فهرست مطالب

ژنتیک نوین - سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 58، پاییز 1398)
  • سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 58، پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مریم اله دو*، منصور امیدی، محمدرضا بی همتا، علیرضا عباسی، براتعلی فاخری صفحات 178-186

    ریشه ها و استولن های شیرین بیان یکی از مهم ترین داروهای گیاهی در دنیا را تشکیل داده و حاوی مقادیر زیادی ماده موثره گلیسیریزین که یک نوع تریترپن ساپونین است، می باشد. در این تحقیق بیان نسبی ژن های موثر در مسیر بیوسنتز این متابولیت ثانویه شامل ژن های bAS، SQS، CYP88D6 و CYP72A154 در کشت سوسپانسیون سلولی شیرین بیان در حضور متیل جاسمونات مورد بررسی قرار گرفت. متیل جاسمونات در غلظت صد میکرومولار در فاز رشدی ثابت به همراه تیمار کنترل (بدون متیل جاسمونات) به سوسپانسیون سلولی اضافه و سلول ها در فواصل زمانی 24، 48 و 72 ساعت برداشت و میزان بیان نسبی هر ژن محاسبه و نمودارها ترسیم شد. نتایج نشان داد که دو ژن bAS و CYP88D6 در 48 ساعت بعد از تیمار و ژن های SQS و CYP72A154 در 72 ساعت بعد از تیمار بیش ترین میزان بیان را نشان دادند. ژن های bAS و SQS افزایش بیان بیشتری نسبت به ژن های CYP88D6 و CYP72A154 نشان دادند زیرا ژنهای bAS و SQS در مسیر اولیه بیوسنتز دخالت داشته و نیز در بیوسنتز سایر ساپونین ها مانند سویاساپونین نیز دخالت دارند در حالی که ژن های CYP88D6 و CYP72A154 در مسیر نهایی بیوسنتز گلیسیریزین دخالت دارند. با توجه به اینکه قبلا حضور گلیسیریزین در ریشه تایید شده بود، این تحقیق نیز به دلیل افزایش بیان ژن های درگیر در مسیر بیوسنتز و نیز پایداری نسبی بیان آن ها در کشت سوسپانسیون سلولی شیرین بیان، حضور گلیسیریزین را در کشت سلولی این گیاه تایید کرد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، سوسپانسیون سلولی، شیرین بیان، متیل جاسمونات
  • ابوالفضل بهرامی، سیدرضا میرایی آشتیانی*، مصطفی صادقی، علی نجفی صفحات 187-194

    فولیکولوژنسیز فرآیند بلوغ فولیکول های تخمدان می باشد، یک پوسته بسته بندی شده از سلول های سوماتیک که حاوی تخمک نابالغ است. از سوی دیگر، مسیر سیگنالینگ TEK نقش بسیار مهمی را در فرآیند فولیکولوژنسیز بازی می کند. این مسیر، با افزایش و یا کاهش بیان ژن ها مسیرهایی دیگری را از قبیل استروئیدوژنسیز،PI3K/AKT/mTORC1  و Ras/ERK/MYC را فعال می کند. این مسیرها مسیرهای اصلی در رشد، تمایز، مهاجرت، چسبندگی، تکثیر، زنده مانی سلول و سنتز پروتئین در سلول می باشند. در این راستا مدل ریاضیاتی مرتبط با سیگنالینگ TEK در فولیکول های غالب (>10mm) و زیردست (<5mm) با استفاده از زبان برنامه نویسی سیستم بیولوژی در محیط متلب توسعه یافت. شبیه سازی سطوح بیان ژن متفاوت را در ژن های ANGPT1، TEK، MYC،MAPK1، PIK3، MCL1 و EBP4EIF1 و بیان افزایش یافته در فاکتورهای مهم در فولیکولوژنسیز در این دو مسیر مهم نشان داد که سطوح پروتئین pERK، pMYC، pAkt، 1pMCL و EBP4pEIF1 در فولیکول های غالب افزایش و pMYC کاهش نشان دادند. افزایش بیان ژن ها و فعالیت ERK و MYC که بیشتر در رشد و تکثیر سلول و افزایش بیان و فعالیت Akt، MCL1، mTORC1 و EBP4EIF1 که اغلب در زنده مانی سلول و سنتز پروتئین نقش دارند در فرآیند فولیکولوژنسیز مشاهده شد. همچنین سطح بیان ژن و فعالیت MYC به طور قابل ملاحظه ای در فولیکول های زیردست افزایش یافته بود. در آخر شبیه سازی مسیرهای سیگنالینگ می تواند افق های جدیدی را در راستای فرآیندهای زیستی پیش روی ما قرار دهد.

