فهرست مطالب

مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی - سال سوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار و تابستان 1393)

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال سوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار و تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/04/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله های پژوهشی
  • دیاکو رسولی، محمود سلوکی، براتعلی فاخری، صدیقه اسماعیل زاده بهابادی صفحات 1-8
    به منظور بررسی اثر منگنز و اسید سالیسیلیک بر بیان ژن منتون ردوکتاز (MR) و میزان منتول در گیاه نعناع فلفلی آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایش شامل زمان (1، 3 و 5 روز بعد از اعمال تیمار) و تیمار (منگنز با غلظت 500 میکرو مولار و اسید سالیسیلیک با غلظت یک میلی مولار) انتخاب شدند. نتایج تجزیه آماری داده ها نشان داد اثر منگنز و اسید سالیسیلیک در طول سه زمان تاثیر معنی داری بر بیان ژن MR و میزان منتول داشتند. کمترین میزان بیان ژن MR و میزان منتول تحت تاثیر منگنز در روز پنج بعد از اعمال تیمار بود که اختلاف معنی داری با شاهد داشت. بیشترین میزان بیان ژن MR و میزان منتول نیز تحت تاثیر اسید سالیسیلیک در پنج روز بعد از اعمال تیمار مشاهده شد. نتایج اثر متقابل منگنز و اسید سالیسیلیک نشان داد که اسید سالیسیلیک تا حدودی باعث کاهش سمیت ناشی از منگنز هم در بیان ژن MR و هم در میزان منتول شد. نتایج کلی این آزمایش بیانگر آن بود که ارتباط مستقیمی بین ژن MR و میزان منتول در گیاه نعناع فلفلی وجود داشت، به طوری که با گذشت زمان با افزایش بیان ژن MR تحت تاثیر اسید سالیسیلیک میزان منتول نیز افزایش یافت درحالی که تحت تاثیر منگنز هم بیان ژن MR و هم میزان منتول کاهش نشان داد. از طرفی مشاهده شد که اسید سالیسیلیک به عنوان یک هورمون قوی عمل کرده و باعث تعدیل اثر منگنز در بیان ژن MR و میزان منتول در گیاه نعناع فلفلی شد.
    کلیدواژگان: بیان ژن، منتول ردوکتاز، منتون، Mentha piperita
  • ندا میرآخورلی، افسانه حیدری ریحانی، بهروز شیران، سعدالله هوشمند صفحات 9-18
    از آنجاکه انتقال دایم ژن و تولید گیاه تراریخته به ویژه در گیاهان چند ساله مانند بادام لازمه ی صرف وقت و هزینه است، بهینه سازی عوامل مختلف اثر گذار در تراریزش گیاهان، مورد توجه قرار می گیرد. بیان موقت ژن با استفاده از اگروباکتریوم (اگرواینفیلتریشن) یک راهکار مفید برای بررسی عملکرد ژن در سیستم های بیانی متفاوت است. از آنجاکه بهینه کردن فاکتورهای موثر در روش های تراریزش لازمه برنامه های انتقال ژن است، این پژوهش با هدف توسعه یک سیستم کارآمد برای بیان موقت به واسطه اگروباکتریوم در برگ های بادام، جهت پیش بینی سریع عملکرد سیستم های تظاهر و پروتئین نوترکیب در بادام انجام شد. ژن گزارشگر لیکیناز برای ارزیابی عواملی که سطح بیان موقت را تحت تاثیر قرار می دهند، به کار برده شد. مزیت اصلی استفاده از این ژن، سادگی کار، حساسیت بالا و ایمنی زیستی آن است. سه سیستم تظاهر مختلف حامل ژن لیکیناز، که تحت تاثیر عناصر تنظیمی متفاوت قرار داشتند به واسطه دو سویه اگروباکتریوم LBA4404 و GV3501 با استفاده از سرنگ بدون سوزن به برگ های رقم های مامایی و شاهرود 12 بادام انتقال داده شد. بعد از سه روز میزان پروتئین فعال اندازه گیری شد. آزمون های آماری نشان داد که بیشترین میزان تولید پروتئین در برگ های رقم مامایی با استفاده از سیستم تظاهری که موجب تجمع پروتئین در شبکه آندوپلاسمی می شود، با کاربرد سویه LBA4404 به دست می آید. از این رو سیستم تظاهر مربوطه و سویه باکتری LBA4404 و رقم مامایی بادام جهت دستیابی به بادام تراریخته پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: اگرواینفیلتریشن، اگروباکتریوم، بادام، بیان موقت، سیستم تظاهر
