فهرست مطالب

مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 9، بهار و تابستان 1395)

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 9، بهار و تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/05/28
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله های پژوهشی
  • شهلاسادات فاطری رضوانی، مقصود پژوهنده*، اکبر شیرزاد، سکینه لطفی صفحات 1-14
    یکی از عوامل اصلی کاهش محصول سیب زمینی ویروسها هستند. ویروس X سیب زمینی (Potato X Potexvirus: PVX) از مهمترین ویروسهای این گیاه می باشد و عمده ترین روش مبارزه با آن استفاده از ارقام مقاوم است. در این تحقیق سعی شد با بهره گیری از تکنیک RNA silencing گیاهان سیب زمینی مقاوم به این ویروس تولید شود. برای این کار ابتدا با دو همسانه سازی متوالی یک سازه سنجاق سری برای انتهای ژن P25 ویروس PVX در ناقل pFGC5941 تحت پیشبر CaMV 35S ساخته شد. پروتئین P25 نقش ممانعت از RNA Silencing را در میزبان ویروس به عهده دارد. ناقل نوترکیب حاصل پس از تایید، به آگروباکتریوم منتقل شده و قطعات برگ و میانگره سیب زمینی رقم آگریا به وسیله آگروباکتریوم سویه LBA4404 تراریزش شدند. پس از کالوس زایی، جوانه زنی و ریشه زایی، گیاهان تراریخته انتخاب و تکثیر شدند. بررسی مولکولی با PCR روی DNA گیاهان، با RT-PCR روی RNA آنها وجود تراژن و بیان شدن آن را تایید کرد. گیاهان تراریخته تکثیر شده و در گلخانه به روش مکانیکی با PVX تلقیح شدند. نتایج ELISA با آنتی بادی اختصاصی پروتئین پوششی PVX مقاومت دو لاین تراریخته را نشان داد. تایید مولکولی این دو لاین مقاوم سیب زمینی به PVX با RT-PCR روی RNA گیاهان به کمک آغازگرهای ژن پروتئین پوششی ویروس انجام شد. نتیجه این تحقیق منجر به تولید دو لاین مستقل سیب زمینی مقاوم به PVX گردید که بررسی مقاومت و این همانی آنها در شرایط مزرعه بایستی انجام پذیرد و مینی تیوبرهای آنها جهت تکثیر تولید شود.
    کلیدواژگان: سیب زمینی، PVX، مقاومت، تراریخته، خاموشی ژن
  • نفیسه طوسی، امید عینی* صفحات 15-22
    جمینی ویروس ها یکی از مهمترین عوامل محدود کننده کشت گوجه فرنگی در سراسر جهان محسوب می شوند. ویروس پیچیدگی برگ گوجه فرنگی Tomato leaf curl virus (ToLCV) یکی از اعضای خانواده جمینی ویریده می باشد که دارای گونه های با بیماریزایی شدید و خفیف است. مشخص شده است که برخی از miRNAهای میزبان قادرند ویروس های حیوانی را هدف قرار داده و مانع از استقرار آنها شوند. تاکنون هیچ گزارشی مبتنی بر روش های آزمایشگاهی، در مورد ویروس های گیاهی ارائه نشده است. با این وجود براساس تحلیل های بیوانفورماتیکی، ویروس های گیاهی نیز می توانند به وسیله miRNAهای میزبان هدف قرار گیرند. در این تحقیق، با استفاده از روش های بیوانفورماتیکی امکان اتصال miRNAهای مختلف میزبان به گونه های شدید و خفیف ToLCV بررسی شده است. نتایج نشان داد miR156 امکان اتصال به هر دو گونه ToLCV را دارد. گونه خفیف ویروس، مورد هدف miR157، miR168، miR396 و miR166 قرار می گیرد درحالی که گونه شدید، ToLCV-Au، توسط گروه دیگری از miRNAها شامل miR159، miR319 و miR403 هدف قرار می گیرد. تمام miRNAها بجز miR156a با نواحی کد کننده ژنوم ویروس ها جفت می شوند. در مورد ویروس ToLCV-Au، miRNA319c به ژن V1 متصل می شود. miR159c و miR403 به ترتیب به ژن های C1 و C3 متصل می شوند. ژن C1 گونه ToLCV-Ir، توسط miR157a و miR156h و ژن V2 آن نیز در محل های مختلف مورد هدف miRNAها شامل miR168b، miR396b و miR166i قرار می گیرد. نقش احتمالی miRNAهای به دست آمده در تولید علائم شدید و خفیف توسط هر دو گونه بحث شده است.