    کلیدواژگان: فولیکولوژنسیز، PI3K، AKT، mTORC1، Ras، ERK، MYC، سیگنالینگ TEK
  • حمید عبداللهی*، سارا صادق نژاد صفحات 195-208

    آلل های جدید شناسائی شده مکان ژنی خودناسازگاری گلابی معمولی، نام گذاری مجدد و همولوژی بالای برخی این آلل ها، سبب تداخل در بررسی و طبقه بندی آن ها شده است. تحقیق اخیر با هدف مرور جامع بیوانفورماتیک و بررسی ساختار ژنتیکی کلیه 27 آلل S شناسائی شده این گونه و بررسی این آلل ها در برخی ارقام تجاری و بومی گلابی ایران بر اساس این اطلاعات بیوانفورماتیک و مقایسه با گزارشات قبل انجام شد. نتایج نشان دهنده وجود توالی کامل 21 آلل این گونه بود که به صورت نواحی 13 گانه شامل پیشرانه، پنج ناحیه حفاظت شده C1 تا C5، اینترون و 6 ناحیه بینابینی خطی و حفاظت شدگی قابل توجهی در ناحیه پیشرانه و سیگنال، به غیر از نواحی C1 تا C5 مشاهده شد. همچنین در ناحیه پیشرانه اغلب آلل ها، حداقل دو جایگاه CAAT و دو جایگاه نزدیک و یا به هم چسبیده TAAT مشاهده شد. تجزیه خوشه ای بخش های مختلف آلل ها، بیانگر شباهت کامل پلی پپتیدی دو آلل S119 و S121 بود، لیکن از نظر اینترون تفاوت جزئی در طول و توالی داشته که دلیل اشتباهات ارزیابی آلل های برخی ارقام داخلی نظیر رقم درگزی بود. مقایسه نتایج بررسی آلل های خودناسازگاری در برخی از ارقام بومی با استفاده از نتاج بیوانفورماتیک نشان داد، استفاده از آغازگرهای اختصاصی، روش کاملا قابل اعتمادی در شناسائی این آلل ها خصوصا در ارقام دارای جریان ژنی دیگر گونه ها نیست. بررسی آلل های خودناسازگاری ارقام نشان دهنده حضور آلل S104 در ارقام شاهد کوشیا و بوره دیل و رقم کروس سیحان (Krus Siehan)، S108 در کروسالون (Krusalun)، S107 در شاه میوه و شکری، S119 در اسفراینی و درگزی، S35 گونه P. ussuriensis در ارقام کفتربچه، شیرین ترکان و کنجونی و S19 گونه P. × bretschneideri به عنوان دیگر آلل رقم شکری بود. نتایج ضمن تایید گزارشات قبلی وجود جریان ژنی دیگر گونه های گلابی در تکامل ارقام بومی ایران، نشانگر اهمیت بررسی جامع بیوانفورماتیک آلل های جنس Pyrus در کنار هم بود.

    کلیدواژگان: سازگاری گرده، تعیین توالی، تجزیه خوشه ای، جریان ژنی، رقم بومی
  • غزال محمدی اهوازی، محمود نظری*، محمدرضا محمدآبادی، راضیه حیدری صفحات 209-217

    هدف از انجام این پژوهش توالی یابی ناحیه بسیار متغیر D-loop میتوکندری (HVR1) در سه نژاد گوسفند ایرانی (لری، لری بختیاری و عربی) به منظور بررسی تنوع ژنتیکی و فیلوژنتیکی بین نژادهای مذکور و هم چنین بررسی ارتباط مادری این نژادها با سایر نژادهای جهانی بود. آنالیز فیلوژنیک با استفاده از یک قطعه 623 نوکلئوتیدی نواحی بسیار متغیر D-loop میتوکندری (HVR1) از 33 راس گوسفند بومی خوزستان (شامل 12 راس گوسفند عربی، 11 راس گوسفند لری و 10 راس گوسفند لری بختیاری) انجام شد. پس از استخراج DNA، ناحیه HVR1 میتوکندری با استفاده از PCR تکثیر شد. سپس محصولات PCR توالی یابی و آنالیز نتایج با استفاده از نرم افزارهای بیوانفورماتیکی انجام گرفت. درخت فیلوژنتیک نشان داد که نژاد لری و عربی متعلق به گروه هاپلوتایپی B و نژاد لری بختیاری متعلق به گروه هاپلوتایپی A می باشند که این موضوع می تواند به دلیل متفاوت بودن خاستگاه زیستی این نژادها باشد. جدول تجزیه واریانس مولکولی تنوع بین جمعیتی را 4 درصد و تنوع درون جمعیتی را 96 درصد محاسبه نمود. هم چنین، بیش ترین و کم ترین تنوع هاپلوتیپی در نژاد عربی و لری به ترتیب 95/0 و 61/0 محاسبه شد. بعلاوه، مقدار محاسبه شده شان داد که بین گوسفند لری و لری بختیاری بیش تر (146/0) و بین نژاد عربی و لری کم تر (009/0) تفاوت ژنتیکی وجود دارد. نتایج نشان دهنده وجود تنوع بالا در این نژادهاست و این موضوع می تواند در اصلاح نژاد و پرورش این دام ها تاثیر گذار باشد.

