فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - سال نهم شماره 4 (پیاپی 26، تابستان 1398)
  • سال نهم شماره 4 (پیاپی 26، تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/05/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • آیدا درشته، علیرضا ترنگ* صفحات 1-18
    برنج مهم ترین منبع غذایی بیش از نیمی از جمعیت جهان است. برنج هاشمی در حال حاضر در استان گیلان بیشترین میزان سطح زیر کشت را داشته و از لحاظ کیفیت پخت و مشتری پسندی بهتر از سایر ارقام می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی موجود در 20 توده محلی برنج هاشمی به همراه ارقام شاهد گوهر و هاشمی (معرفی شده توسط موسسه تحقیقات برنج کشور)، از 21 نشانگر ریز ماهواره، صفات مورفولوژیک و کیفیت دانه استفاده شد. نتایج نشان داد که تمامی صفات مورد مطالعه دارای اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد بودند. تجزیه خوشه ای با کمک نرم افزار R، ژنوتیپ های مورد مطالعه را به 4 گروه تقسیم کرد. بر اساس اطلاعات حاصل از نشانگرها در مجموع 96 آلل چند شکل با میانگین 57/4 آلل به ازای هر جفت آغازگر تکثیر شد. کمترین تعداد مربوط به نشانگر RM249 با 3 آلل و بیشترین آن به ترتیب مربوط به نشانگر های RM19 و RM1109 با 6 آلل بود. میانگین تعداد آلل موثر 97/3 بود که RM249 با داشتن مقدار 25/2 کمترین و نشانگرهای RM413 و RM1109 با داشتن مقادیر 65/5 و 21/5 بیشترین مقادیر را دارا بودند. میانگین محتوای اطلاعات چند شکل (PIC) بدست آمده برای نشانگرهای ریز ماهواره، 69/0 بود. در تجزیه ی خوشه ای با ضریب تشابه جاکارد بر اساس نشانگرهای ریزماهواره، ژنوتیپ ها در 4 کلاستر طبقه بندی شدند. در مجموع نتایج تجزیه خوشه ای صفات مورفولوژیک و نشانگرهای ریزماهواره با هم مطابقت خوبی داشتند و توانستند افراد را بر اساس منشا جغرافیایی خود گروه بندی نمایند. وجود تنوع ژنتیکی در توده های محلی برنج هاشمی، امکان خالص سازی و گزینش لاین های برتر، حفظ و استفاده از ژنوتیپ های مختلف را در برنامه های اصلاحی فراهم می کند.
    کلیدواژگان: برنج هاشمی، ریز ماهواره، تجزیه ی خوشه ای
  • محسن حسینی، عباس سعیدی* صفحات 19-36
    محتوای پلی آمین های درون سلولی نه تنها توسط بیوسنتز و انتقال بلکه توسط کاتابولیسم آن ها به وسیله پلی آمین اکسیدازهای (PAO) وابسته به فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) تنظیم می شود. نتایج حاصل از مطالعات مختلف در مورد پروتئین های PAO در فرایندهای مختلف نموی و پاسخ به تنش های محیطی تایید کننده اهمیت این پروتئین در زندگی گیاهی می باشد، با این حال مطالعه جامعی در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی وجود ندارد. در این مطالعه آنالیزهای بیوانفورماتیکی به منظور درک بهتر روابط فیلوژنتیکی و ساختاری بر روی 58 توالی پروتئینی PAO از 15 گونه مختلف گیاهی انجام شد. کلاسترهای چندگانه با دو برابر شدگی ژنی هم در گونه های تک لپه ای و هم در گونه های دو لپه ای شناسایی شد. بر اساس موتیف های حفاظت شده به دست آمده توسط ابزارهای MEME و MAST، چهار موتیف در بیشتر گونه های گیاهی یکسان بودند. آنالیزهای ساختاری بر روی PAOs مربوط به Oryza sativa و Arabidopsis thaliana به عنوان نماینده گیاهان تک لپه ای و دو لپه ای که اطلاعات ساختاری آن ها در دسترس نبود، انجام شد. آنالیز ساختار دوم نشان داد که مارپیچ آلفا در میان عناصر ساختار دوم غالب بوده و پس از آن به ترتیب راندوم کویل، صفحات بتا و دور بتا برای تمامی توالی ها دارای بیشترین مقدار بود. پیش بینی ساختار سوم توسط سرور SWISS-MODEL انجام شد. ساختمان این توالی ها دارای دو دومین مشترک بود. این اولین مطالعه در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی است و این نتایج ممکن است مبنای نظری برای مطالعات آتی در مورد جزئیات ساختمانی و عملکردی PAOs گیاهی فراهم کند.