    کلیدواژگان: بیوانفورماتیک، ToLCV، miRNA، RNA hybrid، گوجه فرنگی
  • ماجده نیسی، بدرالدین ابراهیم سید طباطبایی*، سیروس قبادی، حمید رجبی معماری، غزاله خاکسار صفحات 23-30
    یکی از شایع ترین آلودگی های ویروسی انسانی در سراسر جهان آلودگی ویروس هپاتیت Bاست. موثرترین شیوه برای کنترل و درمان این بیماری، تزریق واکسن می باشد، اما با توجه به گران بودن داروهای شیمیایی، تولید پروتئین نوترکیب ویروس هپاتیت B به عنوان واکسن خوراکی در گیاهان طی چند سال گذشته با بیورآکتور های مناسب برای تولید ارزان و فراوان اهمیت یافته است. بنابراین در این پژوهش سعی شده است که ژن HBsAg با کمترین هزینه به گیاه مدل توتون منتقل شود. بدین منظور ابتدا ناقل دوگانهpCAMBIA 1304 حاوی ژن HBsAg در باکتری Escherichia coli سویهJM107 و اگروباکتریوم سویه LBA4404 کلون و به روش قطعات برگی به گیاه توتون منتقل شد. باززایی ریزنمونه های تلقیح شده در محیط کشت انتخابی MS حاوی 500 میلی گرم در لیتر سفوتاکسیم و 15 میلی گرم در لیتر هیگرومایسین و همچنین تنظیم کننده های رشد در غلظت های یک میلی گرم در لیتر BAP و یک دهم میلی گرم در لیتر NAA انجام گرفت. در آخر پس از رسیدن گیاهچه های غربال شده به ارتفاع 15 سانتیمتر، به روش CTAB از گیاهان تراریخته احتمالی DNA استخراج شد و جهت شناسایی و تایید حضور ژن با آغازگرهای اختصاصی واکنش PCR و جهت بررسی بیان ژن واکنش RT-PCR انجام گرفت و بدین ترتیب حضور و بیان این ژن در گیاهان تراریخته توتون تایید شد.
    کلیدواژگان: اگروباکتریوم، تراریختی، توتون، ژن HBsAg، واکسن خوراکی
  • وحید فلاح زاده ممقانی* صفحات 31-39
    در پژوهش های پیشین از بخش خالص شده پروتئوم باکتری Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) که قابلیت محرک تولید اتیلن در گیاه آرابیدوپسیس را داشت، حدود 60 پروتئین مختلف شناسایی شدند که از بین آنها هشت پروتئین به عنوان پروتئین فرضی محافظت شده بودند. هدف از انجام این پژوهش توصیف این پروتئین ها توسط ابزارهای بیوانفورماتیک مختلف می باشد. همه پروتئین های مورد بررسی دارای جرم مولکولی متوسطی بودند. پروتئین NP_640497.1 با 84/43 کیلودالتون دارای بیشترین جرم مولکولی بود. نقطه ایزوالکتریک (pI) محاسبه شده برای پروتئین ها بین 34/5 تا 5/9 متغیر بود. نوع خانواده های پروتئینی و دمین های پروتئین ها توسط ابزار پایگاه اطلاعاتی دمین های محافظت شده CDD-Blast و Interpro تعیین شد. از بین موارد مورد بررسی در پروتئین NP_640912.1 دمین HTH (Helix-turn-Helix)، از بخش مرکزی پروتئین NP_640497.1، دمین Enoyl_reductase، از پروتئین NP_641576.1 دو موتیف متصل شونده به یون کلسیم (EF-hand، calcium binding motif) و در پروتئین NP_643454.1 دمین 4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase از بالاخانواده Hot_dog شناسایی شد. سرور COACH برای پیش بینی جایگاه اتصال لیگاند در پروتئین ها مورد استفاده قرار گرفت و ساختار سه بعدی آنها توسط سرور Phyre 2 مدل سازی شد. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند در شناخت بهتر باکتری Xcc و همچنین شناسایی پروتئین هایی با خاصیت الیسیتوری از این باکتری به کار گرفته شوند.
