فهرست مطالب

مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی - سال پنجم شماره 2 (پیاپی 10، پاییز و زمستان 1395)

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال پنجم شماره 2 (پیاپی 10، پاییز و زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/25
  • تعداد عناوین: 15
|
  • کبری نعلبندی، اصغر میرزایی اصل، لیلا خدایی، غلام خداکرمیان صفحات 67-75
    کشاورزی مولکولی به تولید پروتئین های دارویی و آنزیم های صنعتی توسط گیاهان از طریق مهندسی ژنتیک اطلاق می شود. آنزیم T7RNA پلیمراز یکی از مهمترین آنزیم هاست که به طور وسیعی در زمینه های مختلف بیوتکنولوژی و زیست شناسی سلولی و مولکولی، از قبیل سنتز و مطالعه ساختار و عملکرد RNA ها در شرایط آزمایشگاهی استفاده می شود. RNAهای سنتز شده در شرایط آزمایشگاهی در هیبریداسیون، ریزآرایه، آزمایشات RNAiو RNAآنتی سنس کاربرد دارد. این آنزیم همچنین در سیستم های بیانی وابسته به پیشبر و خاتمه دهنده T7 کاربرد فراوان دارد. آنزیم T7RNA پلیمراز یک آنزیم باکتریوفاژی بوده و فعالیت اصلی آن در سیتوپلاسم می باشد. تحقیق حاضر جهت همسانه سازی، انتقال ژن آنزیم T7RNA پلیمراز به هسته سلولهای یوکاریوتی و تولید آن در گیاه توتون انجام گرفت. آغازگرهای مناسب از روی توالی ژن T7RNA پلیمراز به همراه توالی های مناسب برای آنزیم های برشی، طراحی و ژن T7RNA پلیمراز مورد نظر پس از جداسازی در ناقل بیانیpCAMBIA1304 همسانه سازی شد. به منظور اطمینان از همسانه سازی، سازه تهیه شده با استفاده از PCR، هضم آنزیمی و توالی یابی بررسی شده و همردیفی آن در بانک اطلاعاتی اسیدهای نوکلئیک تایید گردید. سپس، سازه نوترکیب به کمک سویه LB4404 آگروباکتریوم به گیاهان توتون منتقل و گیاهان تراریخته بر روی محیط های کشت انتخابی حاوی آنتی بیوتیک های هیگرومایسین و سفوتاکسیم، باززا شدند. حضور و بیان ژن T7RNA پلیمراز در گیاهان تراریخته با روش های PCR وRT- PCR تایید شد.
    کلیدواژگان: آنزیم T7RNA پلیمراز، همسانه سازی، انتقال ژن، توتون، کشاورزی مولکولی
  • نرگس آزادی، اکبر شیرزاد، حمید محمدی صفحات 77-89
    گیاهچه میر ی رایزوکتونیایی یکی از شایع ترین بیماری هایی است که به وسیله ی Rhizoctonia solani در سراسر جهان ایجاد می شود. با وجود تاثیر نسبی برخی از مواد شیمیایی در کنترل این بیماری، به نظر می رسد که کنترل بیولوژیک یکی از روش های مناسب برای حفاظت گیاهان در برابر این بیمارگر باشد. قارچ اندوفیت Beauveria bassiana، علاوه بر پارازیته کردن حشرات، می تواند به صورت سیستمیک دامنه وسیعی از گیاهان را کلنیزه کرده و مقاومت آن ها را افزایش دهد. در این پژوهش، توانایی سه جدایه از قارچ B. bassiana جهت کنترل گیاهچه میری پنبه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که جدایه های به کار رفته، ضمن فعالیت اندوفیتی در گیاه، می توانند به طور قابل توجهی از شدت بیماری بکاهند. با توجه به نتایج حاصل از بررسی های گلخانه ای و اندازه گیری آنزیم پراکسیداز و پروتئین کل گیاه، جدایه KJ24 با غلظت 107 اسپور در میلی لیتر، به عنوان مناسب ترین تیمار در کنترل این بیماری شناخته شد. به نظر می رسد این امر ناشی از خاصیت تحریک کنندگی رشد گیاه باشد. غلظت 107 اسپور در میلی لیتر دو جدایه TS7 و TS12 نیز توانستند در حد قابل توجهی از شدت بیماری بکاهند. با توجه به افزایش پروتئین کل در گیاهان تیمار شده با این استرین ها، این کاهش بیماری می تواند ناشی از تحریک مقاومت گیاه توسط جدایه های مورد نظر باشد.
