فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 27 (پاییز 1398)
  • پیاپی 27 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سمانه باقری، براتعلی فاخری، علی محمد احدی*، عباسعلی امام جمعه صفحات 1-13

    ویروس موزاییک نواری گندم از مهم ترین آلودگی های گندم محسوب می شود که شیوع آن در ایران نیز رو به افزایش است. پروتئین NIa یکی از انواع پروتئین های حیاتی موجود در این ویروس است که دارای وظایف مهمی در همانندسازی، تکثیر و هضم پروتئولیتیک پلی پروتئین ویروسی می باشد. با توجه به نقش حیاتی پروتئین NIa در آلودگی ویروسی، هدف از مطالعه حاضر جداسازی، تعیین توالی و بررسی دقیق ساختار دوم و سوم این پروتئین بود. همچنین، آمینواسیدهای موجود در جایگاه فعال پروتئین NIa که می توانند به عنوان هدفی جهت طراحی و توسعه عوامل ضد ویروسی جدید استفاده شوند، مورد بررسی قرار گرفتند. در این مطالعه، توالی ژنی کد کننده پروتئین NIa از ویروس موزاییک نواری گندم (WSMV) ایزوله میمه، جداسازی و پس از همسانه سازی در ناقل پروکاریوتی pEST، تعیین توالی شد. توالی نوکلئوتیدی حاصل در پایگاه اطلاعاتی NCBI با شماره دسترسی MK335432 ثبت گردید. بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی پروتئین NIa نشان داد که این پروتئین دارای 426 آمینواسید، وزن مولکولی 8/48 kD و نقطه ایزوالکتریک برابر با 81/8 می باشد. بررسی ساختار دوم پروتئین NIa نشان داد که 29/53% از ساختار آن از لوپ های نامنظم تشکیل شده است، که این امر توجیهی برای وجود بی نظمی در ساختار این پروتئین بود. نتایج حاصل از بررسی جایگاه فعال پروتئین NIa براساس هم ردیفی توالی های همولوگ و همچنین ساختار سه بعدی پروتئین نشان داد که این جایگاه بسیار حفاظت شده و شامل سه آمینواسید هیستیدین، آسپارتیک اسید و سیستئین بود.

    کلیدواژگان: آلودگی ویروسی، پروتئین NIa، جایگاه فعال، گندم، همسانه سازی
  • رسول واحدی، محمد محسن زاده گلفزانی*، مریم پسندیده ارجمند، حبیب الله سمیع زاده لاهیجی صفحات 15-28
    سمیت آهن سبب افزایش تولید رادیکال های آزاد، تنش اکسیداتیو و کاهش شدید عملکرد برنج می شود. یکی از پاسخ های گیاه برای تنظیم شرایط فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی به تنش ها، تغییر در محتوای آنتی اکسیدان است. در این پژوهش اثر پنج تیمار آهن (FeEDTA) (صفر، 100، 250، 400 و 500 میلی گرم در لیتر) بر بیان نسبی ژن های گلوتاردوکسین (GRX)، تیوردوکسین (TRX)، پروکسی ردوکسین (PRX) و کاتالاز (CAT) با استفاده از تکنیک Real time-PCR در دو ژنوتیپ Pokkali (متحمل) و IR64 (حساس) برنج در شرایط هیدروپونیک محلول یوشیدا مطالعه شد. نتایج نشان داد میزان بیان نسبی ژن CAT در سطوح مختلف تنش در ژنوتیپ Pokkali بیش تر از IR64 بود. میزان بیان نسبی ژن PRX در ژنوتیپ IR64 در تمامی سطوح تنش تقریبا مشابه بود. با افزایش سطح تنش میزان بیان نسبی ژن TRX در ژنوتیپ Pokkali تفاوت معناداری نداشت. بیان نسبی ژن GRX در ژنوتیپ Pokkali در اکثرسطوح تنش بیش تر از IR64 بود. اعمال سطوح کم تنش سبب افزایش بیان CAT، GRX و TRX در ژنوتیپ IR64 شد، اما با افزایش سطح تنش تفاوت معناداری در بیان ژن ها ایجاد نشد. این درحالی است که در اکثر سطوح تنش میزان بیان نسبی ژن های مورد بررسی در ژنوتیپ Pokkali بیش تر از IR64 بود. احتمالا عدم تغییر بیان نسبی ژن ها در سطوح بالای تنش و کم تر بودن میزان بیان در ژنوتیپ IR64 یکی از دلایل حساسیت این ژنوتیپ به تنش آهن است.
    کلیدواژگان: پروکسی ردوکسین، تیوردوکسین، کاتالاز، IR64 و Pokkali
  • زهرا صادقی، سعید نصرالله نژاد*، میلاد لگزیان، سید اسماعیل رضوی، مجید جعفری صفحات 29-40