    کلیدواژگان: زانتوموناس، بیوانفورماتیک، شانکر مرکبات، محرک، پروتئین
  • امین سهندی خلیفه کندی، مقصود پژوهنده*، هانیه محجل شجاء صفحات 41-50
    پروانش (Catharanthus roseus) از مهم ترین گیاهان دارویی بوده و دارای آلکالوئید های بسیار مهم از جمله وین بلاستین و وین کریستین می باشد که در درمان انواع سرطان ها کاربرد دارد. با توجه به اهمیت و نقش ژنهای پلاستیسیتی مثل rolC در بیوسنتز آلکالوئیدها، در این پژوهش به بررسی بهبود ریشه دهی و القای ریشه در گیاه دارویی پروانش به کمک این ژن پرداخته شد. برای این منظور بذرهای این گیاه، استریل شده و در شرایط درون شیشه ای کشت شدند. ریزنمونه های برگی حاصل از گیاهچه های استریل توسط باکتری Agrobacterium tumefaciens حامل وکتور pBI121-rolC (تحت پیشبر CaMV35S) تلقیح شدند. ریزنمونه های تلقیح شده در پنج نوع محیط مختلف با هورمن و بدون هورمن برای بررسی ریشه زایی کشت شدند. 9 روز بعد در محیط MS فاقد هورمن و دارای آنتی بیوتیک سفوتاکسیم اولین ریشه ها در ریزنمونه های برگی ظاهر شدند. دو لاین دارای رشد بسیار سریع ریشه بوده و در آنها ریشه ها به سرعت منشعب شدند. تراریختی ریشه های القا شده از ریزنمونه های برگی پروانش از طریق PCR و با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن rolC تایید شدند. نتیجه این تحقیق علاوه بر اینکه نشان داد می توان از ژن rolC برای بهبود ریشه دهی و القای ریشه در گیاهان دارویی استفاده کرد همچنین نشان داد که ژن rolC نسبت به ترکیب های مختلف هورمونی در القای ریشه مویین موفق تر می باشد.
    کلیدواژگان: پروانش، ریشه، انتقال ژن، rolC
  • پروانه محمودی جراغیلی، هانیه محجل شجاء*، الهام محجل کاظمی صفحات 51-59
    شوری خاک به عنوان یکی از مهمترین تنش های محیطی گیاهان محسوب می شود که در تمام مراحل رشد بخصوص در مرحله جوانه زنی تاثیر گذار بوده و از عوامل محدود کننده تولید محصولات کشاورزی به شمار می رود. این تنش فرایندهای فیزیولوژیکی مختلفی را در گیاه تحت تاثیر قرار می دهد که از مهمترین آنها آسیب های اکسیداتیو به اجزای سلولی است که توسط گونه های فعال اکسیژن ایجاد می شوند. در مقابل، گیاهان نیز با تولید آنزیم های آنتی اکسیدان همچون کاتالاز (CAT)، آسکوربات پراکسیداز (APX) و سوپراکسید دیسموتاز (SOD) آثار مخرب چنین آسیب هایی را به حداقل می رسانند. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر تنش شوری بر میزان جوانه زنی و بیان ژن های آنتی اکسیدان CAT1 و APX1 در دو رقم گیاه گوجه فرنگی موسوم به CaljN3 و SuperstrainB صورت گرفت. به منظور بررسی درصد و سرعت جوانه زنی، بذور در قالب یک طرح کاملا تصادفی در سه تکرار بر روی کاغذ صافی کشت شدند و پس از 15 روز سرعت و درصد جوانه زنی، ، طول ریشه چه و طول ساقه چه مورد سنجش قرار گرفت. جهت مطالعات مولکولی نیز RNA از برگ گیاهان بالغ کاشته شده در خاک استخراج و بعد از سنتز cDNA واکنش qRT-PCR با استفاده از آغازگرهای ژن های CAT1 و APX1 بر روی آنها انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش تنش شوری، درصد و سرعت جوانه زنی و طول ریشه چه و ساقه چه در هر دو رقم CaljN3 و SuperstrainB کاهش پیدا کرد و رقم CaljN3 کمترین مقدار کاهش را از خود نشان داد. با افزایش سطح تنش میزان بیان ژن های CAT1 و APX1 در رقم CaljN3 به ترتیب حدود دو و ده برابر رقم حساس SuperstrainB بود. این نتایج می توانند یکی از دلایل رشد بهتر رقم CaljN3 نسبت به رقم SuperstrainB و متحمل بودن آن به شرایط تحت تنش شوری باشند.