    کلیدواژگان: آنزیم پراکسیداز، اندوفیت، بیوکنترل، B، bassiana، Rhizoctonia solani
  • سمیه قلی زاده روشنق، شاهین نوری نژاد زرقانی، حشمت الله امینیان، مجید جعفری، حسین رامشینی صفحات 91-99
    ویروس موزائیک زرد کدو (ZYMV) از ویروس های مهم کدوئیان است. پروتئین پوششی (Coat Protein، CP) پوتی ویروس ها به لحاظ تبارزایی حائز اهمیت است و از سوی دیگر منطقه ورامین نیز از مناطق مهم تولید کدوئیان بشمار می آید، اما تاکنون ناحیه ZYMV-CP در جدایه های این منطقه تعیین توالی نشده است. بنابراین، هدف این پژوهش، تعیین توالی ZYMV-CP در جدایه های ورامین و بررسی روابط فیلوژنتیکی آن با دیگر جدایه های ZYMV است. از این رو، نمونه برداری از مزارع طالبی ورامین، پاکدشت و پیشوا طی بهار و تابستان 94-1393 انجام و 34 درصد نمونه ها آلوده به ZYMV در تست الایزا مثبت نشان دادند. نتایج نشان داد که ناحیه ZYMV-CP در جدایه ورامین (ZYMV-Varamin) 840 نوکلئوتید بود. در درخت تبارزایی مبتنی بر ZYMV-CP، تمامی جدایه های ZYMV در سه گروه A، B و C قرار گرفتند که گروه A خود به هشت زیرگروه A1-A8 تقسیم شد. جدایه های ایرانی در زیرگروه های A1، A6 (شامل جدایه ورامین) و A8 قرار گرفتند. زیرگروه های A7 و A8 برای اولین بار در این پژوهش معرفی شدند. هرچند انتهای آمینی ZYMV-CP بیشترین تنوع را نسبت به سایر بخش های CP دارد، موتیف N16N17A27M37 از ویژگی های منحصربفرد جدایه های اروپای مرکزی است که توسط بذر نیز منتقل می شوند، در جدایه ورامین هم ردیابی شد که نشان دهنده ورود این جدایه ها به ورامین توسط بذور آلوده کدوئیان است.
    کلیدواژگان: طالبی، فیلوژنی، الایزا، تاکسونومی، انتقال با شته
  • علی اکبر غلامی، علیرضا تاری نژاد صفحات 101-112
    بهینه سازی کشت بافت در گندم برای فرآیند انتقال ژن یا کشت سوسپانسیون سلولی امری ضروری است. به منظور بهینه سازی کشت بافت، چهار لاین گندم به نام های C-D-4، C-D-6، C-D-8، C-D-9، استفاده شد. آزمایش در قالب فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. قابلیت کالوس زایی و باززایی لاین های تحت تیمارهای مختلف تنظیم کننده های رشد مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای کالوس زایی از محیط کشت ML1G1 حاوی سه سطح اکسین از نوع توفوردی ( 2، 4/2 و 3 میلی گرم در لیتر) و برای باززایی از محیط کشت MS و N6 حاوی سطوحی از هورمون های NAA، BAP و Kin استفاده شد. با توجه به معنی دار بودن اثر متقابل لاین در تیمارهای مختلف هورمونی، نتایج نشان داد که بیشترین میزان کالوس زایی مربوط به لاین C-D-9 (82%( و سطح 4/2 میلی گرم در لیتر توفوردی با میانگین (60%) بود. از نظر القاء کالوس جنین زا، محیط کشت ML1C2 که حاوی 250 میلی گرم در لیتر نیترات نقره بود، بیشترین درصد جنین زایی را در لاین های C-D-9 و C-D-8 تولید نمود. بیشترین درصد شاخه زایی 62/29% برای لاین C-D-9 در محیط کشت N6(6) حاوی mg/l IAA1 + mg/l BA1 به دست آمد.
    کلیدواژگان: گندم، قطعات کولئوپتیل، کشت بافت، توفوردی
  • ناهید نیکخواه، لیلا فهمیده، زیبا فولادوند صفحات 113-122
    یکی از راهکارهای گیاهان برای کاهش مقدار سدیم سیتوزولی، دفع سدیم به خارج سلول است. این دفع خارج سلولی، مانع از اثرهای سمی سدیم در فرآیندهای سلولی سیتوزول می شود. ناقل های سدیم/هیدروژن غشای پلاسمایی (SOS1) یکی از بهترین پروتئین های درگیر در این فرآیند هستند. در این پژوهش از گیاه دولپه و شورزی Kochia scoparia به عنوان منبع برای جداسازی ژن استفاده شد. بر همین اساس با استفاده از آغازگرهای طراحی شده در مناطق حفاظت شده در گیاهان دیگر، طول تقریبی 3600 نوکلئوتیدی و به تبعیت از آن توالی 1200 اسید آمینه ای از توالی کد کننده این ژن شناسایی و تعیین توالی شد. میزان شباهت این توالی در سطح نوکلئوتیدی با حداکثر 84 درصد همولوژی و در سطح اسید آمینه ای 92 درصد با استفاده از بررسی BLAST تایید شد. تجزیه و تحلیل های بعدی برای تعیین خصوصیات پروتئینی و ارتباط آن با پروتئین های دیگر با استفاده از مطالعات بیوانفورماتیک انجام شد و نتایج نشان داد که منطقه حاوی مارپیچ های آلفای آبگریز به عنوان قطعه گذرنده از غشای پلاسمایی است و در مقابل آن دنباله با تعداد کمتر مارپیچ های آلفای و خاصیت آبدوستی به عنوان قطعه داخل سلولی پروتئین می باشد. این نتایج نقش دفع سدیم توسط ناقل های غشای پلاسمایی را برای وجود واکنش مقاومت به شوری در گیاه کوشیا تایید نمود.
    کلیدواژگان: جداسازی ژن، شوری، کوشیا، ناقل های غشای پلاسمایی
  • فاطمه ملکی، رضا فتوت، محمدرضا عظیمی، فرید شکاری، زهرا سادات شبر صفحات 123-130
    پژوهش های بیان ژن با استفاده از Real-time PCR ابزار قدرتمندی برای تجزیه و تحلیل سازوکار های مقاومت به تنش های غیر زیستی در گیاهان بشمار می رود. یکی از مراحل مهم استفاده از این روش انتخاب و اعتبارسنجی ژن های مرجع به منظور نرمال کردن بیان ژن های هدف تحت شرایط مختلف تنش می باشد. به منظور انتخاب ژن مرجع مناسب در پژوهش های ریشه گندم تحت تنش شوری، پایداری بیان سه ژن معروف GAPD، Actin وTa.22845 با استفاده از نرم افزار های NormFinder و BestKeeper و مقایسه مقادیر ΔCT مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ژنActin مناسب ترین ژن مرجع برای نرمال سازی بیان ژن های ریشه گندم تحت تنش شوری می باشد.
