فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 24 (زمستان 1397)
  • پیاپی 24 (زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/11/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد محسن زاده گل فزانی *، مریم پسندیده ارجمند، مجتبی کردرستمی، حبیباللهسمیع زاده لاهیجی، سید حسن حسنی کومله، محمدحسین رضادوست صفحات 1-13
    افزایش تولید رادیکال های فعال اکسیژن در سطح سلولی در شرایط سمیت ناشی از آهن یکی از مهم ترین عوامل محدودکننده تولید برنج در زمین های کشاورزی است. در این پژوهش، تغییرات میزان بیان نسبی ژن های سوپراکسید دیسموتاز (SOD) ، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX1) و مونودهیدروآسکوربات ردوکتاز (MDHR) در دو ژنوتیپ Pokkali (متحمل) و IR64 (حساس) برنج در سطوح 0 (شاهد) ، 100، 250، 400 و 500 میلی گرم در لیتر آهن (Fe-EDTA) در شرایط هیدروپونیک به مدت 2 هفته در مرحله چهار برگی بررسی شد. نتایج نشان داد بیان نسبی همه ژن های مورد بررسی در همه سطوح تنش در ژنوتیپ Pokkali بیش-تر از IR64 بود. با افزایش سطح تنش میزان بیان ژن SOD در IR64 افزایش و سپس کاهش یافت. همچنین با افزایش تنش میزان بیان ژن GPX1 در ژنوتیپ IR64 روندی صعودی و در ژنوتیپ Pokkali روندی نزولی داشت. بیان ژن MDHR در ژنوتیپ IR64 در ابتدا روند نزولی و سپس صعودی داشت. در حالی که بیان این ژن در ژنوتیپ Pokkali دارای روند کاهشی بود. به نظر می رسد که بیش بیانی نسبی ژن-های مورد بررسی در ژنوتیپ Pokkali نسبت به IR64 و همچنین تفاوت در روند تغییرات بیان ژن در سطوح مختلف تنش آهن می تواند از طریق کاهش میزان رادیکال های فعال اکسیژن اثر چشمگیری بر میزان مقاوت گیاه به سمیت ناشی از آهن داشته باشد.
    کلیدواژگان: هیدروپونیک، IR64، Oryza sativa، Pokkali
  • هادی کریم بیگی، فرهاد نظریان فیروزآبادی* ، صابر گل کاری، احمد اسماعیلی، مسعود علی رضایی صفحات 15-27
    هیستامین، یک آمین بیوژنیک مهم، توسط بسیاری از ارگانیسم ها تولید می شود و نقش های متنوعی در حیات و زندگی جانداران دارد. ذخیره هیستامین در غذا به خصوص در محصولات غذایی کنسرو شده مانند تن ماهی، سلامتی انسان ها را تهدید و به بدن فرد آسیب می رساند. دی آمین اکسیداز یا هیستامیناز، هیستامین موجود در بدن انسان را تجزیه و از اثرات مضر آن می کاهد. در این مطالعه cDNA کدکننده کامل یک آنزیم آمینواکسیداز، از نخود توده بومی گریت جداسازی شد و در پایگاه GenBank به شماره دسترسی Ku058599 ثبت گردید. به علاوه این توالی در یک پلاسمید بیانی همسانه سازی شد. cDNA جداسازی شده دارای یک ORF با طول bp2013، پروتئینی با 670 اسید آمینه و وزن مولکولی KDa 7/75 را تولید می کند. نتایج آنالیزهای هم ردیفی توالی چندگانه این پروتئین نشان داد که جایگاه های فعال و اسید آمینه های مهم در هیستامیناز باکتری ای کولای، نخود زراعی و نخود بومی گریت بسیار حفاظت شده هستند. بررسی های بیوانفورماتیکی نشان داد که هیستامیناز توده بومی گریت با هیستامیناز نخود موجود در پایگاه Genbank (CAA08855) در 4 اسید آمینه با هم اختلاف داشتند. نتایج حاصل از آنالیز فیلوژنتیکی هیستامینازهای موجودات مختلف نشان داد که هیستامیناز نخود توده بومی گریت با هیستامیناز های گیاهان و مخصوصا خانواده لگومینوزها با بوت استرپ 99% در یک گروه قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: هیستامیناز، جایگاه فعال، فیلوژنی، همسانه سازی، نخود
