× Nagina- 22) × Sarjoo- 52, plants were selected on the basis of presence of gene MQTL1.1responsible for the drought tolerance. These lines have been subjected to further breeding and trial tests. Agronomic performances and physiological behavior of these lines are also under track. The results showed that the variety Sarjoo 52 could be efficiently converted to a drought tolerant variety in a backcross generation followed by selfing and selection, involving a time of two to three years. Polymorphic markers for foreground and background selection were identified for the high yielding variety to develop a wider range of drought tolerant variety to meet the needs of farmers in the drought-prone regions. This approach demonstrates the effective use of marker assisted selection for a major QTL in a molecular breeding program.
    Keywords: Background Selection, Drought, Foreground Selection, marker assisted selection, Oryza sativa, QTLs
  • Seyyed Hamidreza Hashemi Petroudi *, Ghorbanali Nematzadeh, Hossein Askari, Saeed Ghahary Pages 56-67
    DNA methylation as epigenetic mark plays a key role in normal differential and developmental processes as well as in dynamic gene regulation at the genomic level. To assess DNA methylation pattern in different developmental stages of Aeluropus littoralis, methylation sensitive amplified polymorphism (MSAP) was used. Methylation and demethylation status at the CCGG recognition site were tracked by two sets of cytosine methylation-sensitive enzymes (MspI and HpaII), which were classified into three types. The percentage of total bands per type I (non methylation), type II (CpG methylation) and type III (CpCpG methylation) fragments were 75.7, 19.4 and 4.9, respectively. The most frequent methylation events (19.4%) were observed in type II fragment in which full methylation pattern occurred. Out of 480 bands, 33 bands showed methylation alterations between differential developmental stages in all three types of detectable methylation levels. In this study, polymorphic bands had two main directions associated with methylation or demethylation patterns in which methylation level increased during plant development. The methylation and demethylation events at CG sites could be related to developmental stage-specific gene regulation.
    Keywords: Epigenetic, DNA methylation, Aeluropus littoralis, halophyte, developmental stages
  • Nader Eyvaznejad, Reza Darvishzadeh* Pages 68-78
    Many agriculturally important traits are complex, affected by many genes and the environment. Quantitative trait loci (QTL) mapping is a key tool for studying the genetic structure of complex traits in plants. In the present study QTLs associated with yield and agronomical traits such as leaf number, leaf length, leaf width, plant height, stem and head diameter were identified by using 70 recombinant inbred lines (RILs) from the cross (♀) PAC2 × RHA266(♂). RILs and their parents were evaluated in a rectangular 8´9 lattice design with two replications. High genetic variability and transgressive segregation were observed in all studied traits. Genetic gain representing the difference between 10% of selected RILs and their parents was significant for most of the studied traits. Positive and significant genotypic and phenotypic correlations were observed among the studied traits. QTL analysis was performed using a recently developed SSR and SNP sunflower linkage map. The map consists of 210 SSRs and 11 SNP markers placed in 17 linkage groups (LGs). The total map length is 1,653.1 cM with a mean density of 1 marker per 7.44 cM. Composite interval mapping (CIM) procedure detected 21 QTLs involved in genetic control of studied traits. The phenotypic variance explained by the identified QTLs varied from 1.13 to 73.70%. QTLs such as HMBPP associated with the expression of more than one trait could increase the efficiency of marker-assisted selection (MAS) and genetic progress in sunflower.
    Keywords: Genetic variation, linkage map, Molecular markers, QTL mapping, Sunflower, yield, related traits
  • Hamid Najafi Zarrini *, Mahsa Mohammad Jani Asrami Pages 88-95
    There is no functional annotation for the majority of the several hundreds of receptor-like kinases in plants. A direct way of inferring the function of these proteins is to study the phenotype that results from loss of function mutants such as T-DNA mutant lines. In this research a function (phenotype) to At2g37050 gene that encodes a receptor like kinase in Arabidopsis T-DNA line was assigned. This phenotype has a shorter primary root length at later stages of development. Transcription study of the gene showed some tissue specificity with more expression level in the root in comparison with other tissues. To study genes co-expressed with At2g37050, ATTED-II web tool was used. It was found that the CLASP gene is co-expressed with At2g37050with aPearson correlation > 0.6. In kinematic analysis of the difference in root growth, the length between the root tip and the first epidermal cell with a visible root hair bulge for 8 day-old seedlings of wild type plants was 1327± 76.50 µm (n=6) and for the mutant plants, was 1109± 72.28. This parameter of the wild type and the mutant plants shows that loose of function of At2g37050 gene, reduce cell elongation in the elongation zone of root.
    Keywords: Arabidopsis, mutant, Receptor Like Kinase, Root