    کلیدواژگان: شوری، گندم، تنش شوری، ژن کنترل داخلی، بیان ژن
  • ابراهیم دورانی علیایی، وحید مهری زاده صفحات 131-142
    در سال های اخیر انتقال ژن به غلات به ابزار مهمی برای بهبود صفات زراعی گیاهان تبدیل شده است. جو یکی از با اهمیت ترین غلات دانه ای است که اصلاح آن برای افزایش تحمل به تنش های زیستی و غیرزیستی از طریق انتقال ژن همانند سایر گیاهان زراعی از اهمیت زیادی برخوردار است. بهینه سازی عوامل مختلف موثر در تراریزش و باززایی گیاهان تراریخته اولین قدم در برنامه های انتقال ژن به گیاهان محسوب می شود. در این پژوهش برخی عوامل موثر در تراریزش جو به وسیله آگروباکتریوم مانند سویه باکتری، غلظت آگروباکتریوم، مدت زمان هم کشتی و محیط تلقیح باکتری مورد بررسی قرار گرفت. برای تاییدحضور ژن های انتقالی در گیاهان تراریخته احتمالی از آزمون PCR و برای بررسی بیان ژن های انتقالی از آزمون بیان ژن GFP استفاده شد. باززایی ریزنمونه های تراریخته با موفقیت انجام و گیاهان تراریخته بارور حاصل گردید. نتایج نشان داد که سویه LBA4404 و AGL1 به عنون موثرترین سویه های آگروباکتریوم و غلظت 1= OD600به عنوان مناسب ترین غلظت در تراریزش ریزنمونه های جنین نارس جو عمل کرده اند. همچنین استفاده از محیط تلقیح LB و مدت زمان هم کشتی دو روزه ریزنمونه ها با آگروباکتریوم، بیشترین میزان تراریزش در جو را بدنبال داشت.
    کلیدواژگان: آگروباکتریوم، تراریزش، جو، هیگرومایسین و GFP
  • شیما رحمانی، علیرضا بندانی، سولماز عظیمی صفحات 143-153
    در بسیاری از موجودات زنده، آنزیم های سم زدا نقش مهمی در سم زدایی ترکیبات ناگوارد ایفا می کنند و به عنوان نشانگرهای زیستی قرارگیری در معرض ترکیبات ناگوارد قلمداد می شوند. در واقع، درجات مختلف حساسیت به ترکیبات شیمیایی ممکن است به دلیل تفاوت های بیوشیمیایی در سم زدایی حشره کش ها باشد. در بررسی پیش رو، اثر تیامتوکسام و پیریمیکارب در غلظت های زیرکشنده بر میزان فعالیت آنزیم های سم زدای شته سیاه باقلا، Aphis fabae Scopoli (Hemiptera: Aphididae) مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور تعیین اثرات کشنده در شرایط آزمایشگاهی، غلظت میانه کشنده برای شته در معرض تیامتوکسام و پیریمیکارب به ترتیب (16/625-94/68) 85/113 و (99/3-71/1) 94/2 mg(ai)L-1 محاسبه شد. هم چنین فعالیت مونواکسیژنازها به عنوان آنزیم های سم زدا اندازه گیری شد. تاثیر هر دو حشره کش بر شته A. fabae باعث افزایشی معنی دار در القای آنزیم های مونواکسیژناز شد (0001/0>P). در این بررسی فعالیت گلوتاتیون-اس-ترانسفراز (GST) به موازات افزایش غلظت های زیرکشنده پیریمیکارب القا می شود (0001/0P=، 17/ 18 F=، 12، 5df= ). تیامتوکسام نیز در غلظت های بالاتر (07/48، 06/75 و 85/113mg (ai)/L) فعالیت این آنزیم را القا کرد (0009/0P=، 17/ 18 F=، 12، 5df= ). نتایج نشان داد که در غلظت های زیرکشنده می توان دو شته کش مهم تیامتوکسام و پیریمیکارب را توسط آنزیم های سم زدا به عنوان نشانگرهای بیوشیمیایی شناسایی کرد.
    کلیدواژگان: Aphis fabae، پریمیکارب، تیامتوکسام، آنزیم های سم زدا، نشانگرهای زیستی
  • شهره امان الهی، فاطمه دهقان نیری، میترا محمدی بازرگانی صفحات 155-166
    گیاه کنجد (Sesamum indicum L.) منبع منگنز، مس و سرشار از کلسیم، منیزیم، آهن، فسفر، ویتامین B1، روی و فیبرهای غذایی است. همچنین حاوی دو ترکیب منحصر به فرد از فیبرهای ویژه مفید گروه لیگنان ها با نام های سزامین و سزامولین می باشد که باعث کاهش کلسترول در بدن انسان می شوند. دراین تحقیق تاثیر الیسیتور اسیدسالیسیلیک و پیش ماده فنیل آلانین بر میزان بیان دو ژن کلیدی دخیل در بیوسنتز سزامین (CYP81Q1 و C3H) در کشت سوسپانسیون سلولی کنجد بررسی گردید. تیمارهای اسیدسالیسیلیک و فنیل آلانین به ترتیب در غلظت های (1/0، 5/0 و 1) و 1/0 میلی گرم در لیتر استفاده گردید و در زمان های 24، 48 و 72 ساعت پس از تیمار نمونه برداری انجام شد. بیان ژن ها با روش qRT-PCR بررسی شد. نتایج نشان داد میزان بیان ژن های دخیل در سنتز سزامین در همه نمونه های تیمار شده با اسیدسالیسیلیک و فنیل آلانین افزایش یافت. در مورد ژن CYP81Q1 بیشترین افزایش بیان مربوط به غلظت 1 میلی گرم در لیتر اسیدسالیسیلیک در بازه زمانی 72 ساعت و 1/0 میلی گرم در لیتر فنیل آلانین در بازه زمانی 72 ساعت بود. بیشترین افزایش بیان ژن C3H مربوط به غلظت 1/0 میلی گرم در لیتر اسیدسالیسیلیک در بازه زمانی 24 ساعت و 1/0 میلی گرم در لیتر فنیل آلانین در بازه زمانی 72 ساعت بود.