  • خزر ادریسی مریان، حبیب الله سمیع زاده ، سید حسن حسنی کومله، ناصر فرخی* صفحات 29-46
    سرما تنش مهمی است که تولید و پراکندگی جغرافیایی بسیاری از گیاهان زراعی از جمله کلزا به عنوان یک گیاه روغنی مهم را محدود می کند. در این مقاله عناصر سیس شناخته شده که تنظیم کننده پاسخ مولکولی گیاه به تنش سرما هستند، برای شناسایی ژن های دخیل در تحمل سرما استفاده شدند. از تعداد 62384 یونیژن از پایگاه داده Brassica Genome Gateway، تعداد 56 عدد ژن مسئول سرما شناسایی شدند. برای اعتبارسنجی ژن های شناسایی شده آنالیز پروموتر، هستی شناسی، هم بیانی، برهمکنش پروتئین-پروتئین و آنالیز بیان ژن به صورت پیش بینی محاسباتی انجام شد. نتایج حاکی از حضور عناصر سیس معمول پاسخ به سرما در ناحیه پروموتر تمامی ژن های شناسایی شده بود که در مسیرهای مختلف زیستی مانند چرخه کالوین، تنفس سلولی و مسیرهای انتقال پیام در بخش های مختلف سلول قرار داشتند. بررسی هم بیانی ژن های شناسایی شده، اثر متقابل ژن ها را با همبستگی بالای 64/0 نشان داد. بررسی پروموتر، شبکه برهمکنش پروتئین-پروتئین و بررسی فاکتورهای رونویسی دخیل در تنظیم رونویسی56 عدد ژن شناسایی شده و 98 عدد ژن هم بیان آن ها حاکی از سازوکار مولکولی و مسیرهای مشابه و مشترک پاسخ به تنش سرما در گیاه است و ژن های کاندید جهت بهره برداری در برنامه های اصلاحی و مهندسی ژنتیک کلزا را معرفی می کند.
    کلیدواژگان: آنالیز پروموتر، برهمکنش پروتئین-پروتئین، شبکه تنظیمی ژن های هم بیان، فاکتورهای رونویسی، هستی شناسی
  • سید جواد داورپناه*، مجید دانا، غلام رضا بخشی خانیکی، امیر عباس مختاریه صفحات 47-58
    لاکازها گروهی از گلیکوپروتئین‏ها با ویژگی پلیفنلاکسیدازی هستند که می توانند ترکیبات گوناگونی را اکسید نمایند. این گروه آنزیمی در گیاهان، قارچ ها، حشرات و باکتری ها بیان می شوند و دارای نقش های مهمی در فعالیت های زیستی و کاربردهای گوناگونی در صنایع غذایی، دارویی، نساجی و حتی نظامی می باشند. با توجه به ساختار این آنزیم و این که تشکیلات بیان پروتئین در گیاهان قادر به تولید کامل پروتئین ها ازجمله گلیکوپروتئین‏ها می باشند به جهت کاربرد در پالایش زیستی، سازه ای طراحی گردید که لاکاز II قارچی تحت کنترل پیشرانه باکتریایی ویژه بیان در ریشه مانوپین سنتاز و تشدیدکننده ترجمه Tobacco Etch Virus در گیاه توتون بیان شود. افزودن سیگنال پپتید اندوکیتیناز اسیدی Q توتون به ابتدای آنزیم باعث ترشح آن به فضای آپوپلاستی می شود. با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز، تراریختی گیاهان توتون توسط ژن لاکاز به وسیله آگروباکتریوم تایید گردید. نتایج نیمهکمی بیان ترانسکریپتومیک لاکاز در ریشه و برگ تراریخت‏های مفروض نشانگر بیان متمایز آن در ریشه و برگ بود که ناشی از کارکرد متمایز پیشرانه باکتریایی مانوپین سنتاز می باشد. نتیجه وسترن بلاتینگ تولید پروتئین بالغ در ریشه را تایید کرد. وجود این پروتئین به صورت تک سایز نشانه عملکرد صحیح سیگنال پپتید و ترشح آن به فضای آپوپلاستی در ریشه توتون می باشد. با توجه به کاربرد این گیاهان جهت استخراج آنزیم یا پالایش زیستی می توان تراریخت‏های موردنظر را بر اساس میزان پروتئین و فعالیت آنزیمی غربالگری و گزینش نمود.