    بیماری های زردی ناشی از ویروس های قابل انتقال با سفیدبالک در مزارع کدوئیان اهمیت زیادی داشته و به کدوئیان مناطق وسیعی از جهان خسارت زیادی وارد می کنند. در تحقیق حاضر، از مزارع مختلف کدوئیان در جنوب شرق (سیستان و بلوچستان) 195 نمونه طی تابستان و زمستان سال های 96-1395، با علایم مانند: زردی، کوتولگی و بدشکلی برگها جمع آوری شد. به منظور ردیابی ویروس های زردی رگبرگ خیار و کوتولگی زرد کدوئیان، با استفاده از آغازگر شش نوکلئوتیدی تصادفی و آر ان ای کل استخراج شده از نمونه های گیاهی، cDNA تهیه شد. سپس آزمون پی سی آر با استفاده از cDNA سنتز شده و آغازگرهای اختصاصی منطبق با بخشی از ژن رمزکننده پروتئین پوششی (CV+/CV- و CYSCPF/CYSCPF) انجام گردید. نتایج حاصل نشان داد در 55 نمونه مشکوک قطعه450 جفت بازی و در 17 نمونه، قطعه700 جفت بازی مربوط به بخشی از ژن رمز کننده پروتئین پوششی ویروس های CVYV وCYSDV به ترتیب تکثیر شدند. توالی نوکلئوتیدی ژن پروتئین پوششی مربوط به دو جدایه ویروس CVYV تعیین شد. توالی پروتئین پوششی دو جدایه با یکدیگر و با 17جدایه دیگر قابل دسترسی در بانک ژن مقایسه گردید. براساس مطالعات تبارزایی جدایه های CVYV به دو گروه اصلی I (زیرگروه های IA و IB) و II تقسیم شدند: گروه اول شامل جدایه های از لبنان، اردن، تونس، اسپانیا و فرانسه اما گروه دوم تنها شامل جدایه های ایران (چابهار و زهک) بود که نشان دهنده تنوع بالای این جدایه ها است. نتایج شاخص های تنوع ژنتیکی و انتخاب نشان داد: جریان ژنی از اروپا به آسیا بسیارکم و تفاوت ژنتیکی بین آن ها زیاد است و منطقه CP تحت محدودیت های شدید انتخاب منفی است که باعث تنوع و تکامل گونه CVYV شده است. به طور کلی، براساس نتایج بیشترین تنوع مولکولی و میزبانی مربوط به گروه آسیا است.