    کلیدواژگان: کنجد، سزامین، اسیدسالیسیلیک، فنیل آلانین، QRT-PCR
  • نرگس پشم فروش، محمد احمدآبادی صفحات 167-177
    تاجریزی قرمز (Solanum alatum Moench.) یکی از گیاهان دارویی مهم خانواده سولاناسه است. فن آوری کشت بافت بزرگ ترین کاربرد بیوتکنولوژی محسوب می شود و می توان از آن برای نگهداری، تکثیر سریع و اصلاح ژنتیکی گیاهان در جهت اصلاح مولکولی و یا بهینه سازی تولید متابولیت های ثانویه استفاده کرد. در این مطالعه، باززایی گیاه کامل از 3 نوع ریزنمونه شامل هیپوکوتیل، کوتیلدون و برگ مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، دستورالعمل هایی برای باززایی گیاه تاجریزی قرمز از هر 3 نوع ریزنمونه گزارش می شود. بهترین پاسخ باززایی ساقه (100%) در غلظت mg/l 5/0 BAP در ریزنمونه برگ بدست آمد. گیاهچه های حاصل با کارآیی بالا (100%) به محیط گلخانه سازگار شده و گل ها و میوه های طبیعی تولید کردند. ریزنمونه برگ نیز به عنوان بهترین ریزنمونه برای حداکثر شاخه زایی (با میانگین 93/29 ساقه چه در هر ریزنمونه) معرفی می شود. همچنین، پتانسیل ریزنمونه های برگ برای انتقال و بیان ژنهای خارجی با استفاده از تفنگ ژنی (فشارهای پرتاب 1100 یا psi 1350)، از طریق بیان موقت ژن GUS ارزیابی شده و به عنوان ریزنمونه مناسب برای انتقال ژن گزارش می شود.
    کلیدواژگان: تاجریزی قرمز، ریزازدیادی، باززایی درون شیشه ای، Solanum alatum
  • احمد ابراهیم زاده الله آباد، امین شهابی، زهرا پزشکیان صفحات 179-186
    لزوم حفظ ذخایر ژنتیکی طیور بومی و نیز استفاده از این موجودات به عنوان مواد ژنتیکی پایه در برنامه های اصلاح نژادی طیور کشور، کسب اطلاعات و شناخت دقیق تر از این حیوانات را ضروری می سازد. هدف از این پژوهش، بررسی ژنتیکی و فیلوژنتیکی مرغ خزک سیستان با استفاده از توالی نوکلئوتیدی ناحیه سیتوکروم b میتوکندری بود. بدین منظور از 20 قطعه مرغ خزک سیستان نمونه خون جمع آوری گردیده و پس از استخراج DNA، تکثیر قطعه 864 جفت بازی ناحیه سیتوکروم b میتوکندری توسط آغازگرهای اختصاصی صورت گرفت. قطعات تکثیر شده پس از خالص سازی توالی یابی شدند. تعداد 5 هاپلوتیپ مختلف براساس 3 نوکئوتید چندشکل موجود در توالی ها تعیین گردید. توالی های نهایی بدست آمده از هر هاپلوتیپ با طول تقریبی 789 جفت باز شامل 37/26 درصد آدنین، 31/13 درصد گوانین، 50/36 درصد سیتوزین و 82/23 درصد تیمین بود. نتایج نشان داد که مرغ بومی خزک با مرغ های ژاپن و چین تفاوت ژنتیکی کمتری دارد.
    کلیدواژگان: فیلوژنی، سیتوکروم b، مرغ بومی خزک سیستان، ژنوم میتوکندری، هاپلوتایپ
  • شناسایی، جداسازی و بررسی توالی پیشبر مختص بذر β-کانگلایسینین
    الهام صبوری رباط، علی اکبر حبشی، محمود سلوکی، مطهره محسن پور، عباسعلی امام جمعه صفحات 187-196
    پیشبر ها یکی از عناصر کلیدی مهندسی ژنتیک برای بیان هدفمند ژن ها محسوب می شوند. به طوریکه انواع مختلفی از پیشبرها با توجه به نوع بافت و یا میزان بیان می تواند مورد استفاده قرار بگیرند. یکی از پروتئین های ذخیره ای مهم در بذرهای سویا پروتئین β- کانگلایسینین است که طی توسعه بذر ساخته می شود. سنتز پروتئین های ذخیره ای در ابتدا در سطوح رونویسی کنترل می شود و بیان اختصاصی آن ها در بذر، تحت کنترل نواحی پیشبری ژن های کد کننده پروتئین های ذخیره ای می باشد. به علت مختص بذر بودن پروتئین β-کانگلایسینین انتظار می رود که پیشبر ژن آن نیز مختص بذر باشد در این تحقیق جداسازی پیشبر مختص بذر β-کانگلایسینین از گیاه سویا رقم بومی «کتول» صورت گرفت. پس از همسانه سازی پیشبر در ناقل pTZ57R/T و تعیین توالی آن، نواحی حفاظت شده مهم در این پیشبر از قبیل جعبه TATA، جعبه CAAT و سایر موتیف های مختص بذر مانند عناصر تکراری SKn-1، عناصر تکراری RY، جعبه G، شناسایی شدند. سپس پیشبر β-کانگلایسینین به همراه سیگنال پپتید مورد نظر و ژن دلتازئین، برای مطالعات بعدی در ناقل گیاهی pBI121 همسانه سازی شد.