    کلیدواژگان: آنالیزهای بیوانفورماتیکی، پلی آمین، پلی آمین اکسیداز، فیلوژنتیک
  • بهاره قاسمی، حسین صبوری*، حسین حسینی مقدم، عباس بیابانی، محمدجواد شیخ زاده صفحات 37-49
    تنوع ژنتیکی به منظور اصلاح گیاهان زراعی و ارتقای سطح مدیریت منابع ژنتیکی از اهمیت زیادی در برنامه های اصلاحی برخوردار است. به منظور مطالعه تنوع ژنتیکی 102 ژنوتیپ مختلف برنج بر اساس صفات گیاهچه ای و آزمایش های مولکولی، آزمایشی در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. صفاتی نظیر طول ساقه ، طول ریشه، طول بزرگ ترین برگ، عرض بزرگ ترین برگ، تعداد ریشه ، وزن تر ساقه، وزن تر ریشه و حجم کل ریشه مورد بررسی قرار گرفته و سپس، وزن خشک ساقه و وزن خشک ریشه پس از قرار گیری در آون اندازه گیری شدند. میانگین محتوای اطلاعات چند شکل، 271/0 برآورد شد که نشانگر های RM1029 با 175/0 کم ترین و RM216 با 435/0 بیش ترین محتوای اطلاعات چند شکل را نشان دادند. نتایج تجزیه ارتباط بین نشانگرها و صفات مورد بررسی در شرایط نرمال نشان دادند که آلل RM60B برای صفت طول ریشه ، آلل RM127A برای صفت تعداد ریشه ، آللRM231G برای صفت وزن تر ساقه درصد بالایی از تنوع فنوتیپی را توجیه نمودند. در شرایط تنش شوری آلل RM129H برای صفت طول ساقه، آللRM12091B برای صفت تعداد ریشه ، آلل RM263G برای صفت وزن تر ساقه ، آلل RM127C برای صفت عرض بزرگ ترین برگ درصد بیش تری از تنوع فنوتیپی را توجیه نمودند و به عنوان نشانگر های مهم شناسایی شدند. از نتایج این آزمایش می توان در برنامه های به نژادی برنج استفاده نمود.