    کلیدواژگان: استان سیستان و بلوچستان، تنوع ژنتیکی، ژن پروتئین پوششی، ویروس زردی رگبرگ کدوئیان، ویروس کوتولگی زرد کدوئیان
  • محمد مهدی تقوایی، حبیب الله سمیع زاده لاهیجی*، محمدرضا بختیاری زاده، محمد محسن زاده گلفزانی صفحات 41-58
    کلزا (Brassica napus) از مهم ترین گیاهان روغنی در سطح جهان است که علاوه بر دارا بودن ذخایر غنی اسیدهای چرب، حاوی پروتئین نیز می باشد. تنش سرما از عوامل محدودکننده رشد این گیاه است که می تواند منجر به تغییرات وسیعی به لحاظ مولکولی در درون گیاه شود. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی ارتباط بین مولکول های miRNA، تنش سرما، اسید های چرب و لیپیدها، مولکول های miRNA با اسامی bna-miR164a، bra-miR5712، bra-miR5717، bna-miR6029، bna-miR6035، bna-N_miR2، bna-N_miR16 که قبلا به صورت جداگانه در سرما و بیوسنتز اسید های چرب بررسی شده بودند، انتخاب شدند. سپس پیشبینی بیوانفورماتیکی ژن های هدف، بررسی هستیشناسی و مسیر عملکردی آن ها و ترسیم شبکه برهم کنش پروتئینها انجام شد. در نتیجه مشخص شد مولکول های miRNA که در تنش سرما موثرند، علاوه بر اثر تنظیمی بر ژن های هدفی همچون SCRM2, HOS1, STZ GLP4, PP2CA که در پاسخ به سرما و پاسخ به محرک دمایی تاثیر گذارند، بر ژن های هدف دیگری همچون ,KAS2 ,FAD8 ,FAD4 ,AAD3 FAD7,FAD2 که در مسیر فرآیندهای بیولوژیکی مانند بیوسنتز اسید چرب اشباع نشده، متابولیسم اسید چرب غیر اشباع، بیوسنتز اسید چرب، متابولیسم اسید چرب، کاتابولیسم لیپید سلولی و متابولیسم لیپید، بیوسنتز لیپید، متابولیسم لیپید سلولی نقش دارند نیز اثر گذارند. بررسی برهمکنش های پروتئین-پروتئین نیز حاکی از ارتباط ژن های هدف درگیر در تنش سرما با ژن های هدف درگیر در بیوسنتز اسید های چرب بود. گام بعدی در پژوهش های پیش رو بررسی بیان این مولکول های miRNA و ژن های هدف درطی تنش سرما است تا وجود ارتباط تنظیمی میان آن ها توسط روش های آزمایشگاهی مورد تایید بیش تر قرار گیرد.
    کلیدواژگان: برهم کنش پروتئین-پروتئین، هستی شناسی، KEGG، STRING
  • سجاد زارع، فرهاد نظریان فیروزآبادی*، احمد اسماعیلی، حسن پاک نیت صفحات 59-68

    مطالعه سازوکار‏های تحمل تنش در گیاه جو، به درک بهتر اساس ژنتیکی تحمل تنش خشکی و در نهایت بهبود خصوصیات ژنتیکی مرتبط با تحمل تنش به کمک روش‏های نوین ژنتیک مولکولی می انجامد. در این پژوهش، به منظور شناسایی و بررسی بیان برخی میکرو RNAهای درگیر در تحمل تنش خشکی گیاه جو، واکاوی EST های برگ و ریشه در گیاه جو صورت گرفت. اطلاعات اولیه کتابخانه ها از پایگاه NCBI دریافت گردید، سپس با کمک نرم افزارهای بیوانفورماتیکی، پیش پردازش داده ها و همچنین شناسایی ژن های با میزان بیان متفاوت در بین کتابخانه ها انجام گرفت. به منظور بررسی بیان ژن های منتخب با استفاده از روش Real time-PCR، یک آزمایش به صورت فاکتوریل اسپلیت پلات در قالب طرح کاملا تصادفی در گلدان روی رقم زراعی نیمروز (متحمل در برابر تنش خشکی) و اکوتیپ جو وحشی اسپانتانئوم (Hordeum spontaneum) در سه سطح صفر، 24 و 72 ساعت پس از اعمال تنش خشکی صورت گرفت. با جستجو در بین کانتیگ های به دست آمده، سه miRNA با بیان بالا (ath-miR414، osa-miR2102-5p، osa-miR414) شناسایی شدند. بررسی بیان miR414 و miR2102 در نمونه های گیاهی جو، نشان داد که میزان بیان این دو miRNA در هر دو ژنوتیپ در پاسخ به تنش خشکی به طور معنی داری (05/0>P) افزایش یافت، به طوریکه بعد از 72 ساعت بیان ژن miR414 در ژنوتیپ نیمروز و اسپانتانئوم به ترتیب 61/2 و 2 برابر و بیان ژن miR2102 به ترتیب به میزان 4/2 و 8/2 برابر نسبت به اسپانتئوم (شاهد) در شرایط عدم تنش (صفر ساعت پس از اعمال تنش) افزایش یافتند.