    کلیدواژگان: پیشبر، β-کانگلایسینین، سویا، موتیف، سیگنال پپتید
  • مسعود شمس بخش، عبدالباسط عزیزی صفحات 197-209
    از حدود 40 سال پیش شاخه ای از ویروس شناسی با هدف استفاده از ویروس های گیاهی پایه گذاری شد و از ویروس های گیاهی متعددی به عنوان ناقل های بیانی استفاده شده است. استفاده از ویروس های گیاهی برای بیان پروتئین نوترکیب، باعث افزایش سرعت تولید پروتئین، کاهش هزینه و هم چنین افزایش راندمان تولید برای مصارف صنعتی و پزشکی و در برخی موارد برای افزایش کارائی واکسن ها شده است. به این منظور لیگاندهای غیر پپتیدی ایمونوژنیک به سطح خارجی پوشش پروتئینی ویروس متصل می شود. از دیگر کاربردهای مهم ویروس های گیاهی در زیست شناسی کشف عملکرد ژن ها است. در این مقاله سعی شده است استفاده از ویروس های گیاهی برای بیان پروتئین های نوترکیب مرور شود.
    کلیدواژگان: بیوتکنولوژی، پروتئین های نوترکیب، عملکرد ژنها، ویروس های گیاهی
  • سعیده ابراهیمی، امید عینی صفحات 211-224
    مطالعه ویروس های گیاهی تنها از منظر بیماری زایی باعث کم شدن توجه و درک دانشمندان از سایر جنبه های ویروس ها شده است. در سال های اخیر مطالعات ویروس ها در راستای استفاده مفید از آن ها ، و فارغ از فنوتیپ بیماری زایی صورت گرفته است. کپسید ویروس های گیاهی به عنوان قالب های زیستی، حامل های دارو و نیز نانودستگاه در علوم کاربردی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. با شناسایی ویژگی های ظاهری، ژنتیکی، شکل فضایی ، نحوه تکثیر و استراتژی مونتاژ پروتئین پوششی ویروس ها، می توان با دستکاری در ژنوم و پروتئین های ویروسی در زمینه های مختلف از آن ها بهره برد. مهمترین کاربرد ویروس های گیاهی در علم نانوپزشکی است که در روش های تشخیص و درمان بیماری ها موثر است. یکی از مهمترین مزایای استفاده از نانوذرات ویروس گیاهی، سمیت کم برای انسان و تاثیر اختصاصی آن ها می باشد. در این مقاله به بررسی کاربرد ویروس های گیاهی در حوزه بیونانوتکنولوژی پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: بیونانوتکنولوژی، قالب زیستی، کپسید، نانوپزشکی، نانوذرات ویروسی، ویروس های گیاهی
  • پرویز فصاحت، پیمان نوروزی صفحات 225-234
    چغندر قند یکی از مهم ترین محصولات کشاورزی است که در حال حاضر حدود 20 درصد از قند مصرفی در سراسر جهان را تامین می کند. استفاده از روش های سنتی اصلاح چغندرقند موجب انتقال صفات مورد انتظار می شود؛ اما در عین حال مدت زمان زیادی برای شناسایی تلاقی های مطلوب صرف می شود. مهندسی ژنتیک (اصلاح دقیق) پیشرفته ترین روش اصلاح گیاهی است که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد. در دو دهه اخیر از این روش در اصلاح چغندرقند برای مقاومت به آفات و بیماری ها، تنش های غیر زیستی و نیز تولید محصولات جانبی استفاده شده است. کاربرد این روش نه تنها باعث تسریع در برنامه های اصلاحی شده بلکه در مواردی، مانند کاربرد چغندرهای مقاوم به علف کش، سبب صرفه جویی در هزینه ها نیز شده است. در این مقاله سعی شده است که به پیشرفت های صورت گرفته در زمینه کاربرد مهندسی ژنتیک در بهبود محصول چغندرقند پرداخته شود.
    کلیدواژگان: چغندرقند، اصلاح، مهندسی ژنتیک
|
  • Kobra Nalbandi, Asghar Mirzaie Asl, Leila Khodaei, Gholam Khodakaramian Pages 67-75
    Molecular farming refers to the production of pharmaceutical proteins and industrial enzymes in plants by genetic engineering. T7RNA Polymerase is one of the most important enzymes which is used in various fields of biotechnology and molecular biology to produce RNA and study the structure and function of RNA in vitro. The in vitro synthesized RNA is employed in hybridization, microarray, anti-sense RNA and RNAi experiments. This enzyme has also applications in expression systems depending on the T7 promoter and terminator. T7RNA polymerase is a bacteriophage enzyme which acts mainly in the cytoplasm. This study aimed to clone and transform eukaryotic cells with the T7RNA Polymerase gene for production of T7 polymerase in tobacco plants. Specific primers with proper restriction enzyme sites were designed corresponding to the ends of the T7RNA polymerase gene and the gene was isolated and cloned into the plant expression vector, pCAMBIA1304. Successful of gene insertion was confirmed by PCR, restriction enzyme digestion and DNA sequencing. The recombinant construct was transformed into Agrobacterium tumefaciens LBA4404 strain for tobacco transformation. The transgenic tobacco plants were regenerated on selective media containing hygromycin and cefotaxime antibiotics. The presence and expression of the T7RNA polymerase gene in the transgenic plants was confirmed by PCR and RT-PCR techniques.