    کلیدواژگان: تنش شوری، جوانه زنی، ژن APX1، ژن CAT1، qRT-PCR
  • رقیه طعنه گنبدی*، مجتبی آهنی آذری، سعید زره داران، علیرضا خان احمدی، عبدالجکیم توغدری صفحات 61-66
    این تحقیق با هدف تعیین چندشکلی ژن کاپاکازئین و ارتباط آن با بعضی از صفات شیر در جمعیت شترهای استان گلستان انجام گرفت. برای این کار 100 نمونه خون از شترهای تک کوهانه بندر ترکمن، آق قلا و گنبد جمع آوری شد. DNA به روش نمکی بهینه شده استخراج و سپس با استفاده از یک جفت آغازگر اختصاصی، قطعه ای با طول488 جفت باز تکثیر شد. به منظور تعیین ژنوتیپ های مختلف، روش PCR-RFLP با استفاده از آنزیم برشی ALU1 بکار گرفته شد. برای بررسی ارتباط چند شکلی این ژن با صفات عملکردی شامل تولید و ترکیبات شیر (چربی، پروتئین، لاکتوز و مواد جامد بدون چربی شیر) از رویه GLM نرم افزار SAS استفاده شد. سه الگوی ژنوتیپی AA، AB و BB به ترتیب با فراوانی 18/0، 27/0 و 55/0 در این جمعیت مشاهده شد. اثر چندشکلی این ژن روی میزان تولید و هیچ یک از ترکیبات شیر معنی دار نبود. براساس نتایج این تحقیق انتخاب براساس چند شکلی ژن کاپاکازئین نمی تواند در بهبود ژنتیکی صفات تولید و ترکیبات شیر در شتر های نژاد ترکمن موثر باشد.
    کلیدواژگان: چندشکلی، ژن کاپاکازئین، شتر، تولید شیر
|
  • Shahlasadat Fateri Rezvani, Maghsoud Pazhouhandeh*, Akbar Shirzad, Sakineh Lotfi Pages 1-14
    Viruses are the main causes of potato yield loss. Potato X Potexvirus (PVX) is one of the most important potato viruses and the use of resistant varieties is the principal way to control it. In this study, we tried to produce potato plants resistant to this virus using an RNA silencing technique. To this end, a hairpin construct of P25 of PVX was made in pFGC5941 under control of the CaMV 35S promoter with two consecutive cloning steps. The P25 protein is a suppressor of RNA Silencing in viral host plants. The recombinant vector was transferred into Agrobacterium tumefaciens LBA4404 strain. Leaf and internode pieces of potato (Agria variety) were transformed by Agrobacterium. Following induction of callus, shoot and root, regenerated transgenic plants were selected and micro-propagated. Molecular analysis by PCR on DNA of plants and by RT-PCR on their RNA confirmed the presence and the expression of the transgene. Transgenic plants were propagated and then inoculated mechanically by PVX in the greenhouse. ELISA results using PVX-coat protein antibody showed resistance of two transgenic lines to PVX. Molecular confirmation of these potato lines was performed using PVX coat protein primers by RTPCR on plant RNAs. The results of this research have led to the production of two independent lines of potato that are resistant to PVX and future work will involve analysis of resistance in field conditions and the production of their mini-tuber.