    کلیدواژگان: تنوع، نژادهای عربی، لری و لری بختیاری، HVR1. میتوکندری
  • جعفر احمدی*، صدیقه فابریکی اورنگ، علیرضا پورابوقداره صفحات 219-228

    اهداف اصلی این مطالعه ارزیابی تنوع ژنتیکی موجود در 53 توده آژیلوپس متعلق به سه گونه Aegilops tauschii، Ae. cylindrica و Ae. crassa و همچنین مقایسه کارایی دو نشانگر مولکولی SCoT (Start codon targeted) و (Target Region Amplification Polymorphism) TRAP بود. در مجموع 15 آغازگر SCoT و شش جفت آغازگر TRAP به ترتیب 165 و 201 قطعه چند شکل تکثیر کردند. متوسط شاخص های تعداد قطعات چندشکل تکثیری، شاخص نشانگری و قدرت تمایز آغازگر برای آغازگرهای TRAP بیشتر از SCoT بود. با این حال متوسط شاخص محتوای اطلاعات چندشکل در آغازگرهای SCoT بیشتر از TRAP بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) انجام شده بر اساس هر یک از سیستم های نشانگری متفاوت از هم بود به طوری که بر اساس داده های SCoT بیشترین سهم تنوع ژنتیکی مربوط به تنوع درون گونه ای بود و بر عکس داده های TRAP بیشترین میزان تنوع ژنتیکی را در بین گونه ها نشان دادند. آغازگرهای SCoT نسبت به TRAP مقادیر بالاتری برای کلیه پارامترهای ژنتیکی نشان دادند و بر اساس آغازگرهای SCoT و TRAP بیشترین مقادیر پارامترهای ژنتیکی به ترتیب در گونه Ae. cylindrica وAe. tauschii مشاهده شد. تجزیه خوشه ای بر اساس هر یک از سیستم های نشانگری و هم چنین ترکیب داد های حاصل از هر دو نشانگر کلیه توده های مورد بررسی را درسه گروه اصلی تفکیک نمود. الگوی گروه بندی به وجود آمده بر اساس آغازگرهای SCoT نسبت به TRAP واضح تر بود. از این رو استفاده از نشانگرهای SCoT در بررسی ساختار جمعیت و گروه بندی توده های مختلف و استفاده از نشانگرهای TRAP در اشباع نقشه های ژنتیکی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آژیلوپس، تجزیه واریانس مولکولی، توالی های بیان شونده برچسب دار، نشانگرهای مولکولی هدفمند
  • زهرا رضا خانی، اردشیر حسام پور* صفحات 229-239