  • ژاله حکمتی، علی اعلمی، محمد مهدی سوهانی، رضا شیرزادیان خرم آبادی، سیده حمیده کاروانکش صفحات 19-30
    مسیرهای انتقال پیام توسط اسیدسالیسیلیک و متیل جاسمونات به صورت آنتاگونیست یا در بعضی موارد هم افزا عمل می کنند، تنظیم تداخل این دو مسیر سبب ایجاد مقاومت در گیاهان در مقابل حمله پاتوژن ها می شود. ژن تنظیمی NPR1 نقش موثری را در تنظیم تداخل مسیر انتقال پیام اسیدسالیسیلیک و متیل جاسمونات به عهده دارد، فعال شدن NPR1 وابسته به میزان این دو هورمون در گیاه است. بر این اساس در این پژوهش اثر آنتاگونیستی و هم افزایی اسیدسالیسیلیک و متیل جاسمونات بر الگوی بیان ژن تنظیمی NPR1 و برخی از ژن های مرتبط با بیماری زایی شامل PR1، دیفنسین (PDF1.2) و تیونین (Thi2.1) با استفاده از روش Real time PCR در دو رقم خزر و هاشمی در زمان های صفر، 6، 12، 24 و 48 ساعت بررسی شد. نتایج نشان داد ژن های مورد بررسی با مصرف اسیدسالیسیلیک و متیل جاسمونات در ژنوتیپ ها و زمان های مختلف، الگوی تظاهر متفاوتی داشتند که نشان دهنده وجود مسیرهای تنظیمی مرتبط بین این دو هورمون کلیدی در القای ژن های دفاعی است. بیان تمام ژن های مورد بررسی در رقم مقاوم خزر افزایش یافت درحالی که در رقم هاشمی الگوی بیان ژن PR1 تغییری نشان نداد و بیان سایر ژن های مورد بررسی نیز از سطوح پایینی برخوردار بود. همچنین افزایش بیان ژن NPR1 در پاسخ به تیمار با اسیدسالیسیلیک در زمان های زودتری نسبت به تیمار با متیل جاسمونات اتفاق افتاد. در کل اثر آنتاگونیستی و هم افزایی اسیدسالیسیلیک و متیل جاسمونات منجر به تغییرات بیان ژن های مورد بررسی در زمان های مختلف شد، که احتمال دارد نتیجه آن در ژنوتیپ مقاوم، شکل گیری سیستم دفاعی مناسب در گیاه است.
    کلیدواژگان: اسید سالیسیلیک، آنتوگونیست، برنج، ژن های مرتبط با بیماری زایی، متیل جاسمونات
  • امین ابراهیمی، رضا معالی امیری*، قربان علی نعمت زاده، هوشنگ علیزاده صفحات 31-40
    کاربرد بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی نیاز به منابع ژنتیکی برای تحمل به شوری و پایداری عملکرد دارد. گیاه آلوروپوس لیتورالیس (Aeluropus littoralis) مدل مناسبی برای پژوهش های ژنتیکی و درک مولکولی ساز و کارهای تحمل به شوری در تک لپه ای ها است. به خصوص این که درصد بالای همولوژی با ژن های برنج دارد. در این بررسی 150 EST که تحت تنش شوری از گیاه آلوروپوس لیتورالیس جداسازی شده بود را از بانک های اطلاعاتی دریافت و بعد از حذف توالی های تکراری، عملکرد احتمالی و شباهت آن ها با داده های موجود در بانک داده ها بررسی شد. نتایج نشان داد که 71 EST با توالی های پروتئینی موجود در بانک داده ها شباهت داشت و عملکرد آن ها نیز مشخص شد درحالی که 14 EST با داده های موجود در بانک داده ها شباهت داشت اما عملکرد آن ها در بانک داده ها مشخص نبود و همچنین 7 EST نیز با هیچکدام از پروتئین های موجود در بانک داده ها شباهت نداشته و عملکرد آن ها ناشناخته باقی ماند. نتایج هم ردیفی ESTهای بررسی شده از نظر عملکردی نشان داد که ESTهای ایزوله شده، در 19 گروه مختلف قرارگرفتند. 16 EST در انتقال مواد (از گروه ژن های ترانسپورتر) در گیاه فعالیت داشته، 13 ESTها در گروه پروتئین های ریبوزومی بوده که در ساختار ریبوزوم و عمل ترجمه دخالت دارند. سایر ESTها نیز در فعالیت هایی از قبیل تنظیم فعالیت کانال های سلولی، ویرایش آر.ان.ا و تقسیم سلولی دخیل هستند. در مجموع نتایج پژوهش نشان داد که با توجه به درصد بالای همولوژی آلوروپوس لیتورالیس با ژن های برنج در مقایسه با سایر گیاهان، مهندسی ژنتیک در این گیاه می تواند به تعیین تفاوت تحمل به شوری بین گیاهان گلایکوفیت و هالوفیت کمک کند.
