فصلنامه ژنتیک نوین
سال سوم شماره 4 (پیاپی 15، زمستان 1387)

طیف سنج جرمی دستگاهی است که از نمونه مورد نظر یون ایجاد کرده و سپس یون های ایجاد شده را بر اساس نسبت جرم به بار در فاز گازی از هم جدا می کند. منشاء تکنیک طیف سنج جرمی به مطالعات جی جی تامپسون و دانشجویش اف دبلیو آستون در قرن گذشته بر می گردد. امروزه طیف سنجی جرمی یک روش بسیار حساس برای بررسی ساختاری بیومولکول ها است. در حال حاضر هر طیف سنج جرمی شامل: یک منبع یونی جهت ایجاد یون ها از نمونه، یک یا چند آنالیزور جرمی جهت جدا سازی یون ها براساس نسبت جرم به بار، یک آشکارساز جهت ثبت تعداد یون های خارج شده از آخرین آنالیزور و یک کامپیوتر جهت پردازش داده ها و ایجاد طیف و کنترل دستگاه از طریق مکانیزم باز خورد (فیدبک؛ کامپیوتر با توجه به عملکرد هر کدام از اجزاء به کنترل و تنظیم هر جزء می پردازد). در واقع طیف سنجی جرمی پپتیدها و پروتئین ها متکی بر تکنیک های یونیزاسیون ملایم است که یون های سالم گازی از مولکول های زیستی ایجاد می کنند. دو تکنیک یونیزاسیون ملایم الکترواسپری (ESI) و Matrix-assisted laser desorption ionisation(MALDI) به طور گسترده برای بررسی پروتئین ها استفاده می شوند. دو روش اصلی برای شناسایی پروتئین ها به استفاده از طیف سنج جرمی وجود دارد. روش کلاسیک پروتئومیکس شامل جداسازی مخلوط پروتئینی بوسیله ژل الکتروفورز دو بعدی (2DE) و سپس هضم پروتئین در ژل و انگشت نگاری جرم پپتیدی (Peptide Mass Fingerprinting،PMF) بوسیله طیف سنج MALDI-TOF است. در این روش پروتئین ها بوسیله مقایسه فهرست جرم پپتیدهای حاصله با فهرست جرم پپتیدهای حاصل از هضم تئوریکی پروتئین های موجود در بانک های اطلاعاتی شناسایی می شوند. روش دیگر شامل انجام طیف سنجی جرمی متوالی (MS-MS) و بدست آوردن توالی کوتاه آمینواسیدی (توالی نشانمند) و جستجو در بانک های اطلاعاتی با استفاده ازاین توالی کوتاه است. طیف سنج جرمی را همچنین می توان برای تعیین نوع و محل تغییرات پس از ترجمه بر روی یک پروتئین خالص بکار برد.

برای برآورد روند ژنتیکی و محیطی برخی صفات رشد شامل وزن تولد، شیرگیری، شش ماهگی و نه ماهگی از اطلاعات حاصل از 3337 بره نژاد کردی که در طی سالهای 1372 تا 1382 در ایستگاه اصلاح نژاد گوسفند کردی شیروان جمع آوری شده بود استفاده شد. ارزش های اصلاحی، جهت محاسبه روند ژنتیکی هر صفت، با استفاده از روش حداکثر درستنمایی محدود شده بی نیاز از مشتق گیری و بر اساس مدل دام تک صفتی بوسیله نرم افزار DFREML برآورد شدند. به این منظور با افزودن و حذف آثار مادری، شامل آثار ژنتیکی مادری و محیطی دائمی مادری به آثار ژنتیکی مستقیم، شش مدل دام مختلف برای هر صفت برازش داده شد. برای یافتن مدل مناسب آنالیز برای هر صفت از آزمون نسبت درستنمایی استفاده شد و در نهایت ارزش های اصلاحی حیوانات با روش معادلات مدل های مختلط و بر اساس بهترین مدل دام تک صفتی برآورد شدند. روند فنوتیپی، ژنتیکی و محیطی به ترتیب از طریق تابعیت میانگین فنوتیپی بر سال، میانگین ارزش اصلاحی بر سال و تفاوت ارزش اصلاحی از ارزش فنوتیپی بر سال برآورد شدند. روند ژنتیکی مستقیم وزن تولد، شیرگیری، شش ماهگی و نه ماهگی با استفاده از تجزیه تک صفتی به ترتیب 87/1 ±80/0-، 97/16±90/72، 20/21 ±63/59 و 21/28 ±52/136 گرم در سال و روند ژنتیکی مادری وزن تولد 22/2±90/ 4 گرم در سال برآورد گردید. روند فنوتیپی وزنهای تولد، شیرگیری، شش ماهگی و نه ماهگی به ترتیب 25/1±13/1،14/35±50/69، 12/68.±53/90- و24/65±32/133 گرم در سال و روند محیطی برای صفات مذکور به ترتیب 84/2±97/2-، 87/ 0±40/3-، 10/ 89.±15/150- و 30/11 ±20/3- گرم در سال برآورد شدند.