    کلیدواژگان: تراریختی، ترشح توسط ریشه، توتون، لاکاز، مانوپین سنتاز
  • سمیرا بختیاری، حسین صبوری *، مهدی ملاشاهی حسین حسینی مقدم صفحات 59-70
    جو (L. vulgare Hordeum) یک گیاه مدل برای پژوهش های ژنتیکی و فیزیولوژیکی بوده و سازگاری بالایی به شرایط مختلف نشان می دهد. به منظور مکان یابی QTLهای ژنومی کنترل کننده صفات زراعی جو آزمایشی در سال زراعی 1396 - 1395 با 104 خانواده به همراه والدین آنها (بادیا و کویر) در مزرعه تحقیقاتی دانشکده گنبدکاووس در قالب طرح اگمنت اجرا گردید. بیوماس، وزن سنبله ، تعداد سنبله، طول سنبله ، عملکرد دانه، طول پدانکل، قطر ساقه، طول پرچم، عرض پرچم، وزن پرچم، تعداد دانه، وزن دانه، طول ریشک برای کلیه خانواده ها اندازه گیری شد. برای اشباع نقشه پیوستگی از 19 نشانگر ISSR (در مجموع93 آلل) در 7 گروه پیوستگی متعلق به 7 کروموزوم جو با سانتی مورگانی برابر با 5/617 و فاصله بین دو نشانگر مجاور برابر با 41/5 سانتی مورگان منتسب شد. برای صفات زراعی مورد بررسی در مجموع 21 جایگاه واجد QTL مکان یابی گردید. برای تعداد خوشه، پنج QTL روی کروموزوم های 3، 4، 5 و 7، برای طول سنبله دو QTLروی کروموزم های 4 و7، برای طول پدانکل در کروموزم 3، برای قطر ساقه دو QTL روی کروموزم های 1، 4، 6 و 7 برای طول پرچم با سه QTL روی کروموزم های 3 و4 و همچنین برای طول ریشک یک QTL بزرگ اثر ردیابی شد. QTLهای بزرگ اثر کنترل کننده صفات موردنظر و نشانگرهای پیوسته با آنها می توانند در برنامه های انتخاب به کمک نشانگر مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: جو، صفات زراعی، QTL، SSR، ISSR
  • محمدرضا نقوی، معروف خلیلی * صفحات 71-93
    به منظور بررسی مکانسیم تحمل به تنش شوری در ارقام گندم، آزمایشی فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار در محیط گلخانه انجام شد. عوامل این آزمایش شامل تنش شوری از نوع کلریدسدیم در چهار سطح صفر (شاهد) ، 100، 200 و 300 میلی مول و دو رقم گندم نیک نژاد و پیشتاز بترتیب بعنوان نماینده ای از ارقام متحمل و حساس بودند. نمونه های برگی، دو هفته پس از اعمال تنش شوری تهیه شدند. سپس استخراج پروتئین از بافت برگی صورت گرفت و الکتروفورز دوبعدی در گیاهان شاهد و تحت تیمارهای تنش شوری انجام شد. مقایسه نتایج تجزیه پروتئوم در سطوح تنش نشان داد که تعداد 15 لکه پروتئینی تکرارپذیر با تغییر بیان متفاوت بین دو رقم متحمل و حساس مشترک بوده و تعداد پنج لکه پروتئینی منحصر به هر رقم متحمل و حساس تحت تنش تغییر بیان معنی دار داشتند. لکه های پروتئینی با استفاده از طیف سنجی جرمی شناسایی شدند و نتایج نشان داد که پروتئین های مشترک شناسایی شده بیشتر در گروه های عملکردی شامل دفاع آنتی اکسیدانی و چرخه کالوین طبقه بندی شدند. در حالی که سایر پروتئین ها در هر رقم بیشتر در فعالیت آنتی-اکسیدانی نقش داشتند. در مجموع نتایج نشان داد که بین دو رقم مورد مطالعه از لحاظ پاسخ مورفو-فیزیولوژیکی به تنش شوری تفاوت معنی دار وجود دارد و رقم متحمل نیک نژاد پاسخ پروتئینی مناسبتری تحت تنش نشان می دهد.