    کلیدواژگان: آلوروپوس لیتورالیس، بانک داده ها، بیوانفورماتیک، تنش شوری، EST
  • فاطمه گرایلی مرادی، محمود محمدی شریف*، علیرضا هادی زاده، ولی الله بابایی زاده صفحات 41-54
    سویه های بومی باکتری (Bt) Bacillus thuringiensis از خاک اکوسیستم های مختلف شهرستان های استان مازندران جداسازی و ژن Cry1 عامل تولید پروتئین موثر بر روی حشره ها، در آن ها ردیابی شد. از 128 نمونه خاک مورد بررسی، تعداد 491 سویه باسیلی شکل به کمک بازدارندگی انتخابی استات سدیم جداسازی شد. با استفاده از فاز کنتراست میکروسکوپ نوری، 293 باکتری تولیدکننده اسپور، 85 باکتری تولیدکننده اسپور و Cap و 113 باکتری تولیدکننده اسپور، Cap و کریستال شناسایی شدند که به ترتیب 67/59، 31/17 و 01/23 درصد از کل سویه های جداسازی شده را تشکیل می دادند. بررسی مولکولی ژن Cry1 و 14 زیر گروه ژنی آن با استفاده از 14 جفت آغازگر اختصاصی انجام شد. در 15 جدایه ژن Cry1 در اندازه مورد انتظار شناسایی شد. در بررسی تعیین زیرگروه های ژنی، ژن های Cry1Ac و Cry1I در تمامی سویه ها یافت شدند اما ژن های Cry1Aa، Cry1F، Cry1G و Cry1K در هیچ یک از سویه ها مشاهده نشدند. در برخی از سویه ها ژن های Cry1D، Cry1E و Cry1J در اندازه های متفاوت از آنچه مورد انتظار بود، تکثیر شدند. این سویه ها ممکن است محتوی یک ژن و یا ژن های جدیدی باشند. یافتن سویه های بومی با ژن های موثر در مناطق مختلف و کاربرد آن در مهندسی ژنتیک می تواند در مدیریت حشره های آفت در آینده مفید واقع شود.
    کلیدواژگان: باکتری تولیدکننده اسپور، پروتئین کریستالی، ژن Cry1، سویه باسیلی، Bacillus thuringiensis
  • هاجر یحیایی پور، بهزاد قره یاضی، سیداحمدسادات نوری، علی ایزدی دربندی، قربانعلی نعمت زاده صفحات 55-66
    میزان بیان تراژن و پایداری آن تحت تاثیر عواملی مثل ساختار کاست بیانی، الگوی تلفیق و ساختار جایگاه تراژن قرار می گیرد. ساختار جایگاه تراژن در سازوکارهای بیان آن اهمیت دارد. در این بررسی سعی شده است با جداسازی ردیف مجاور محل تلفیق تراژن cry1Ab در برنج تراریخته طارم مولایی، ساختار جایگاه آن مشخص شود. برنج تراریخته طارم مولایی که از تراریزش همزمان دو پلاسمید pCIB4421 و pChitIHygII تولید شده دارای الگوی تلفیق ساده با بیان پایدار طی چندین نسل است. جهت بررسی ساختار جایگاه تراژن، ابتدا با استفاده از آغازگرهای طراحی شده از انتهای 3 و 5 ژن مقاومت به امپی سیلین، انتهای 3 ژن cry1Ab و انتهای 5 پیشبر PEPC بر روی پلاسمید pCIB4421 و انجام پی.سی.آر، حدود محل شکست پلاسمید تعیین شد. سپس با توجه به محل احتمالی شکست برای جداسازی نواحی مجاور آن از دو راهبرد پی.سی.آر یکطرفه شامل TAIL-PCR و Splinkerette PCR استفاده شد. ردیف یابی قطعات تکثیر شده و بررسی های بیوانفورماتیک نشان داد که محل شکست در نسخه ی کامل 148 نوکلئوتید بعد از انتهای 3 ژن مقاومت به امپی سیلین است و 1496 نوکلئوتید از نواحی پایین دست محل شکست و 311 نوکلئوتید از نواحی بالا دست جداسازی شد. نتایج همردیف سازی این توالی ها با توالی پلاسمیدهای pCIB4421 و pChitIHygII و ژنوم برنج در پایگاه NCBI نشان داد که توالی پایین دست مخلوطی از قطعات پلاسمید و ژنوم برنج و توالی بالا دست نیز قطعات ناپیوسته ای از توالی پلاسمیدهای منتقل شده است.