    Keywords: T7 RNApolymerase enzyme, Cloning, Gene transfer, Tobacco, Molecular farming
  • Narges Azadi, Akbar Shirzad, Hamid Mohammadi Pages 77-89
    Rhizoctonia rot disease is one of the most important diseases of crop plants and has a worldwide distribution. Despite the relative effects of certain chemicals to control the disease, it seems that biological control is one of the appropriate methods of control. Beauveria bassiana is an endophytic fungus that can colonize a wide range of plants in a systemic manner and enhance plant resistance. In this study the ability of three strains of B. bassiana fungus for control of cotton damping- off were investigated. Results showed that the isolates used, in addition to their endophytic activities, can significantly reduce the disease severity in plants. Based on the result of greenhouse studies and measurement of peroxidase activity and total plant protein, the KJ24 isolate at a concentration of 107 spores/ml was found to be the most suitable treatment to control the disease. It appears that this ability is due to the stimulation of plant growth. Moreover, concentrations of 107 spores/ml of isolates TS7 and TS12, were also able to significantly reduce the severity of the disease. Based on the observed increase of total protein in plants treated with these isolates, the reduction of disease could be due to the induction of plant resistance by these isolates.
    Keywords: Biocontrol, Beauveria bassiana, cotton, peroxidase enzyme, Rhizoctonia solani
  • Somayeh Gholizadeh-Roshanagh, Shaheen Nourinejhad Zarghani, Heshmatolah Aminian, Majid Jafari, Hossein Ramshini Pages 91-99
    Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) is one of the most important viruses infecting cucurbits and the epidemiology of the virus is of considerable practical significance. The coat protein (CP) of Potyviruses is a phylogenetically informative sequence, but there is no ZYMV-CP sequence available from Varamin, an important cucurbit producing region. Therefore, the aim of this study was isolating the ZYMV-CP gene in Varamin isolates and studying its phylogenetic relationship(s) with previously reported ZYMV isolates. To this end, melon leaf samples were collected from Varamin, Pishva and Pakdasht (Southern Tehran) during the spring and summer of 2014-2015. ZYMV was detected in 34% of the collected samples. Sequencing data showed ZYMV-CP in the Varamin isolate was 840 nucleotides in length. Phylogenetic trees based on the entire ZYMV-CP gene showed all the ZYMV isolates cold be placed in three main groups A, B and C in which group A was further subdivided into 8 subgroups, A1-A8. Iranian isolates of ZYMV are placed in A1, A6 (including the Varamin isolate) and A8 subgroups. Subgroups A7 and A8 were detected for the first time in this study. However, in the N-terminal region of the CP, the most variable region, central Europe isolates harbor a landmark conserved motif of N16N17A27M37. This motif was detected in the ZYMV-Varamin isolate but not in other Iranian isolates, suggesting that this isolate might have been imported from central Europe by means of infected cucurbits seeds.
    Keywords: Melon, phylogeny, ELISA, taxonomy, aphid transmission
  • Ali Akbar Gholami, Alireza Tarinejad Pages 101-112
    Optimization of wheat tissue culture is essential for any gene transfer process and for generation of cell suspension lines. To optimize tissue culture conditions for four bread wheat lines (C-D-4, C-D-6, C-D-8, and C-D-9), several factorial experiments based on completely randomized design with 3 replications were conducted. Callus induction potential and regeneration of lines under different hormone treatments were evaluated. For callus induction, ML1G1 medium containing three levels of 2, 4-D (2, 2.4 and 3 mg/l) and for regeneration, MS and N6 medium including different levels of NAA, BAP and Kin was used. With respect to the effect of hormones on the different wheat lines, the results showed that the highest callus induction rate was achieved with C-D-9(82%) and the highest rate of callus induction (60%) was recorded in 2.4 mg/l 2, 4-D for all lines. With respect to embryogenic callus production, ML1C2 media containing 250mg/l AgNO3 produced the highest embryogenic callus percentage in C-D-9 and C-D-8 lines. The highest regeneration rate (29.62%) for C-D-9 lines was obtained in N6 (6) medium containing 1 mg/l IAA 1 mg/l BA.
    Keywords: wheat, coleoptile segment, tissue culture, 2, 4-D
  • Nahid Nikkhah, Leila Fahmideh, Ziba Fooladvand Pages 113-122
    Sodium efflux is one way to reducing of cytosolic sodium in plants. This prevents toxic effects of sodium on cytosol cellular processes. Sodium/hydrogen transporters in the plasma membrane (SOS1) are one of the best known proteins in this process. In this study Kochia scoparia, a halophyte dicotyledonous plant was used as a source to gene isolation. Using designed primers based on conserved regions of other plants, a gene coding sequence of approximate 3600 nucleotides and 1200 amino acids was identified and sequenced. Analysis with BLAST verified that maximum nucleotide homology of the sequence with other SOS1 proteins was 84%, and in amino acid homology 92%. Additional in silico analysis was performed to characterize the putative protein and its relation with other SOS1 proteins, which contain a hydrophilic alpha helix region as passenger fragment through plasma membrane and in contrast to this, a sequence with less alpha helix and hydrophilic properties, is as protein intracellular fragment. These results support the role of sodium efflux for resistance response to salinity in Kochia using plasma membrane transporters.