    فیتازها آنزیم هایی هستند که اسید فیتیک دانه های گیاهی را هیدرولیز و فسفات را برای حیوانات قابل دسترس می کنند . این امر باعث می شود تا فیتاز به عنوان افزودنی جیره غذایی دام، طیور و ماهیان کاربری فراوانی داشته باشد. افزودن فیتاز به جیره غذایی باعث حفاظت محیط زیست و ممانعت از اثرات زیان بار افزودن فسفر معدنی و پدیده Eutrophication می شود. کاربری وسیع فیتاز در علوم کشاورزی، دامداری و داروسازی نشان از اهمیت تولید طبیعی و نوترکیب فیتاز است. از آنجائی که افزودنی جیره غذایی تحت دمای 70 تا 80 درجه سانتی گراد مرحلهFood Pelleting قرار می گیرد، لذا دستیابی به فیتاز پایدار در برابر حرارت هدف ایده ال است که با استفاده از روش های مهندسی پروتئین می توان به این هدف دست یافت. در این تحقیق پس از بررسی های بیوانفورماتیکی، ژن فیتاز سنتتیکBac phy-Wild  مطابق ترجیح کدونی میزبان طراحی و درون باکتری میزبان Escherichia coli-DH5α کلون سازی شد. جهش زایی هدفمند با هدف افزایش پیوند های هیدروفوبی در جایگاه (S392W) انجام شد. ژن طبیعی و جهش یافته Bac Phy-Mut به ناقل بیانی pET26b(+) انتقال یافته و سازه حاصل به درون Escherichia coli-BL21 منتقل شد. نتایج الکتروفروز عمودی حضور خارج سلولی فیتاز با وزن مولکولی 42 کیلو دالتون را نشان داد. هم چنین بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیتاز های نوترکیب نشان داد که دمای بهینه 55 درجه سانتی گراد و pH بهینه 5 می باشد. مقایسه پایداری دمایی نمونه جهش یافته نسبت به نمونه طبیعی در دماهای40، 50، 60، 70 و 80 درجه سانتی گراد به ترتیب 18 ،24، 19، 9 و 6 درصد بهبود را نشان داد. نتایج مطالعه نشان داد که با استفاده از روش جهش زایی هدفمند می توان از فیتاز جهش یافته پایدار در برابر حرارت با کاربری در صنایع کشاورزی، دامپروری و محیط زیست به عنوان افزودنی جیره غذایی دام، طیور و ماهیان و هم چنین مصارف دارویی بهره برد.

    کلیدواژگان: جهش زایی هدفمند، فیتاز، پایداری دمایی، اشرشیا کلی، مهندسی پروتئین
  • مجید طالبی*، بدرالدین ابراهیم سید طباطبایی، زهرا علیرضایی، حمید اکبرزاده صفحات 241-248

    بهبود کیفیت آب و خاک از طریق روش های زیست محیطی و استفاده از پتانسیل گیاهان برای حذف آلودگی های موجود در محیط زیست از اهمیت زیادی برخوردار است. گیاه آزولا دارای توانایی تجمع، تجزیه یا حذف فلزات از محیط است، بنابراین یک گیاه کاندید مناسب برای گیاه پالایی است. در این راستا در مطالعه فوق به بررسی میزان تجمع کادمیوم در سه نمونه شامل دو گونه Azolla pinnata و A. filiculoides و نمونه جمع آوری شده از تالاب انزلی پرداخته شد. بدین منظور میزان جذب کادمیوم در سه نمونه مذکور پس از 72 ساعت تیماردهی با سه غلظت 10، 50 و 500 میکرومولار، به وسیله دستگاه اسپکترومتر جذب اتمی اندازه گیری شد. مقایسه میانگین نشان داد که بالاترین میزان جذب این فلز در سطح 500 میکرومولار مربوط به A. pinnata (mg Kg-1 8/4673) و پس از آن به ترتیبA. filiculoides  (mg Kg-1 1/2747) و آزولای جمع آوری شده از تالاب انزلی (mg Kg-1 4/2309) است. میزان جذب فلز کادمیوم در هر سه نمونه تیمار شده و در هر سه سطح مورد مطالعه، نسبت به نمونه های شاهد تفاوت معناداری را نشان داد. با افزایش میزان کادمیوم در محیط کشت، میزان رشد نمونه های آزولا نیز کاهش یافت. افزایش بیان ژن متالوتیونین در نمونه های مورد مطالعه تحت تیماردهی سطوح مختلف کادمیوم، در سه زمان 24، 48 و 72 ساعت پس از تیمار نشان دهنده تاثیر معنادار اعمال تیمار کادمیوم، در میزان بیان این ژن در سه نمونه آزولای مورد مطالعه بود. در مجموع اعمال تیمار کادمیوم در سه نمونه مذکور نشان داد که این گیاه پتانسیل بالایی برای جذب فلزات سنگین و استفاده برای مقاصد گیاه پالایی دارد.

    کلیدواژگان: آزولا، کادمیوم، گیاه پالایی، متالوتیونین
  • علیرضا پورابوقداره*، منصور امیدی، محمدرضا نقوی، علیرضا اطمینان، علی اشرف مهرابی صفحات 249-260