    کلیدواژگان: ردیف مجاور تراژن، ایمنی زیستی، برنج تراریخته، cry1Ab
|
  • Diako Rasouli*, Mahmood Solouki, Barat Ali Fakheri, Sedigheh Esmaeilzadeh Bahabadi Pages 1-8
    The effect of manganese and salicylic acid on gene expression of Menthone Reductase (MR) and menthol content in Mentha piperita were investigated. The research was conducted by a factorial experiment design in a randomized complete block with three replications. The experimental factors include the treatments by manganese (500 µM) and salicylic acid (1 mM) and time (1, 3 and 5 days) after spraying. The results of ANOVA indicated that the manganese and salicylic acid treatments had significant effect on gene expression of Menthone Reductase and menthol over all three times after spraying. The lowest gene expression of MR and menthol casused by manganese at 5 days after spraying was significantly different from control. The maximum gene expression of MR and menthol content was achieved by salicylic acid at 5 days after spraying. The analysis of the interaction of manganese and salicylic acid showed that salicylic acid reduced the manganese toxicity to some extent in the expression levels of MR and the menthol content. The results of this experiment showed that a direct correlation exists between the MR expression and the amount of menthol in peppermint, so that over time by increasing the MR expression, the amount of menthol was also increased by salicylic acid while the expression of MR and the amount of menthol was decreased by manganese. However, it was observed that salicylic acid acts as a powerful hormone and stabilizes the effect of manganese on MR gene expression and menthol content in peppermint plant.
    Keywords: Gene expression, Menthol Reductase, Menthol, Mentha piperita
  • Neda Mirakhorli*, Afsaneheidarireyhani, Behrooz Shiran, Sa Dollah Hooshmand Pages 9-18
    Since permanent transfer of genes and transgenic plant production, particularly in perennial plants such as almonds are time and cost consuming, optimization of various factors affecting the transgenic plants is critical. Transient genetic expression using Agrobacterium (Agroinfiltration) in plant is a useful tool to study gene function indifferent gene expression systems. Since optimization of factors that could affect the transgenic methods is necessary for gene transfer programs, Because This study was aimed at developing an efficient system for transient expression via Agrobacterium in almond leaves for rapid prediction of systems performance. Here the lichenasereporter gene was usedto assessthe parametersinfluencing thelevel oftransient expression. The main advantagesof using thisgene includeeasy operation, high sensitivity and biosafety. Three different constructs carrying lichenase gene and differentregulatoryelementswereinfiltrated intoleaves ofmamaei and shahrood 12cultivars,by two Agrobacteriumstrain, LBA4404 andGV3501,using syringewithoutneedle.After threedays,the amount of active proteinwas measured. Statistical analysis showedthat the highestamount ofprotein was obtainedin theleavesof mamaei cultivar transformedby theexpression systemcausing accumulation ofproteins in theendoplasmic reticulum by LBA4404 strain. So forrapidproduction ofrecombinant protein in Almond, theagroinfiltration method by using the related expression system, LBA4404 strain and mamaei cultivar, isrecommended.
    Keywords: Transient expression, Agroinfiltration, Agrobacterium, Expression system, Almond
  • Zhale Hekmati, Ali Aalami*, Mohammad Mehdi Sohani, Reza Shirzadian Khorramababd, Seyede Hamide Karvankesh Pages 19-30
    Salicylic acid (SA) and Jasmonic acid (JA) signaling pathways are mutually antagonistic and sometimes synergistic. This regulatory cross talk may have evolved to allow plants to fine-tune the induction of their defenses in response to different plant pathogens. NPR1 plays a significant role in regulating the interaction of salicylic acid and methyl jasmonate pathway. In fact, NPR1 activation depends on the levels of these two hormones in plant. Therefore, antagonistic and synergistic effects of salicylic acid and methyl jasmonate spraying were investigated on the expression of the genes NPR1, Thionin, PDF1.2 and PR1 using Real time PCR technique in two rice cultivars Khazar (resistant to blast) and Hashemi (susceptible to blast) at 0, 6, 12, 24 and 48h after spraying. Results showed that the studied genes had different expression patterns in different genotypes and times after spraying, in response to salicylic acid and methyl jasmonate, indicating an association between regulatory pathways of these hormones and induction of the defense related genes. The expression of the studied genes was increased by SA and MJ treatment in khazar, while no significant differences were observed among different times after SA and MJ treatment for PR1 in Hashemi. The expression of the other genes was also low in this cultivar. In general, it could be concluded that antagonistic and synergistic effects of SA and MJ lead to changes in the expression of the genes studied at different times after spraying and in the formation of the immune system in resistance genotype.