بررسی روابط تبارزایشی طایفه لیسیه از تیره سیب زمینی به ویژه جنس لیسیوم از موضوعات جالب تحقیق در سالهای اخیر بوده است. حضور گیاهان دو جنسی در این جنس، بررسی تکاملی آن را از اهمیت ویژه ای برخوردار کرده است. تبارزایی لیسیوم های امریکای شمالی و جنوبی و برخی از گونه های دنیای قدیم بررسی شده اند. در این پژوهش، با استفاده از گونه های ایران در کنار بسیاری از گونه های دنیای جدید و دنیای قدیم، روابط فیلوژنی لیسیوم های دنیای قدیم تعیین گردید. پیش از این در برخی از بررسی های انجام شده لیسیوم های دنیای قدیم تک نیا و در برخی دیگر چند نیا معرفی شده اند. اما بر اساس نتایج بدست آمده از این پژوهش، بر اساس تعداد تاکسون های زیاد و توالی دو ژن هسته ای و کلروپلاستی، گونه های دنیای قدیم یک مجموعه چند نیا را تشکیل می دهند. ضمن اینکه گونه های ایران نیز تک نیا نمی باشند.

به منظور مکان‎یابی و تعیین خصوصیات QTLهای مرتبط با طول سنبله، تعداد دانه پر، تعداد دانه خالی، تعداد سنبلچه هر سنبله و عقیمی دانه جمعیتی شامل 59 لاین تلاقی برگشتی پیشرفته (BC2F5)که از تلاقی واریته های برنج IR64 به عنوان والد دوره ای و طارم مولایی به عنوان والد دهنده به دست آمده بود، در ایستگاه تحقیقات برنج چپرسر- تنکابن مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی چند‎شکلی در والدین و مطالعه ژنوتیپی جمعیت به ترتیب با 235 و 114 نشانگر ریزماهواره انجام شد. برای تمامی صفات تفکیک متجاوز مثبت و یا منفی در جمعیت مشاهده گردید. با استفاده از روش مکان یابی فاصله ای چندگانه، تعداد بیست و شش QTL مکان یابی شد که 8 تا برای طول سنبله، 3 تا برای تعداد سنبلچه، 2 تا برای تعداد دانه های پر، 4 تا برای تعداد دانه های خالی و 9 تا برای عقیمی دانه بود. حدود 46 درصد مکان‎های ژنی شناسایی شده دارای اثر افزایشی منفی بودند. حداکثر شش QTL در کروموزم 1 مکان یابی شد. مکان‎یابی بیش از یک QTL برای بیشتر صفات، نشانگر چند ژنی بودن صفات مورد مطالعه است.

بالا بودن نرخ تخمک گذاری و بره زایی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر افزایش کارآیی تولید مثل و به تبع آن افزایش کارآیی اقتصادی در صنعت پرورش گوسفند به حساب می آیند. مطالعه حاضر به منظور شناسایی جهش های موجود در ژنهای FecB و FecXI در گوسفند نژاد لری- بختیاری انجام گرفت. این ژن ها از جمله ژن های بزرگ اثر بوده و گزارش شده که در نژادهای مختلف گوسفند سبب افزایش نرخ تخمک ریزی و نیز چند قلوزایی در گوسفند می شوند. به منظور شناسایی چند شکلی های موجود در این دو جایگاه ژنی از 165 راس گوسفند نژاد لری- بختیاری ایستگاه اصلاح نژاد این گوسفند واقع در استان چهار محال و بختیاری خون گیری بعمل آمد. استخراج DNA برای هر یک از نمونه ها به روش نمکی بهینه یافته انجام و برای تکثیر قطعات مورد نظر در این دو جایگاه ژنی از دو جفت پرایمر اختصاصی و واکنش زنجیره ای پلی مراز (PCR) استفاده گردید. استفاده از هر یک از پرایمرهای اختصاصی سبب تکثیر قطعه 190 جفت بازی از ژنFecB و قطعه 154 جفت بازی از ژن FecXI گردید. محصولات PCR بعد از هضم توسط آنزیم اندونوکلئاز AvaII برای ژن FecB و XbaI برای ژن FecXI با استفاده از ژل آگارز 3% الکتروفورز و سپس ژنوتیپ هر یک از نمونه ها تعیین گردید. در صورت وجود جهش دو قطعه 30 و 160 جفت بازی و 30 و 124 جفت بازی به ترتیب در هر یک از جایگاه های FecB و FecXI توسط آنزیم های برشی ایجاد می شود. نمونه های تعیین ژنوتیپ شده در این مطالعه وقوع آلل جهش یافته (-) را در جامعه مورد مطالعه تایید نکرد، بلکه تمامی نمونه ها در هر دو جایگاه دارای ژنوتیپ مونومورف (+/+) بوده و تنها وجود آلل وحشی (+) را تایید نمودند. با توجه به ثبت رکوردهای فنوتیپی دو و یا چند قلوزایی در این نژاد، از تنایج حاصل از این مطالعه می توان چنین نتیجه گیری نمود که عامل ژنتیکی مسئول دو و یا چند قلوزایی در این نژاد مرتبط به جهش های گزارش شده در ژنهای بزرگ اثر بورولا و اینوردل نبوده بلکه باید به جستجوی ژن های دیگری در این نژاد بود.