    خویشاوندان وحشی گندم یکی از مهم ترین ذخایر ژنتیکی برای استفاده در برنامه های به نژادی گندم می باشند. در این تحقیق یک مجموعه متشکل از 49 توده گندم دیپلوئید وحشی واجد ژنوم D (Aegilops tauschii Coss.) در دو شرایط عدم تنش و تنش کم آبی از نظر برخی از صفات مرتبط با فرآیند فتوسنتز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس در شرایط تنش کم آبی نشان داد بین توده های مختلف از نظر صفات میزان کلروفیل a، کلروفیل b، محتوای کل کلروفیل، ظرفیت فتوسنتزی، حداکثر کارایی فیتوشیمیایی فتوسیستم II و بیوماس های تر و خشک گیاهچه اختلاف معنی داری وجود داشت. تنش کم آبی موجب کاهش کلیه صفات شد و بیش ترین میزان کاهش مربوط به بیوماس تر و خشک و هم چنین میزان کلروفیل b بود. علاوه براین، پارامترهای ژنتیکی نیز متاثر از شرایط تنش بودند به طوری که در شرایط تنش کم آبی میزان وراثت پذیری صفات افزایش یافت. در شرایط تنش کم آبی میزان پیشرفت ژنتیکی صفات اندازه گیری شده نیز افزایش یافت و دامنه آن بین 04/54 - 46/3 متغیر بود. بیش ترین مقدار پیشرفت ژنتیکی مربوط به صفات بیوماس تر (04/54 درصد)، میزان کلروفیل b (93/29) و ظرفیت فتوسنتزی (44/26 درصد) بود. تحت هر دو شرایط محیطی، بیش ترین میزان ضرایب تغییرات محیطی (ECV)، فنوتیپی (PCV) و ژنوتیپی (GCV) نیز مربوط به صفات بیوماس تر گیاهچه، کلروفیل b و ظرفیت فتوسنتزی بود. به طورکلی با توجه به وجود سطح بالایی از تنوع ژنتیکی در گونهAe. tauschii و بالا بودن میزان وراثت پذیری صفات اندازه گیری شده در این گونه، انجام مطالعات تکمیلی بر روی این منابع ژرم پلاسمی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: ژنوم D، حداکثر کارایی فیتوشیمایی فتوسیستم II، ضرایب تنوع، پیشرفت ژنتیکی
  • مهدی زهراوی*، فرزاد افشاری، شاهپور ابراهیم نژاد صفحات 261-272

    این تحقیق با هدف غربال ژنوتیپ های گندم و شناسایی منابع مقاومت به بیماری زنگ زرد انجام گرفت. بدین منظور 284 نمونه ژنتیکی گندم نان از بانک ژن گیاهی ملی ایران دریافتی از 19 کشور ، در شرایط مزرعه در ساری تحت شرایط آلودگی طبیعی در مرحله گیاه بالغ مورد بررسی قرار گرفتند. از بین این تعداد، 165 ژنوتیپ براساس نتایج ارزیابی اجزاء مقاومت، برای مطالعه مزرعه ای در سال دوم انتخاب شدند. سپس تعداد 51 نمونه ژنتیکی برتر در مرحله گیاهچه در گلخانه توسط چهار نژاد 38E158A+,Yr27، 174E10A+,Yr27، 6E2A+,Yr27 و 238E190A+,Yr27 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد تعداد 9 ژنوتیپ شامل نمونه های ژنتیکی 8252 و 8320 (ایران)، 8395 و 8396 (کره)، 8103 (افغانستان)،8150 (پرتغال)، 8348 (الجزایر)، 8426 (هندوستان) و 8472 (ترکیه) در برابر هر چهار نژاد مورد بررسی مقاومت نشان دادند و وجود ژن(های) Yr1، Yr4، Yr10 و YrSP در آن ها محتمل می باشد. یک ژنوتیپ از هر یک از کشورهای پرتغال، ایران، ژاپن، کره، ایتالیا و پنج ژنوتیپ با منشاء ناشناخته فقط در برابر نژاد 6E2A+, Yr 27 مقاومت نشان دادند و وجود ژن(های) YrSD یا YrND در آن ها محتمل می باشد. نتایج مقایسه واکنش مقاومت در ژنوتیپ های 8257، 8237، 8259 و 8332 (ایران)، 8105 و 8108 (افغانستان)، 8169 (پرتغال)، 8458 (هندوستان)، 8152 (پرتغال) و 8362 (استرالیا) و فاکتورهای بیماری زایی در نژادهای بیمارگر مورد ارزیابی حاکی از احتمال وجود ژن های مقاومت ناشناخته در آن ها بود. در این تحقیق هم چنین تعدادی ژنوتیپ با مقاومت گیاه بالغ شناسایی شد. مجموع نتایج نشان دهنده تنوع در ژن های مقاومت به زنگ زرد در ژرم پلاسم مورد بررسی و هم چنین احتمال وجود ژن های جدید بوده که به عنوان منابع مقاومت موثر در برنامه های اصلاحی قابل استفاده می باشد.