    کلیدواژگان: برنج، شوری، نشانگر، تجزیه ارتباط
  • امید سفالیان*، فاطمه اجری، عاطفه صبوری، علی اصغری، سمیرا حسنیان صفحات 51-64
    یکی از روش هایی که می تواند میزان اعتبار نشانگرهای شناسایی شده را ارزیابی کند، بررسی هم خوانی گروه بندی افراد برپایه نشانگر های مولکولی و داده های فنوتیپی به دست آمده از آزمایش در شرایط عادی و تنش خشکی است. این پژوهش به منظور بررسی وجود ارتباط احتمالی بین نشانگر SSR و شاخص های تحمل به تنش خشکی در ژنوتیپ های مورد نظر و همچنین گروه بندی ژنوتیپ ها بر اساس این نشانگر SSR و شاخص های تحمل به تنش خشکی با 40 ژنوتیپ برنج در دو محیط تنش و بدون تنش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به همراه 26 نشانگر ریزماهواره مرتبط با تحمل به تنش خشکی اجرا شد. در مجموع، 128 آلل چندشکل با میانگین 92/4 آلل به ازای هر جایگاه نشانگری تکثیر شد. بالاترین میزان PIC مربوط به نشانگر RM5672 (829/0) و کم ترین آن مربوط به نشانگر RM523(047/0) بود. تحلیل همبستگی بین عملکرد و شاخص های تحمل به تنش در دو شرایط تنش و بدون تنش، شاخص های تحمل به تنش (STI)، میانگین هندسی بهره وری (GMP)، شاخص میانگین عملکرد (MP) و شاخص عملکرد (YI) را به عنوان شاخص برتر در شناسایی ژنوتیپ های متحمل و حساس معرفی کرد. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های برنج مورد مطالعه به روش Ward براساس شاخص های تحمل به خشکی، آن ها را به سه گروه متحمل نیمه متحمل و حساس تقسیم کرد. با توجه به این که ژنوتیپ های گروه دوم از لحاظ شاخص های فوق، دارای ارزش بالاتر از میانگین کل بودند، به عنوان ژنوتیپ های متحمل معرفی شدند که اغلب شامل ژنوتیپ های آپلند و یک ژنوتیپ هاشمی بودند. گروه اول نیمه متحمل و گروه سوم حساس شناخته شدند. تجزیه خوشه ای برپایه نشانگر های ریزماهواره نیز ژنوتیپ ها را به دو گروه تقسیم کرد. مقایسه این دو نوع گروه بندی بیانگر همخوانی شایان توجهی بین آن ها بود، طوری که در هر دو گروه بندی ژنوتیپ هاشمی قرابت نزدیکی با ژنوتیپ های آپلند نشان داد و همراه آن ها در یک گروه قرار گرفت.
    کلیدواژگان: برنج، تجزیه خوشه ای، کمبود آب، نشانگرSSR
  • زهرا رضالو، سمیرا شهبازی*، حامد عسکری صفحات 65-79
    بیماری مرگ گیاهچه یکی از بیماری های عمده Phaseolus vulgaris در نقاط مختلف کشور است. به دلیل خاک زاد بودن عوامل مرگ گیاهچه، استفاده از سموم شیمیایی نتیجه رضایت بخشی به بار نمی آورد، به همین جهت در سال های اخیر توجه زیادی به مهار زیستی به خصوص با استفاده از قارچ تریکودرما شده است. یکی از مکانیسم های تریکودرما، تحریک سیستم دفاعی گیاه است. در تحقیق حاضر از پنج گونه تریکودرما (هارزیانوم، ویریده، وارینس، اتروویریده و کنینجی) برای مقاومت در گیاه لوبیا (Phaseolus vulgaris) علیه Rhizoctonia solani استفاده شد. برای بررسی تاثیر القای جهش در ژنوم تریکودرما در میزان القای مقاومت در گیاه، از هر گونه موتانت برتر آن نیز برای تیمار گیاهان استفاده شد. آزمایش ها در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار انجام شدند. عملکرد، غلظت مالون دی الدهید، پرولین، کلروفیل a، b و کارتنوئیدها و پروتئین گیاهان تحت تیمار در گلخانه ارزیابی شد. داده ها نشان دادند، موتانت های این گونه های تریکودرما توانایی بیوکنترل بیماری بالاتری از والد همان گونه ها دارند که قدرت رقابت قارچ کش زیستی تهیه شده از موتانت ها را در مقایسه با قارچکش زیستی گونه های والد یا سموم شیمیایی بالاتر برد. میزان پروتئین محلول، فعالیت آنزیم ها و کلروفیل a، b و کارتنوئید در تیمارهای تریکودرما در مقایسه با شاهد تلقیح شده با بیمارگر افزایش یافت. در مجموع نتایج این آزمایش ها نشان داد، فرمولاسیون های پوشش بذر با قارچ های تریکودرمای موتانت و والد نسبت به سایر فرمولاسیون ها در کنترل بیماری مرگ گیاهچه و القای مقاومت در لوبیا دارای کارایی بهتری هستند.