    Keywords: gene isolation, Kochia scoparia, plasma membrane transporters, salinity
  • Fatemeh Maleki, Reza Fotovat, Mohamadreza Azimi, Farid Shekari, Zahra Sadat Shobbar Pages 123-130
    Gene expression studies by real-time PCR constitute a powerful tool to analyze the mechanisms underlying plant abiotic-stress tolerance. One of the crucial steps of this technique is the selection and validation of reference genes to normalize target gene expression under different stress conditions. In an attempt to find the best reference genes for wheat root salinity research, we evaluated the stability of the three most commonly used reference genes (GAPDH, Actin and Ta.22845) using the NormFinder, BestKeeper statistical algorithms and the comparative ΔCT method. The results indicated that Actin was the most suitable reference gene for gene expression normalization under salinity treatment in wheat root.
    Keywords: Wheat, Salinity stress, Housekeeping genes, Internal control, Gene expression
  • Ebrahim Doranie Uliaie, Vahid Mehrizadeh Pages 131-142
    In recent years, gene transfer to cereal crops has become an important tool for improving agronomic traits. Barley is one of the most important cereals and like other crops its modification by genetic transformation is an important method for increasing tolerance to biotic and abiotic stresses. Optimization of the various factors that can influence transformation and regeneration of the target plant is the first step in the gene transfer. In this research, some of the factors influencing transformation of barley with Agrobacterium such as the Agrobacterium strain, bacterial concentration, co-cultivation period and Agrobacterium infection medium were investigated. To confirm the presence of possible transferred genes in the transgenic plants, a PCR test was done and expression of the transferred gene was carried out using a GFP gene expression test. Regeneration of transgenic explants was carried out successfully and fertile transgenic plants were obtained. The results showed that in the transformation of immature embryo explants of barley, the LBA4404 and AGL1 Agrobacterium strains were the most effective strain and a concentration of OD600=1 was the optimal bacterial concentration. Also, the usage of LB as the inoculation medium and a 2-days co-cultivation period of explants with Agrobacterium resulted in maximum transformation of barley.
    Keywords: Agrobacterium, Barley, GFP, Hygromycin, Transformation
  • Shima Rahmani, Ali Reza Bandani, Solmaz Azimi Pages 143-153
    In many organisms, detoxification enzymes play important roles in detoxification of xenobiotics and are considered as biomarkers of toxic effects of exposure to a variety of these agents. In the current study, the effects of thiamethoxam and pirimicarb in sublethal concentrations were evaluated on Aphis fabae Scopoli (Hemiptera: Aphididae) detoxification enzymes. The median lethal concentrations for the female aphids exposed to thiamethoxam and pirimicarb were 113.85 (68.94-625.16) and 2.94 (1.71-3.99) mg (ai)/L, respectively. The activity of monooxygenases was measured as detoxification enzymes. The effects of both insecticides on A. fabae caused significant increase in monooxygenase (P
    Keywords: Aphis fabae, pirimicarb, thiamethoxam, detoxification enzymes, biomarkers
  • Shohreh Amanelahy, Fatemeh Dehghan Nayeri, Mitra Mohammadi Bazrgani Pages 155-166
    Sesame (Sesamum indicum L.) is not only a source of manganese and copper, but is also rich in calcium, magnesium, iron, phosphorus, vitamin B1, zinc and dietary fiber. Sesame contains a group of fibers called Lignans, including Sesamin and Sesamolin, which are especially useful as they decrease cholesterol in the human body. Due to its use in medical treatments, especially in cancer cases, recent decades have seen numerous efforts aimed at a better understanding of Sesamin production and the genes underlying its biosynthesis, with the aim of enhancing expression of genes involved in this pathway. In this study, the effects of salicylic acid and phenylalanine on the expression level of two key genes, CYP81Q1 and C3H, involved in the Sesamin biosynthesis pathway were evaluated using sesame cell suspension culture and qRT-PCR. For this purpose, sesame cell suspensions were treated using 0.1, 0.5 and 1 mg/l salicylic acid and 0.1 mg/l phenylalanine. Sampling was carried out 24, 48 and 72 hours after treatment. Gene expression analysis was performed by the qRT-PCR technique. The results showed that expression of genes involved in Sesamin biosynthesis increased in all the samples treated with salicylic acid and phenylalanine. The highest increase in expression level of CYP81Q1 occurred in 1 mg/l of salicylic acid 72 h and 0.1 mg/l of phenylalanine 72 h after treatment. The highest increase in expression level of the C3H gene occurred in 0.1 mg/l of salicylic acid 24 h and 0.1 mg/l of phenylalanine 72 h after treatment.
    Keywords: Sesame, sesamin, salicylic acid, phenylalanine, QRT-PCR
  • Narges Pashmforosh, Mohammad Ahmadabadi Pages 167-177
    Red nightshade (Solanum alatum Moench.) is one of the important medicinal plants from the Solanaceae family. Tissue culture technology is a very useful application of biotechnology which can be used for plant preservation, rapid multiplication and in genetic engineering for molecular breeding or improving secondary metabolite production. In this study, plant regeneration from three different explant sources derived from young seedlings, including hypocotyl, coleoptile and leaf segments, was evaluated. In this research, efficient protocols for regeneration of red nightshade from all three explants are reported. The best shoot regeneration response (100%) was obtained at 0.5 mg/l BAP concentration for leaf explants. Regenerated plants adapted to greenhouse conditions with a high efficiency (100%) and produced normal flowers and seeds. Also, leaf explant was found to be the most efficient explants for plantlet regeneration, with a mean number of 29.93 shoots per explant. Finally, the potential of leaf explants for gene transfer and expression by means of a gene gun (at two rupture disk pressure of 1100 and 1350 psi), was evaluated using transient GUS expression, and leaf explants were found to be suitable for this purpose.