    کلیدواژگان: زنگ نواری، اپیدمی، خزانه ژنی، ژرم پلاسم
  • سیامک رسولی آذر، مهدی صیدی*، یحیی محمدی، آرش فاضلی صفحات 273-277

    گوجه فرنگی یکی از سبزی های خانواده Solanaceae است که به شیوه های مختلفی مصرف می شود. به نژادی گوجه فرنگی به منظور قدرت دورگه و مقاومت به تحمل پذیری خشکی یک برنامه مهم است که از سال 1393 در دانشگاه ایلام آغاز شده که برای این منظور شناسایی لاین های والدی متنوع تر، هدف اصلی به نژادگران بود. در این پژوهش، به منظور بررسی روابط لاین ها و فاصله ی ژنتیکی آنها و جداسازی بهترین والدین برای دورگ گیری از بین 36 لاین گوجه فرنگی (جمع آوری شده از سراسر دنیا)، از نشانگرهای مولکولی ISSR استفاده شد. واکنش PCR با استفاده از 11 آغازگر انجام شد که الگوی مناسب و قابل امتیازدهی برای 36 ژنوتیپ مورد مطالعه تولید کردند. در مجموع تعداد 89 آلل بر روی ژل آگاروز مشخص شد. تعداد کل آلل ها برای هر آغازگر از هفت تا 10عدد متغیر بود. بیشترین و کمترین میزان چندشکلی به ترتیب مربوط به نشانگرISSR17 با90 درصد و نشانگر LBMB Bبا میزان71 درصد بود. همچنین حداکثر و حداقلPIC به ترتیب 45/0 (LBMB C, LBMB D, HB12) و 38/0(ISSR17) محاسبه شد. بیشترین شاخص نشانگر(MI)با مقادیر 8/3 (LBMBA) و 51/3 (آغازگرهای 809) بود که قدرت تفکیک بالاتر این آغازگرها در مقایسه با سایرآغازگرها را نشان داد. میانگین این شاخص نیزسهمحاسبه گردید. دامنه ضریب تشابه ژنتیکی دایس از 10/0 تا 96/0 بود. نتایج این پژوهش نشان دادند که ژنوتیپ های Solanumpimpinellifolium، S. chilense LA1959و S. chilense LA1972بهترین گزینه ها برای هتروزیس و تلاقی با ارقام محلی ایرانی می باشند.

    کلیدواژگان: چند شکلی، فاصله ژنتیکی، نشانگر مولکولی، هیبرید
|
  • Allahdou M*, Omidi M, Bihamta M, Abbasi AR, Fakheri BA Pages 178-186

    The roots and stolons of Glycyrrhiza species constitute one of the most important crude drugs in the world and contain a large amount of glycyrrhizin, an oleanane-type triterpenoid saponin. In this study, relative expression of the genes involved in the biosynthesis pathway of this secondary metabolite, including bAS, SQS, CYP88D6 and CYP72A154, was investigated in the presence of methyl jasmonate in a culture of cell suspension of licorice. Methyl jasmonate was added at a concentration of 100 μM in a stationary growth phase to cell suspension.  The control experiment had no methyl jasmonate. The cells were harvested at intervals 24, 48 and 72 hours’. The experimental was done as split plot in time based on completely randomized design with two replications. The results showed that the two bAS and CYP88D6 genes had the highest expression levels in 48 h after the treatment. SQS and CYP72A154 genes, had the highest expression levels in 72 hours after treatment, but the expression of CYP72A154 didn’t show significant difference comparing to control. The bAS and SQS genes showed higher expression than CYP88D6 and CYP72A154 genes, Because the bAS and SQS genes are involved in the initial pathway of biosynthesis and also are involved in the biosynthesis of other saponins, such as soyasaponin, while The CYP88D6 and CYP72A154 genes are involved in the final pathway biosynthesis for glycyrrhizin. The previous studies had been confirmed presence of glycyrrhizin in the root. In this study, the increased expression of the genes involved in the biosynthesis pathway of glycyrrhizin in cell suspension culture confirmed the presence of glycyrrhizin in cell cultures of licorice.