    کلیدواژگان: تریکودرما، رایزوکتونیا سولانی، Phaseolus vulgaris، مقاومت القایی
  • حمزه حمزه، علی اصغری*، ابوالقاسم محمدی، امید سفالیان، سلیمان محمدی، مجتبی نورآئین، معروف خلیلی صفحات 81-91
    به منظور مکان یابی QTLهای افزایشی و اپیستاتیک و اثر متقابل آنها با محیط برای صفات مرتبط با خصوصیات سنبله، 148لاین اینبرد نوترکیب گندم همراه با والدین YecoraRojo و No. 49 در دو ایستگاه تحقیقات کشاورزی میاندوآب و مهاباد در شرایط نرمال و تنش کم آبی انتهای فصل طی دو سال زراعی 1394 و 1393 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نقشه پیوستگی مورد استفاده شامل 177 نشانگر ریز ماهواره و 51 نشانگر رتروترانسپوزون بود. برای تجزیه QTL از نرم افزار QTL Network. 2 استفاده شد. در بررسی حاضر بیشترین مقدار وراثت پذیری عمومی (31/58 درصد) و خصوصی (15/29 درصد) برای تعداد سنبلچه در سنبله و کمترین مقدار وراثت پذیری عمومی (28/51 درصد) و خصوصی (64/25 درصد) برای طول سنبله در شرایط نرمال مشاهده شد. نتایج تجزیه QTL نشان داد در شرایط نرمال رطوبتی یک QTL (54/1 درصد=R2A)، یک اثر متقابل QTL در محیط (40/4 درصد=R2AE)، دو اثر اپیستازی QTL× QTL (4/0-44/0 درصد=R2AA) و 6 اثر متقابل QTL× QTL در محیط (24/8-7/9 درصد=R2AAE) مشاهده شد. در شرایط تنش کم-آبی، یک اپیستازی QTL× QTL (4 درصد=R2AA) و سه اثر QTL× QTL در محیط (98/6=R2AAE) مکان یابی شد، در مجموع دو شرایط نیز یکQTL (78/0 درصد =R2A)، یک اثر متقابل QTL با محیط (15/5 درصد=R2AE)، 10 اپیستازی QTL× QTL (02/0-9/7 درصد=R2AA) و 14 اثر QTL×QTL در محیط (86/0-92/8 درصد=R2AAE) معنی دار بودند. در این تحقیق تعداد QTL های شناسایی شده برای خصوصیات مرتبط با سنبله گندم بسیار کم بودند که می تواند به دلیل تعداد بالای QTL با اثرهای کم و همچنین اثرات محیطی باشد.
    کلیدواژگان: اپیستازی، سنبله، نشانگر، گندم، رتروترانسپوزون
|
  • Ayda Dorreshte, Alireza Tarang * Pages 1-18
    Rice is the most important source of food for more than half of the world's population. Currently, Hashemi rice has the highest area under rice in Guilan province and is better than other varieties in terms of cooking quality and customer satisfaction. In this study, for the study the genetic diversity of 20 Hashemi cultivars genotypes and two varieties as control (Hashemi and gowhar- introduced by the Rice Research Institute of Iran), 21 polymorphic markers, morphological traits and grain quality were used. The results showed that all of studied traits had a significant difference at 1% level. The cluster analysis with the help of software R divided the studied genotypes into four groups. Based on the data from 21 markers, in total, 96 alleles were detected with the average of 4.57 alleles per locus. The highest number of alleles was observed in markers RM19 and RM1109 with 6 alleles and minimum number of alleles in marker RM249 with 3 alleles. The average number of effective alleles was 3.97. The RM249 had the lowest value of 2.25 and the RM413 and RM1109 markers had the highest values of 5.65 and 5.21, respectively. The average value of polymorphic information content (PIC) was 0.69 for SSR markers. Based on cluster analysis by using Jaccard coefficient and UPGMA method on the SSR markers, the genotypes were grouped in 4 clusters. In general, the results of cluster analysis of morphological traits and microsatellite markers were in good agreement and they could group individuals based on their geographical origin. Understanding the genetic diversity can further help to breeders in their breeding programs, especially in purification the best genotypes and preserving these genotypes in Iran's rice gene bank.