    Keywords: Potato, PVX, Resistance, Transgenic Plant, RNA Silencing
  • Nafiseh Tousi, Omid Eini * Pages 15-22
    Geminiviruses are one of the main constraints in tomato production worldwide. Tomato leaf curl virus (ToLCV) is a geminivirus (family geminiviridae) that produces various symptoms in plants including leaf curling, yellowing and stunting. MicroRNAs are endogenous small RNAs which play a key role in both plants and animal defense and development. Certain animal viruses were found to be targeted by host miRNA which prevent their establishments. In plants, on the other hand, there is no experimental evidence for such an effect on plant viruses. However, based on in silico analysis, viral plants also could be targeted by host miRNAs. Here, we investigated if different sets of tomato miRNAs could potentially bind to a mild and severe species of ToLCV using in silico analysis. We found that tomato miRNAs including mir156 bind to both strains of ToLCV. The mild strain, ToLCV-Ir, was found to be targeted by mir157, 168, 396 and 166 while the severe strain, ToLCV-Au, was targeted by other groups of miRNAs including mir159, mir319 and mir403. The possible role of the identified miRNAs in production of mild and severe symptoms by both strains is discussed. All sequences except miR156a target the coding regions of the virus. In ToLCV-Au miRNA319c binds to the V1 gene, which encodes the precoat protein and which is involved in symptom expression and virus movement. miR159c and miR403 bind to the C1 and C3 genes, respectively, genes that are involved in virus replication. The C1 ORF of ToLCV-Ir can be targeted by both miRNAs miR157a and miR156h. The V2 gene can be targeted by three miRNAs (miR168b, miR396b and miR166i) at different sites. This suggests the potential importance of regulation of this particular ORF by miRNAs.
    Keywords: Bioinformatics, ToLCV, miRNA, RNA hybrid, Tomato
  • Majedeh Neisi, Badraldin Ebrahim Sayed Tabatabaei *, Cyrus Ghobadi, Hamid Rajabi Memari, Ghazaleh Khaksar Pages 23-30
    Hepatitis B virus (HBV) infection is one of the most widespread viral infections of humans. An effective way to treat and prevent the disease is vaccination. Since production of conventional HBV vaccines is very expensive, use of transgenic plants as an alternative bioreactor has recently become of interest to many researchers. In this study, the HBsAg gene has been transferred to pepper plants (Nicotiana tabacum) through the leaf disk technique. The recombinant plant expression vector, pCAMBIA containing HBsAg was cloned into E. coli strain JM107 and was then introduced into Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404. Young tobacco leaves were used as explants and co-cultivated with A. tumefaciens. The transformants were regenerated on selection medium containing 1mg.l-1 BAP, 0/1mg.l-1 NAA, 500 mg.l-1 cephotaxim and 15 mg.l-1 hygromycin. After the growth of plantlets (about 15 cm), genomic DNA was extracted from putatively regenerated plants by the CTAB method. The presence of HBsAg gene in transgenic plants was detected using PCR analysis. Finally expression of HBsAg gene was tested via RT-PCR analysis.
    Keywords: Agrobacterium, Edible Vaccine, Gene Transformation, HBsAg Gene, Transgenic Tobacco
  • Vahid Fallahzadeh Mamaghani * Pages 31-39
    In previous work we showed that a purified extract of the proteome of bacterium Xcc that was able to induce ethylene production on Arabidopsis. Among the approximately 60 different putative proteins in the extract, eight were identified as conserved hypothetical proteins. The aim of this study is to use different bioinformatics tools to characterize these proteins. All of the investigated proteins ranged in size between 17.11 and 43.84 kilo Daltons with Protein NP_640497.1 being the largest. Calculated isoelectric points (pI) for proteins varied between 5.34 and 9.5. The type of protein families and domains of proteins was determined by conserved domain database (CDD-Blast) and Interpro. Among the investigated proteins, proteins NP_640912.1 had a HTH domain (Helix-turn-Helix); the central part of protein NP_640497 contained an Enoyl reductase domain; protein NP_641576.1 contained two calcium binding motifs (EF-hand, calcium binding motif); and protein NP_643454.1 contained a 4-hydroxybenzoyl-CoA thiesterase motif from the Hot dog superfamily. COACH server was used for predication of ligand binding sites of proteins and their three dimensional structure was modeled by Phyre 2 server. Results from this research can be used for better understanding of Xcc and also identification of proteins with elicitor activity from this bacterium.