    کلیدواژگان: بیان ژن، تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی، تنش خشکی، miRNA
  • الهام صبوری رباط، محمود سلوکی*، علی اکبر حبشی، مطهره محسن پور، عباسعلی امام جمعه صفحات 69-77

    سویا یک منبع ممتاز پروتئین در تغذیه انسان و سایر حیوانات به شمار می رود و به منظور تولید و بهره برداری اقتصادی از روغن و پروتئین آن کشت می شود. این گیاه همانند سایر اعضای خانواده لگومینه، حاوی مقادیر کم اسید های آمینه گوگرد دار (متیونین و سیستئین) است. استفاده از یک نشانگر انتخابی مناسب، در باززایی گیاهان حاصل از انتقال ژن و همچنین افزایش نرخ انتقال ژن موثر خواهد بود. گلایفوسیت به عنوان یک علف کش غیر انتخابی برای کنترل دامنه وسیعی از علف های هرز در دنیا استفاده می شود. این پژوهش با هدف ساخت سازه دوژنی به منظور انتقال همزمان ژن های EPSPS و 11 kDa delta zein به سویا با استفاده از روش اگروباکتریوم به منظور تحمل به علف کش گلایفوسیت و بهبود محتوای اسید آمینه متیونین انجام شده است. پس از انجام مراحل کشت بافت، انتقال ژن و باززایی، گیاهان حاصل از انتقال ژن در نسل اول غلظت 5/3 میلی مولار علف کش گلایفوسیت را تحمل کردند. علاوه بر آن سنجش میزان شیکمیک اسید و کلروفیل در گیاهان حاصل نشان داد که این دو شاخص بعد از تیمار گلایفوسیت به طور معنی داری در لاین های حاصل از انتقال ژن در مقایسه با شاهد تغییر می کند. آنالیزهای تکمیلی در حال انجام است.

    کلیدواژگان: EPSPS، 11 kDa delta zein، شیکمیک اسید، گلایفوسیت، متیونین
|
  • Samaneh Bagheri Barat, Ali Fakheri, Ali Mohammad Ahadi *, Abbasali Emamjomeh Pages 1-13

    Wheat streak mosaic virus (WSMV) is one of the most important wheat infectious which its prevalence is increasing in Iran. NIa protein as a key protein in WSMV, plays important roles in viral replication and proteolytic digestion of viral polyprotein. Considering the critical role of NIa protein in viral infection, isolation, sequencing and determination of secondary and tertiary structure of this protein were the objectives of the present study. Also, the amino acids present in the NIa protein active site, which can be used as the targets for design and developement of new antiviral agents, were investigated. In this study, the gene encoding NIa protein was isolated from WSMV and its sequencing was done followed by cloning in pEST prokaryotic vector. The resulted nucleotide sequence was deposited in NCBI database with accession number MK335432. Investigation of physical and chemical properties showed that NIa protein is including 426 amino acids, 48.8 kD molecular weight and 8.81 PI. Prediction of secondary structure of NIa protein revealed that 53.29% of its structure composed of irregular loops, which was justified by the structural dirsorder of this protein. The results of the active site investigation of NIa protein based on homologous sequences alignment and three-dimensional structure of the protein showed a highly conserved site which was included of histidine, aspartic acid and cysteine amino acids.