    Keywords: Hashemi rice cultivar, Cluster analysis, Microsatellite
  • Mohsen Hosseini, Abbas Saidi * Pages 19-36
    Intracellular polyamine contents are regulated not only by biosynthesis and transport but also by catabolism through FAD dependent polyamine oxidases (PAOs). The results of various studies on PAO proteins in developmental processes and response to environmental stresses confirm the importance of this protein in plant life; however, there is no comprehensive study of phylogenetic and structural relationships of plant PAOs. In the present study, to better understand phylogenetic and structural relationships of PAO proteins, bioinformatics analyses were performed on 58 PAO protein sequences of 15 different plant species. Multiple clusters with gene duplications were identified in both dicot and monocot-species. According to the conserved motifs obtained by MEME and MAST tools, four motifs were similar in most plant species. As there is no structural information available on PAOs, structural analyses were carried out on PAOs from Oryza sativa and Arabidopsis thaliana as representative of monocot and dicot plants, respectively. Secondary structure analysis revealed that alpha helix dominated among secondary structure elements followed by random coils, extended strand and beta turns for all sequences. Tertiary structures were predicted with SWISS-MODEL server. The best templates with high similarity that their structure determined by experimental methods were selected. To our knowledge, this is the first report of phylogenetic and structural relationships of plant PAOs. Our results may provide a theoretical basis for future studies of functional and structural details of plants PAOs.
    Keywords: Bioinformatics analysis, Phylogenetic, Polyamine, Polyamine oxidases
  • Bahareh Ghasemi, Hossein Sabouri *, Hossein Hossein Moghaddam, Abbas Biabani, Mohamad Javad Sheikhzadeh Pages 37-49
    Genetic diversity is of great importance for breeding programs. In order to study the genetic diversity of 102 different rice genotypes based on seedling traits and molecular experiments, an experiment was conducted in a Completely Randomized Design with three replications. The studied traits including Plumule length, radicle length, length of the largest leaf, width of the largest leaf, number of root, fresh shoot weight, fresh weight of root and root volume, and dry weight of shoot, dry weight of root were measured. The average of the Polymorphic of information content (PIC) was estimated to be 0.2716, indicating RM1029 with the of least 0.175 and the RM216 with the highest of 0.435 (PIC). The results of Association analysis between microsatellite marker and seeding traits at normal condition indicated that the RM60B allele for root length, RM127A allele for root, RM231G allele for the fresh weight of the stem explained high percentage of variations. In saline condition, RM129H allele for stem length trait, RM12091 B allele for root attribute, RM263G allele for stem fresh weight, RM127C allele for width of largest leaf explained high percentage of phenotypic variations and were identified as important markers. The results of this experiment can be used in breeding programs.
    Keywords: rice, Salinity, Marker, Association Analysis
  • Omid Sofalian *, Fatemeh Ajri, Atefeh Sabouri, Ali Asghari, Samira Hasanian Pages 51-64
    One way to assessing the validity of recognized markers is studing the consistency of case grouping based on molecular markers and phenotypic data obtained from the normal and drought stress conditions. In this study in order to assessing probable relationship between SSR molecular markers and drought tolerance indices in studding genotypes and grouping these genotypes based on SSR molecular markers and tolerance indices, 40 rice genotypes was used based on randomized complete block design with three replications in both normal and stress conditions. In addition, 26 microsattelite markers in relation with drought tolerance were used. Our results showed that 128 polymorphic alleles with 4.92 mean allele for each marker locus were amplified. The highest PIC value related to RM5672 (0.829) and the least related to RM523 (0.047). The corelation analysis between yield and tolerance indices in both two conditions confirmed that four indices; mean productivity (MP), geometric mean productivity (GMP), stress tolerance index (STI) and yield index (YI) were the best indices for sensitive and tolerant genotype discrimination. Grouping of genotypes based on cluster analysis using WARD method divided all of studding genotypes into three groups including tolerant, semi tolerant and sensitive. Considering the higher values of second group than the mean of the above indicators, they were introduced as tolerant genotypes, which often included upland genotypes and a Hashemi genotype. Based on our results thre firs group represent semi tolerant genotypes ant the third group represents sensitive genotypes. The cluster analysis based on microsatellite markers also divided genotypes into two groups. Comparison of these two types of grouping showed a significant correlation between them, so that in both groups the Hashemi genotype showed close proximity to the upland genotypes and was associated with them in one group.