    Keywords: licorice, gene expression, cell suspension, methyl jasmonate
  • Bahrami A, Miraei Ashtiani SR*, Sadeghi M, Najafi A Pages 187-194

    Folliculogenesis is the maturation of the ovarian follicle, a densely packed shell of somatic cells that contains an immature oocyte. On the other hand, TEK signaling plays a very important role in folliculogenesis. It activates Ras/ERK/MYC, PI3K/AKT/mTORC1 and ovarian steroidogenesis activation pathways. These are the main pathways for cell growth, differentiation, migration, adhesion, proliferation, survival and protein synthesis. So, we have developed mathematical models relate to the different TEK signaling in dominant (> 10 mm) and subordinate follicles (< 5 mm) using systems biology markup language in Matlab environment. Simulation denotes the effect of different expression levels of ANGPT1, TEK, MYC, MAPK1, PIK3R1, MCL1 and EIF4EBP1 and increased expression of certain factors in folliculogenesis TEK signaling on each of the two important pathways where levels of pERK, pMYC, pAkt , pMCL1 and pEIF4EBP1 are increased in dominant follicles and pMYC is decreased in dominant follicles. Over activation of ERK and MYC which are the main cell growth and proliferation and over activation of Akt, MCl1, mTORC1 and EIF4EBP1 which are the main cell survival and protein synthesis factors act as promoting factors for folliculogenesis. Finally, the simulation of signaling pathways may give new insights into biological procedures.

  • Abdollahi H*, Sadeghniejad S Pages 195-208

    New identified alleles of self-incompatibility locus in Pyrus communis and renumbering of these alleles caused some confusion in their evaluation and categorization. Therefore, this research was performed for a comprehensive bioinformatics review on all 27 S-alleles of this species, and identification of S-alleles in some native Iranian pear cultivars. The results demonstrated that 21 S-alleles, out of 27 identified S-alleles are completely sequenced, that subsequently all 13 parts of them, including promoter, signal region, conserved C1 to C5, intron region and 6 intermediate region were aligned. Bioinformatic analysis revealed considerable conservation also in promoter, signal and terminal parts of locus and their appropriateness for primer design, also showed presence of two CAAT and two coherent TAAT boxes in most promoter regions of S-alleles. Cluster analysis of various parts of alleles showed the complete similarity of polypeptide sequence of S119 and S121 alleles, but in intron region they were moderately different, this high similarity level causes some mistakes in S-alleling of some cultivars such as Dargazi. Comparison of the results also demonstrated that due to sequence similarities and gene flow of other species, the specific primer method is not a trustable method for S-alleling in pear. Finally, S-alleling of some cultivars confirmed S104 in two control cultivars, Coscia and Beurre Diel, also in central Asian cultivar, Krus Siehan, also S108 in Krusalun and S107 in Shekkari and Shahmiveh cultivars, while S119 in Esfarayeni and Dargazi. Interestingly, S35 from P. ussuriensis in Shirin Torkan, Konjuni and Kaftarbache cultivars and S19 from P.×bretschneideri as the second allele of Shekkari cultivar were detected that reconfirming the previously reported gene flow of other Pyrus species in the native Iranian pear cultivars.

    Keywords: Pollen compatibility, Sequencing, Cluster analysis, Gene flow, Native cultivar
  • Ghazal Mohamadi Ahvazi, Mahmood Nazari*, Mohamad Reza Mohamadabadi, Razieh Heidari Pages 209-217

    The aim of this research was to sequence mitochondrial hypervariable region 1 (HVR1) in three Iranian sheep breeds (Lori, Lori Bakhtiari and Arabic) in order to explore the genetic and phylogenetic diversity of these breeds and also to investigate the maternal association of these breeds with other global breeds. Phylogenetic analysis was carried out using hypervariable region 1 (623 base pair) obtained from 33 animals (12 Arabic, 11 Lori and 10 Lori Bakhtiari breeds) from different parts of the Khuzestan province. After DNA extraction, the HVR1 region was amplified using PCR method. Then, PCR products were sequenced and analyzed using bioinformatics softwares. The phylogenetic tree pattern showed that the Lori and Arabic breeds belong to the haplotype group B and the Lori Bakhtiari breeds belonging to the haplotype group A, which could be due to the different biological origin of these breeds. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed 94% of the genetic variation existing among populations and 4% within populations. Also, the highest and lowest average haplotype diversity for Arabic and Lori breeds were calculated to be 0.95 and 0.61 respectively. Moreover, the calculated FST value indicated that there was a maximum genetic variation between the Lori and Lori-Bakhtiari sheep (0.146) and minimal genetic variation between the Arabic and Lari breeds (0.009). These results indicate high-divergence status of the three Iranian sheep breeds (Lori, Lori Bakhtiari and Arabic) and will influence breeding and conservation strategies adopted for these breeds.