    Keywords: Viral infection, NIa protein, Active site, Wheat, Cloning
  • Rasool Vahedi, Mohammad Mohsenzadeh Golfazani *, Maryam Pasandideh Arjmand, Habibollah Samizadeh Lahiji Pages 15-28
    Iron toxicity lead to increasing of free oxygen radicals, oxidative stresses and sever yield reduction of Rice. One of the plant responses for physiochemical and biochemical regulation to stresses is change of antioxidant enzyme contents. In this study the effect of five treatments of iron (Fe-EDTA) (0, 100, 250, 400 and 500 mg/li-1) on relative expression of glutaredoxin (GRX), thioredoxin (TRX), peroxiredoxin (PRX) and catalase (CAT) genes of IR64 (susceptible) and Pokkali (tolerant) genotypes of Rice in Yoshida hydroponic media by Real time-PCR technique investigated. The results showed that the relative expression level of CAT gene in different levels of iron in Pokkali genotype was higher than IR64 genotype. The relative expression level of PRX in IR64 genotype in all of the levels was similar. The relative expression level of TRX in Pokkali genotype was not significant. The relative expression level of GRX in the most of stress levels in Pokkali genotype was higher than IR64 genotype. Low level iron result in increasing of relative expression level of CAT, GRX and TRX in IR64 genotype. But with increasing level of iron was not significant change in expression of genes. Also in the most of the iron level relative expression of genes in Pokkali was higher than IR64. Probably lose of change in gene expression levels in high level iron and low gene expression in IR64 is one of the reasons of its susceptibility to iron stress.
    Keywords: Peroxiredoxin, Thioredoxin, Catalase, IR64, Pokkali
  • Zahra Sadeghi, Saeed Nasrollanejad *, Milad Lagzian, Seyyed Esmaeil Razavi, Majid Jafari Pages 29-40

    Yellowing diseases of field and greenhouse-grown cucurbits caused by whitefly-transmitted viruses are increasingly becoming important and cause economic losses in many cucurbits growing areas of the world. In this research, 195 samples with symptoms yellowing, stunting and deformation of leaves were collected from fields of cucurbits in the South-East Iran (Sistan and Baluchestan). In order to detect CVYV and CYSDV, cDNAs were prepared using Random Hexamer primer and total RNAs extracted from the collected samples.Then, Polymerase Chain Reaction (PCR) was performed using exteracted RNA and specific primers (CYSCPf and CYSCPr for CYSDV, CV+ and CV- for CVYV). The results revealed that a 450 bp fragment from the CVYV-CP and a 700 bp fragment from CYSDV-CP were amplified from 55 and 17 samples, respectively. About 7% of the samples had simultaneous contamination with the two viruses. Based on the Phylogenetic studies CVYV were divided into two main groups I (subgroups IA and IB) and II: the first group belongs of isolates from Lebanon and Jordan, Tunisia and Spain, but the second group contained only isolates of Iran (Chabahar) which indicates the high diversity of this isolate. The results of the genetic diversity and selection indices showed that the gene flow from Europe to Asia is very small and the genetic difference is high between them. The CP region is under severe pressure a negative choice, and has caused variation and evolution of the CVYV. Generally, based on the results, the most diversity molecular and host are in Asia group.