    Keywords: Cluster analysis, rice, principle component analysis, water deficient, SSR marker
  • Zahra Rezaloo, Samira Shahbazi *, Hamed Askari Pages 65-79
    Damping-off is one of the major diseases of Phaseolus vulgaris in different parts of the country. Because damping-off agents are soil-borne, the use of chemical methods had not satisfactory results, therefore, in recent years much attention has been paid to the biological struggle, especially the use of Trichoderma fungi. One of the Trichoderma mechanism is the induction of the plant's defense system. In this research, five spices of Trichoderma harzaianum, T. viride, T. Konigi, T. atroviride, T. virense were used to induce resistance of bean plant (Phaseolus vulgaris) against Rhizoctonia solani. In order to investigate the effect of mutation induction in the Trichoderma genome on the rate of plant resistance induction, five superior mutants (from each Trichoderma spices) were used for treatment of plants. The experiments were carried out in a completely randomized design with four replications. Yield, malondialdehyde, proline, chlorophyll a and b, carotenoids and protein concentration in treated plants in greenhouse condition were evaluated. The data from the evaluations showed that the mutants of these Trichoderma species decrease the diseases incidence more than the same wild type Trichoderma species, which lead to increase the bio control potential of mutant based bio-fungicides in competitive with wild type based or chemical compounds. The amount of soluble protein, enzymes activity, chlorophyll a and b and carotenoids increased in Trichoderma treatments compared to control (pathogen treatment). The results of these experiments showed that seed coating formulations (mutant and wild) had better efficiency than other formulations for controlling damping-off disease and resistance induction in bean plant.
    Keywords: Trichoderma, Rhizoctonia solani, Induced Resistance, Phaseolus vulgaris
  • Hamze Hamze, Ali Asghari *, Seyed Abulghasem Mohammadi, Omid Sofalian, Soleyiman Mohammadi, Mojtaba Nouraein, Marouf Khalili Pages 81-91
    In order to mapping additive and epistatic QTL and their interaction with environment for traits related to spike characteristics using a RILs population of wheat, comprising 148 recombinant inbred lines derived from a cross between two winter wheat cultivars, ‘YecoraRojo’ and ‘No. 49’, was evaluated in two locations in Iran (Miandoab and Mahabad) during 2014-2016. A linkage map including 177 microsatellite and 51 retrotransposon markers was used in this study. Quantitative trait loci (QTL) were determined using QTL Network 2.0 software based on the CIM and mixed-linear method. In the present study, the highest broad (58.31%) and narrow-sense (29.15%) heritability was measured for spikelet number per spike and the lowest broad (51.28%) and narrow-sense (25.64%) heritability was detected for spike length. Results of QTL analysis showed that in normal condition, one QTL (R2A= 1.54%), one QTL×E (R2AE= 4.40%), 2 additive × additive epistatic effects (R2AA= 0.44- 0.4%) and 6 QTL × QTL×E interactions (R2AAE= 8.24-9.7%) were significant. In water deficit condition, 1 additive × additive interactions (R2AA= 4%) and 3 QTL × QTL × E interactions (R2AAE= 6.98%) were identified. In average of two conditions, two QTL (R2A= 0.78%), 1 QTL×E (R2AE= 5.15%), 10 additive × additive epistatic effects (R2AA= 0.02-7.9%) and 14 QTL × QTL × E interactions (R2AAE= 0.86-8.92%), were significant which can be due to the high number of QTLs with low effects and also environmental effects.
    Keywords: Epistatic, Marker, Retrotransposon, Spike, Wheat