    کلیدواژگان: پروتئین های پاسخ دهنده به تنش، تجزیه پروتئوم، تحمل تنش شوری، گندم
|
  • Mohammad Mohsenzadeh Golfazani*, Maryam Pasandideh arjmand, Mojtaba Kordrostami, Habibollah Samizadeh Lahiji, Hassan Hassani kumleh, Mohammad Hossein Rezadoost Pages 1-13
    Increasing of reactive oxygen species (ROS) under iron toxicity is considered as one of the major constraints to rice production. In this study the alterations of SOD, GPX1 and MDHR expression level in two genotypes of rice, Pokkali (as tolerant) and IR64 (as sensitive) were monitored under different concentrations of iron levels [(0) (nonstress)], 100, 250, 400 and 500 mg/lit-1Fe-EDTA). The treatments were done when the plants were at 4-leaf stage and lasted for two weeks. Results showed that the expression levels of genes in Pokkali were higher than IR64. The expression level of SOD in IR64, increased at iron concentration increased, while it decreased at higher Fe-level. The expression level of GPX1 was increased in IR64, but decreased in Pokkali. The expression level of MDHR in IR64 was decreased at early stage of Fe-treatment, but then increased. Inversely, in Pokkali MDHR expression reduced constantly under Fe stress. Overall, the relative over expression of genes in Pokkali and presence of different expression levels of them between different concentrations of Fe in tolerant and sensitive genotypes indicate that the gene could remarkably effect on the tolerant level of pokkali by reducing ROS production under Fe-toxicity.
    Keywords: Hydroponic, IR64, Oryza sativa, Pokkali
  • Hadi Karimbeigi, Farhad Nazarian Firouzabadi*, Saber Golkari, Ahmad Ismaili, Masoud Alirezaei Pages 15-27
    Histamine, an important biogenic amine, is produced by many organisms and play a diverse role in living organisms. Many micro-organisms synthesis and stored histamine in food, especially in canned food products, posing health threat to human. Diamine oxidase or histaminase catalysis histamine in healthy individuals and reduces its harmful side effects. In this study, a full-length cDNA encoding an amine oxidase was isolated from a chickpea (Cicer arietinum) landrace (grit), deposited in Genbank database (KU058599) and cloned in a binary expression vector. The cloned cDNA had an ORF with 2013 bp length encoding a protein with 670 amino acids and a molecular mass of 75.7 KDa. Multiple sequence alignments analysis showed that the active site and important amino acids are highly conserved in E.coli, pea and grit histaminases. Bioinformatics analysis revealed differences in 4 amino acids between grit histaminase and that of GenBank deposited Cicer arietinum amine oxidase (CAA08855). Phylogenetic analysis grouped grit histaminase (KU058599) with plant, especially legume histaminases with 99% bootstrapping.
    Keywords: Histaminase, Active site, Phylogeny, Cloning, Chickpea
  • Khazar Edrisi Maryan, Habibollah Samizadeh Lahiji, Hassan Hasani Komeleh, * Naser Farrokhi Pages 29-46
    Low temperature is an important abiotic stress limiting the production and geographical dispersion of many crops, including rapeseed, as an important oil crop. In this study, known cis-elements regulating molecular responses of plant to cold stress were used to identify genes involved in cold tolerance. From 62,384 Unigenes from Brassica Genome Gateway, 56 cold responsive genes were identified. Promoter analysis, gene ontology enrichment, co-occurrence, protein- protein interaction and in silico gene expression analysis were performed to validate the results of gene identification. The results showed known cis-element appearance in promoter region of all identified genes which involved in different biological pathways such as Calvin cycle, respiration and signal transduction in different cell parts. Co-occurrence study of identified genes illustrated mutual connections of genes with correlations above 0.64. Promoter analysis, PPI network and investigating transcription factors involved in transcription regulation of 56 identified genes and 98 co-expressed genes indicated the molecular mechanisms and similar pathways of plant response to cold and introduce candidate genes to be used in breeding and genetic engineering programs.