    Keywords: : Coat Protein Gene, Cucurbits, Genetic Diversity, Negative selection, Sistan, Baluchestan Province
  • Mohammad Mahdi Taghvaei, Habibollah Habibollah Samizadeh Lahiji *, Mohammad Reza Bakhtiarizadeh, Mohammad Mohsenzadeh Golafazani Pages 41-58
    Rapeseed (Brassica napus) is one of the most important oil plants in the world. Not only it has rich sources of fatty acids, but also contains protein. Cold stress is one of the growth limiting factors for this plant, which causes massive molecular changes inside the plant. In this research miRNAs, bna-miR164a, bra-miR5712, bra-miR5717, bna-miR6029, bna-miR6035, bna-N_miR2, bna-N_miR16 that previously had been studied separately in cold and fatty acid biosynthesis, were selected for investigation of the relationship between microRNAs, Cold stress, Fatty Acids and Lipids. Afterwards, bioinformatics prediction of target genes, investigation of gene ontology and their functional pathway and mapping of protein interactions network were performed. As a result, it was discovered that miRNAs which are effective in cold stress, beside regulation of target genes such as SCRM2, HOS1, STZ, GLP4, PP2CA, which are responsible for cold response and thermal stimulus-response, also have regulatory roles on other target genes such as KAS2, FAD8, FAD4, AAD3, FAD7, FAD2 which are involved in biological processes such as unsaturated fatty acid biosynthesis, unsaturated fatty acid metabolism, fatty acid biosynthesis, fatty acid metabolism, cellular lipid catabolism and lipid metabolism, lipid biosynthesis, cellular lipid metabolism. Evaluation of Protein-Protein Interactions revealed that there was a relation between the target genes involved in fatty acid biosynthesis and the target genes involved in cold stress. The next step for subsequent research is to investigate the expression of these miRNAs and their target genes during cold stress and further experimental verifications to prove the regulatory relationship between them.
    Keywords: Gene Ontology, KEGG, Protein-protein interaction, STRING
  • Sajjad Zare, Farhad Nazarian Firouzabadi *, Ahmad Ismaili, Hassan Pakniyat Pages 59-68

    Study of stress tolerance in barley can help for a better understanding of the genetic basis of drought stress tolerance mechanisms and lead to improve the genetic properties associated with drought tolerance through modern molecular genetic techniques. To this end, microRNAs associated with drought stress in barley leaf and root ESTs were analyzed in Nimruz and spantaneum barley genotypes. Bioinformatics databases were mined for relevant EST libraries and bioinformatics services were used for pre-processing and identify genes with different expressions among libraries. The expression profile of candidate genes was studied, by using Real time-PCR in a factorial-split plot design, including Nimruz as tolerant and Spontaneum as a drought sensitive in pots with three replications. Sampling time was also considered at 0, 24 and 72 hours after drought stress as sub factor. Results of this study led to identification of three highly-expressed miRNAs (ath-miR414, os-miR2102-5p and osa-miR414). The expression analysis showed that miR414 and miR2102 expression was significantly (P< 0.05) increased in both genotypes in response to drought stress. After 72h in Nimruz and Spontaneum, the expression of miR414 reached 2.61 and 2-fold and the expression of miR2102 was 2.4 and 2.8-fold of that of control (Spontaneum at control condition at 0 times), respectively.

    Keywords: Bioinformatics, Drought stress, Gene expression, miRNA
  • Elham Saboori Robat, Mahmood Solouki *, Ali Akbar Habashi, Motahhareh Moshenpour, Abbasali Emamjomeh Pages 69-77

    Soybean is considered as one of the best source of protein for the nutrition of humans and mammals, and also is cultivated as an economic source of both vegetable oil and protein. Soybean like other Leguminosae, contains low levels of S-amino acids (methionine and cysteine). Using an appropriate selectable marker can be effective in the regeneration of transgenic plants and increasing gene transfer rate. Glyphosate is a widely used non-selective herbicide with broad spectrum of weed control around the world. The aim of this study is constructing of two-genes construct consists of 11 kDa delta zein and EPSPS genes to improve the methionine content and induce resistance to glyphosate herbicide using Agrobacterium-mediated method in soybean. After experimental processes tissue culture, gene transformation and regeneration, plants produced by gene transformation showed glyphosate resistance at 3.5 mM concentration of glyphosate herbicide. Chlorophyll and shikimic acid content analysis also revealed that these two indexes in lines produce by gene transformation compared to wild type were significantly altered after glyphosate application. Complementary analyses are under progress.

    Keywords: EPSPS, 11 kDa delta zein, shikimic acid, Glyphosate, methionine