    Keywords: Xanthomonas, Bioinformatics, Citrus canker, Elicitor, Protein
  • Amin Sahandi Khalifeh, Kandy, Maghsoud Pazhouhandeh *, Hanieh Mohajjel, Shoja Pages 41-50
    Catharanthus roseus is a medicinal plant containing very important alkaloids such as Vincristine and Vinblastin that are used to treat a variety of cancers. Due to the importance of the plasticity genes such as rolC in the biosynthesis of alkaloids, this study we investigated possible improvement of rooting and root induction in C. roseus using the rolC gene. To this end, the seeds of this plant were superficially sterilized and cultured in in vitro conditions. The leaf explants of these in vitro plants were inoculated by Agrobacterium tumefaciens carrying pBI121-rolC plasmid (rolC under control of the CaMV 35S promoter). The inoculated explants were cultured in five different media with or without hormones for rooting. After nine days, the first roots appeared in leaf explants on the MS medium without hormones and containing cefotaxime antibiotic. Two lines had very rapid rooting and the roots branched quickly. Molecular analysis by PCR using rolC specific primers confirmed the presence of the rolC gene in the transgenic plants. Results showed that the rolC gene could be used to induce rooting in the medicinal plants and that the rolC gene is also more successful in induction of hairy roots than various different combinations of plant hormones.
    Keywords: Catharanthus, Root, Transformation, rolC
  • Parvaneh Mahmoodi Jaraghili, Hanieh Mohajjel Shoja*, Elham Mohajjel Kazemi Pages 51-59
    Environmental stresses are considered among the most important factors limiting agricultural production. Tomato, an important agricultural product, is sensitive to high salinity levels in soil. During salinity stress, several physiological phenomena occur in plants, including oxidative damage to cellular components due to ''reactive oxygen species'' or ROS production. Plants produce antioxidant enzymes such as catalase, ascorbate peroxidase and superoxide dismutase to counter the destructive effects of ROS. This study was carried out to evaluate the rate of germination and the expression of CAT1 and APX1 genes in two tomato cultivars, caljN3 and superstrain B. To evaluate the rate and the percentage of the germination, the seeds were cultured on filter paper in a completely randomized design with three replications and the rate and percentage of germination, radicle length and plumule length were measured after 15 days. To perform the molecular study, total RNA was extracted from plants grown in control conditions and under salinity stress. The results demonstrated that by increasing the salinity, reductions in germination percentage, germination rate, radicle length and plumule length were observed in both CaljN3 and Superstrain B cultivars, although the CaljN3 cultivar showed the lowest decrease. Interestingly, upon increasing the stress level, the rates of expression of the CAT1 and APX1 genes in the caljN3 cultivar were nearly twice and 10 times, respectively, higher than for the Superstrain B cultivar. These results could be one of the reasons for the superior growth and salt stress tolerance of caljN3 cultivar compared to SuperstrainB cultivar.
    Keywords: APX1 gene, CAT1gene, Germination, qRT-PCR, Salt stress
  • Tane Gonbadi R.*, Ahani Azari M., Zerehdaran S., Khan Ahmadi Ar, Toghdory A Pages 61-66
    This study was aimed to determine the kappa-casein gene polymorphism and its relationship with some milk traits in a population of camels in the Golestan province. Blood samples were collected from100 camel dromedaries in Bandar Turkman, AqQala and Gonbad cities. DNA was extracted using the optimized salt method and then a pair of specific primers was used to produce a 488 bp fragment. Genotypes were determined by PCR-RFLP method followed by treatment with ALU1 restriction enzyme. To investigate the association of Kappa casein gene polymorphism with milk production and composition (fat, protein, lactose and solids non-fat milk), the GLM procedure of SAS software was used. Three genotype patterns including AA, AB and BB were observed with the frequencies of 0.18, 0.27 and 0.55, respectively. The effect of kappa-casein gene polymorphism on milk production and composition was not significant. Based on current results, the analysis of kappa casein gene polymorphism cannot be used for improving milk yield and composition of camels in Turkman population.
    Keywords: Kappa, casein gene, Polymorphism, Camel, Milk