    Keywords: Co-expressed regulatory network, Gene Ontology, Promoter analysis, Protein-protein interaction, Transcription factors
  • Seyed Javad Davarpanah*, Majid Dana, Gholamreza Bakhshi Khaniki, Amir Abbas Mokhtarieh Pages 47-58
    Laccases are a group of glycoproteins which can oxidize a wide range of compounds with various biological activities and industrial applications in food and beverage, pharmaceutical, textile, and even military-related industries. Regarding this enzyme structure and the ability of plant protein production machinery for protein glycosylation, a construct consisting of fungal laccaseII under control of root-specific mannopine synthase promoter and tobacco etch virus translation enhancer was designed for tobacco transformation to be used in phytoremediation. N-terminal addition of acidic tobacco endochitinase Q to Laccase directs its apoplastic secretion. Putative laccase agrobacterium-mediated transformants were confirmed using polymerase chain reaction. Semi-quantitative PCR of roots and leaves of putative transformants showed differential expression of the laccase gene at the transcriptomic level resulting from the differential function of bacterial mannopine synthase promoter. Western blotting results confirmed production of mature protein in roots which also confirms the correct function of signal peptide and secretion of this enzyme into the apoplastic space of roots. Regarding their application for protein production or phytoremediation transgenics of interest should be screened based on protein concentration and enzyme activity.
    Keywords: Laccase, Mannopine synthase, Rhizosecretion, Tobacco, Transformation
  • Samira Bakhtiari, Hossein Sabouri*, Mehdi Mollashahi, hossein hossein moghaddam Pages 59-70
    Barley (Hordeum vulgare L.) is a model plant for genetical and physiological studies and has a high adaptability to different conditions. In order to locate QTL, the genomic areas controlling barley agronomic traits under experimental conditions were conducted in 104 families with their parents (Badia and Kavir) in the Research Farm of Gonbad-e-Kavous College in 2013-2014. Agronomic traits such as biomass, spike weight, spike number, spike length, grain yield, peduncle length, stem diameter, flag leaf length, flag leaf width, flag leaf weight, grain numbers, grain weight, and awn length for all families were measured. For the saturation of map, 19 (93 alleles), the ISSR marker used that assigned to 7 groups of attachment to 7 chromosomes with a genome length of 617.5 cM and the average between markers equal to 5.41 cM Morgan. A total of 21 locations with QTL were identified for the agronomic traits. Thirteen major effect QTLs that controlled a large proportion of phenotypic variation were identified. Major QTLs The effects of controlling the desired attributes and their linked markers can be used in selection programs using the marker.
    Keywords: Barley, Agronomic traits, QTL, SSR markers, ISSR markers
  • Mohammad Reza Naghavi, Marouf Khalili* Pages 71-93
    In order to investigate the mechanism of tolerance to salt stress in wheat, a factorial experiment basis of completely randomized design with four replications in greenhouse media were conducted. The factors of this experiment were included salinity of sodium chloride in four levels of zero (control), 100, 200 and 300 mM and two wheat cultivars namely Niknejhad and Pishtaz as a representative of tolerant and susceptible cultivars, respectively. Leaf samples were prepared two weeks after the starting of salt stress. Then, extraction of protein from leaf tissue was done and two-dimensional electrophoresis in control plants and under salt stress plants were carried out. The results of proteome analysis revealed that 15 replicated protein spots with different expression variations were common between two tolerant and susceptible cultivars, and five protein spots of unique to each tolerant and susceptible cultivar, had significantly expression variations under stress. Protein spots were detected by mass spectrometry and the results showed that more number from commonly detected proteins were classified in functional groups including antioxidant defense and Calvin cycle, while other proteins in each cultivar had more roles in antioxidant activity. Overall, the results showed that there was a significant difference between two cultivars in terms of morpho-physiological response to salt stress, and the Niknejhad cultivar showed a better protein response under stress.
    Keywords: Proteome analysis, responsive proteins to stress, tolerance of salt stress, wheat