در این مطالعه از 4 لاین نرعقیم سیتوپلاسمی و 4 لاین نگهدارنده متناظر با آنها جهت بررسی های مولکولی استفاده شد. با استفاده از 35 آغازگر RAPD اقدام به تکثیر دی. ان. ا. لاین های ایزوسیتوپلاسمیک نرعقیم و نگهدارنده شد. پنج آغازگر RAPD توانستند پنج نوار چندشکل میان لاین نرعقیم سیتوپلاسمی ندا-A و لاین نگهدارنده آن ندا-B پیدا نمایند. برای تایید بیشتر ارتباط نوارهای شناسایی شده با سیتوپلاسم نرعقیم یا نربارور، از این 5 آغازگر برای غربال دی. ان. ا. شش لاین نرعقیم و نگهدارنده هم استفاده شد که از میان آنها تنها دو آغازگر OPC05 و OPH03 توانستند نوارهای اختصاصی سیتوپلاسم نرعقیم را تکثیر کنند. آغازگرهای OPC05 و OPH03 تولید نوارهایی به ترتیب به طول 500~ جفت باز و 1900~ جفت باز نمودند. نوار 1900~ جفت بازی تولید شده توسط OPH03 با موفقیت در پلاسمید pGEM-T همسانه سازی و سپس توالی یابی شد. براساس توالی این نوار، چندین آغازگر جدید SCAR طراحی و ساخته شد و از آنها برای یافتن چندشکلی میان لاین های نرعقیم و نگهدارنده استفاده شد. نتایج PCR با این آغازگرهای SCAR حاکی از آن است که دو تا از این آغازگرها در ترکیب با هم (SCARmt01R-SCARmt01F) قادر به تولید چندشکلی میان لاین های نرعقیم و نگهدارنده هستند. همچنین استفاده از آغازگرهای ترکیبی RAPD منجر به تولید چندشکلی میان لاین CMS و لاین نگهدارنده توسط آغازگرهای OPA01-OPB04 شد. همسانه سازی و توالی یابی نوار تولید شده توسط این آغازگرها و طراحی سه جفت نشانگر SCAR جدید بر اساس این توالی، نیز منتج به شناسایی یک نشانگر همبارز و اختصاصی SCAR با قابلیت بازشناسی لاین های CMS از لاین های نگهدارنده شد. شناسایی این نشانگرها و استفاده از آنها در ترکیب با هم می تواند به پیشبرد اهداف اصلاحی در برنامه تولید برنج هیبرید کمک شایانی نماید.

به منظور تعیین قرابت ژنتیکی ژنوم تریتیکاله، تریتی پایروم و گندم، DNA ژنومی علف شور ساحل (EbEb)، لاین های محتمل تریتیکاله (AABBRR)، لاین اولیه تریتی پایرم (AABBEbEb)، رقم چینی بهاره و ارقام اصلاح شده گندم (AABBDD) با استفاده از 22 پرایمر نیمه تصادفی و 32 پرایمرتصادفی تکثیر شد. نوارهایی که در علف شور ساحل، لاین های اولیه تریتی پایرم و لاین های محتمل تریتیکاله حضور ولی در رقم چینی بهاره و ارقام اصلاح شده گندم حضور نداشتند، به عنوان نوارهای مشترک بین ژنوم تریتیکاله (RR) و تریتی پایروم (EbEb) در نظر گرفته شد. برای بررسی میزان قرابت ژنتیکی ژنوم تریتیکاله (RR) و تریتی پایروم (EbEb) با گندم، از ضریب تشابه جاکارد استفاده شد. دو پرایمر نیمه تصادفی ET34، ET37 و پرایمر تصادفی OPM06 توانستند نوارهای مشترک بین ژنوم تریتیکاله (RR) و تریتی پایروم (EbEb) را تکثیر کنند. از 230 نوار تکثیر شده توسط پرایمرهای به کار رفته در این تحقیق، 2/2 درصد بین ژنوم تریتیکاله (RR) و تریتی پایروم (EbEb)، 8/16 درصد بین ژنوم تریتی پایروم (EbEb) و گندم مشترک بودند. همچنین 02/4 درصد از نشانگرهای RAPD، به ژنوم تریتی پایروم (EbEb) اختصاص یافتند. متوسط میزان تشابه ژنتیکی لاین های محتمل تریتیکاله، تریتی پایرم و علف شور ساحل 179/ 0، لاین های تریتی پایرم و ارقام اصلاح شده گندم 194/0 و ارقام اصلاح شده گندم و لاین های تریتیکاله 161/0 بود. این تحقیق همیولوژی زیاد ژنوم تریتی پایروم (EbEb) با ژنوم گندم، همیولوژی نسبی ژنوم تریتیکاله (RR) و تریتی پایروم (EbEb) و همچنین کارایی پرایمرهای تصادفی و نیمه تصادفی برای شناسایی قطعاتDNA یا کروماتین هیبرید های بین جنسی با گندم را تایید نمود.