    Keywords: Methyl jasmonate, Pathogenesis related genes, Rice, Salicylic acid
  • Amin Ebrahimi, Reza Maali, Amiri*, Ghorban Ali Nematzadeh, Hoshang Alizadeh Pages 31-40
    Biotechnology needs the genetic resources to establish the sustainable tolerance to salinity stress in GMO plants. Aleluropus littoralis is known as a good model plant for understanding the genetic and molecular mechanism of salt resistance in monocots. This plant has a high genetical homology with rice. In this study, 150 ESTs were isolated from A. littoralis. Firstly, repeated sequences were eliminated and then the possible function and similarity of the remained ESTs were compared with other ESTs of different plants using international genetic databases. Results of this study showed that, 71 of the selected ESTs were similar to the ESTs in the databases and their function have been determined. Moreover, 14 ESTs were similar to the ESTs in the databases but their functions have not been determined yet. Seven ESTs did not show any similarity. Alignment analysis showed that the isolated ESTs were categorized in 19 different groups. 16 ESTs acted as a transporter, 12 ribosomal proteins and the other ESTs were related to channel transfer regulators, RNA editing and cell division. By the relatively high level of homology with rice genes, the genetic studies on Aleuropus could help in determining the differences in salt-tolerance between glycophyte and halophyte grass.
    Keywords: Aeluropus littoralis, Databank, Bioinformatics, Salinity stress, EST
  • Fatemeh Graily Morady, Mahmoud Mohammadi Sharif*, Alireza Hadizadeh, Valiallah Babaeizad Pages 41-54
    Native isolates of Bacillus thuringiensis were obtained from soil samples of various ecosystems in Mazandaran province and Cry1, the insecticidal protein-encoding gene, was detected in the isolates. About 491 bacilliform isolates were obtained from 128 soil samples through sodium acetate inhibition procedure. Two hundred ninety one spore-forming, 85 spore and cap-forming and 113 spore, cap and crystal forming bacteria representing 59.67, 17.31 and 23.01% 0f the isolated strains were identified by phase contrast microscopy. Molecular identification of Cry1 and its 14 related genes were carried out by 14 pairs of gene-specific primers. Fifteen isolates contained the Cry1 gene in the expected size. Cry1Ac and Cry1I were detected in all of the isolates but Cry1Aa, Cry1F, Cry1G and Cry1K were not entirely found. Cry1D, Cry1E and Cry1J were amplified in some of the isolates in different sizes: this could be attributed to the fact that they might have contained one or more new Cry genes. Detecting the effective genes of native Bt strains and their application in genetic engineering can be a useful component in future of insect pest management system.
    Keywords: Crystal protein, Cry1 gene, Bacillus thuringiensis
  • Hajar Yahyaiipoor, Behzad Ghareyazie *, S.Ahmad Sadatnoori, Ali Izadi Darbandi, Ghorban Ali Nemat Zade Pages 55-66
    The level and stability of transgene expression can be influenced by factors such as structure of expression cassette, integration pattern and locus structure. The structure of transgene locus is important in its expression mechanisms. The aim of this experiment was to characterize the cry1Ab transgene locus structure in a transgenic rice (Oryza sativa, cultivar Tarom Molaii). This transgenic rice, co-transformed with two different plasmids (pCIB4421 and pChitIHygII), had a simple integration pattern and stable expression over several generations. In order to characterize the cry1Ab transgene locus stracture, the exact insertion site was identified using specific primers corresponding to 3´ and 5´ ends of ampR gene, 3´ end of cry1Ab gene and 5´ end of PEPC promoter on pCIB4421 plasmid. Then, DNA sequences of the flanking insertion sites were amplified using two methods of one-side PCR including TAIL-PCR and Splinkerette PCR. Sequencing of the PCR products and bioinformatics analysis revealed that pCIB4421 plasmid break for insertion was 148 bp after 3´ end of ampR gene. A fragment corresponding to 1499bp downstream sequences and 311 bp upstream of insertion site were isolated. BLAST search was performed against the pCIB4421, the pChitIHygII and Oryza sativa genome. Downstream sequences of the insertion site was scrambled fragments of delivered DNA and rice genome, however the upstream of the insertion site was non-continuous fragments of the delivered DNA.
    Keywords: Biosafety, cry1Ab transgene, Flanking sequence of transgene, Transgenic rice