    Keywords: Red nightshade, Micro-propagation, in vitro regeneration, Solanum alatum
  • Ahmad Ebrahimzadeh-Alahabad, Amin Shahabi, Zahra Pezeshkian Pages 179-186
    For conservation of indigenous poultry genetic resources and their use as genetic material in poultry breeding programs, it is necessary to obtain accurate genetic knowledge about these animals. The aim of this study was to investigate the genetic and phylogenetic characteristics of Khazak native chicken of Sistan usingthe nucleotide sequence of mitochondrial cytochrome b. For this purpose, blood samples were collected from 20 Khazak native chickens of Sistan. After DNA extraction, an 864 bp fragment of cytochrome b of mitochondrial genome was amplified by primers. The amplified fragments were purified and sequenced. A total of five different haplotypes were determined based on three single nucleotide polymorphism sequences. The final sequences from each haplotype with 789 bp in length were obtained, including 26.37% of adenine, 13.31% of guanine, 36.50% of cytosine, and 23.82% of thymine. The results indicated that the Khazak native chicken of Sistan has the lowest genetic distance from Japanese and Chinese native chickens.
    Keywords: Phylogeny, Cytochrome b, Khazak native chicken of Sistan, Genome Mitochondrial
  • Identification, isolation and sequence analysis of β-Conglycinin seed specific promoter
    Elham Saboori Robat, Ali Akbar Habashi, Mahmood Solouki, Motahhareh Moshenpour, Abbasali Emamjomeh Pages 187-196
    Promoter sequences are one of the key factors in directed gene expression. Different types of promoters can be used according to the type of tissue or expression levels desired. β-Conglycinin is one of the major storage proteins in soybean seed embryos and is produced in the seed development stage. The synthesis of storage proteins is primarily controlled at the transcriptional level and seed-specific expression has been shown to be conferred upon the promoter regions of many storage protein genes. In this research, a seed specific promoter (β-Conglycinin) of Iranian Glycin max was isolated from genomic DNA. Then, the promoter was cloned into pTZ57R/T and sequenced. Sequence analysis showed that the cloned promoter contained all of the typical conserved motifs such as TATA box, CAAT box as well as other previously identified seed-specific motifs such as SKn-1, RY repeats, G box. Finally, the β-Conglycinin promoter was cloned into pBI121 binary vector for further research.
    Keywords: Promoter, Soybean, β-Conglycinin, Motif, Signal peptide
  • Masoud Shams-Bakhsh, Abdulbaset Azizi Pages 197-209
    Over the past 40 years, there has been a re-orientation of virology studies toward the beneficial use of viruses, and several plant viruses have been employed as expression vectors. The use of plant virus vectors for production of recombinant proteins has advantages such as speed of expression, high yield, reduced cost and duration of studies, and an extremely high throughput of recombinant proteins. Thus with such vectors large scale production of recombinant proteins required for pharmaceutical and industrial applications is accessible. Plant viruses can also also be used for improved vaccine efficacy. Such vaccines can be made by ligand conjugation of a non-immunogenic peptide to the outer surface of the virus coat protein. Finally, plant virus vectors can be employed as library construction tools for discovery of gene function in genomics studies. Here, we review the use of plant viruses in expression of recombinant proteins.
    Keywords: Biotechnology, Gene Functions, Plant Viruses, Recombinant Proteins
  • Saeideh Ebrahimi, Omid Eini Gandomani Pages 211-224
    The emphasis on viruses as disease-causing agents has skewed scientists’ perception of other aspects of viruses. In recent years, there has been a re-orientation of virus studies toward the beneficial use of viruses, independent of their disease-causing phenotypes. For example, plant viral capsids have been utilized as biotemplates, drug vectors and nanodevices in many practical applications. By studying the morphology, genetics, spatial folding, replication and assembly strategy of viral capsids, we can manipulate the viral genome and viral proteins for in various fields. At present one of the most important uses of plant viruses is in nanomedicine, where they can be employed in diagnosis and therapy. Their low toxicity for humans and their specific effects are the main advantages of using plant viral nanoparticles. This review discusses applications of plant viruses in bionanotechnology.
    Keywords: Bionanotechnology, biotemplate, capsid, nanomedicine, plant viruses, viral nanoparticles
  • Parviz Fasahat, Peyman Norouzi Pages 225-234
    Sugar beet is one of the most important agricultural products which currently provides about 20% of the sugar around the world. With classical breeding methods, good traits can be introduced in sugar beet breeding programs but it can take years to find the perfect cross. Genetic engineering (precision breeding) is the most advanced plant breeding method that is currently used. In the last two decades, this method has been applied in sugar beet breeding for resistance to pests and disease, abiotic stress, and also by-product production. Genetic engineering has not only elevated the efficiency of breeding programs efficiency but also in some cases, such as introducing resistance in sugar beet to herbicide application, significantly reduced costs. The present study will describe recent progress in the application of genetic engineering in sugar beet improvement.
    Keywords: Breeding, genetic engineering, sugar beet