    Keywords: Diversity, Lori, Lori Bakhtiari, Arabic breeds, Mitochondrial HVR 1
  • Jafar Ahmadi*, Sedigheh Fabriki, Ourang, Alireza Pour, Aboughadareh Pages 219-228

    The main objectives of this study were to evaluate the genetic diversity in 53 Aegilops accessions belonging to Aegilops tauschii, Ae. cylindrica and Ae. crassa as well as comparison of the efficiency of start codon targeted (SCoT) and targeted region amplification polymorphism (TRAP) markers. A total of 15 SCoT and six TRAP primer pairs amplified 165 and 201 polymorphic bands, respectively. TRAP primers indicated higher values for the number of polymorphic bands, marker index and resolving power compared to SCoT primers. However, SCoT primers showed the higher PIC value than TRAPs. The results of molecular variance analysis (AMOVA) were different for each of the marker systems, so that SCoT markers showed the highest portion of genetic variance referred to intra-species, while based on TRAP markers the highest variance was observed inter-species. SCoT markers indicated the highest values for all genetic parameters compared to TRAPs and Ae. cylindrica and Ae. tauschii exhibited the highest genetic variation based on SCoTs and TRAPs, respectively. Cluster analysis based on each marker systems as well as the pooled data classified all accessions into three main groups. The clustering pattern based on SCoT primers was clearer than TRAPs. Hence, the use of SCoT markers is recommended for population genetic structure analysis and grouping of them, while the use of TRAPs can be recommended for fine mapping studies.

    Keywords: Aegilops, AMOVA, Targeted molecular markers, Expressed sequence tags
  • Zahra Rezakhani, Ardeshir Hesampoor* Pages 229-239

    Phytases are enzymes that hydrolysis phytic acid and makes mineral phosphorus available to animals. Natural and recombinant production of this enzyme is one of the important issues in protein engineering field. In this study, the synthetic Phytase gene Bac phy-wild was cloned into PUC57 vector and transformed to susceptible Escherichia coli-DH5α. In order to replace the polar amino acid with non-polar amino acid within the target mutagenic protein; we used a primer designed to tryptophan (S392W) for targeted mutagenicity in the amino acid serine 392 position. After confirming the mutation at the target site, the mutated gene was registered at the NCBI gene bank. To investigate the expression and temperature stability of the mutant enzyme and compare it to WT phytase, the WT and mutated Bac Phy-Mut genes were transferred to pET26b (+) expression vector. Recombinant vector construct was transferred to a to Escherichia coli-BL21. After screening of recombinant clones, SDS-PAGE analysis and protein concentration were used to evaluate the expression of recombinant protein. The results showed the presence of protein with a molecular weight of 42 kDa. Also the study of physicochemical properties of WT and mutated phytase showed that the optimum temperature was unchanged at 55 ° C and the pH was optimized to be 5. Comparison of thermal stability of the mutated phytase in compare with WT at 40, 50, 60, 70 and 80 ° C was improved by 18, 24, 19, 9 and 6%, respectively. Hence, the results of the current research showed that by using targeted mutagenesis method we succeed to improve the mutated phytase with higher thermal stability which could be obtained and mutant phytase could be used in the agricultural and environmental industries as food and feed additive of livestock, poultry and Fish as well as in medical application.

    Keywords: Site Directed mutagenesis, Phytase, Temperature stability, Escherichia coli, Protein engineering
  • Talebi M*, Seyed Tabatabaei BE, Alirezaei Z, Akbarzadeh H Pages 241-248

    Improving the quality of water and soil through environmental methods and using the potential of plants to eliminate environmental contamination is very important. The Azolla has the ability to accumulate, degrade or remove metals from the environment, therefore, it is a suitable candidate plant for phytoremediation. In this regard, the present study investigates the accumulation of cadmium in three samples including two species of Azolla pinnata and A. filiculoides and a sample collected from Anzali wetland. For this purpose, cadmium adsorption was measured in three samples after 72 hours of treatment with three concentrations of 10, 50 and 500 μM Cd, by atomic absorption spectrophotometer. Mean comparison showed that the highest absorbance of cadmiun at 500 μm was related to A. pinnata (4673.8 mg Kg-1) followed by A. filiculoides (2747.1 mg Kg-1) and Azolla collected from Anzali wetland (2309.4 mg Kg-1). The cadmium absorption rate in all treated samples was significantly different from their control samples. The growth rate of Azolla samples was also decreased in response to elevated concentrations of cadmium. Increasing the expression of metallothionein gene in the samples in response to different levels of cadmium at 24, 48 and 72 hours after treatment showed a significant effect of cadmium on the expression of this gene in the Azolla samples. In general, application of cadmium treatment in the three samples showed that this plant has a high potential for absorption of heavy metals and uses for phytoremediation purposes.

    Keywords: Azolla, Cadmium, Phytoremediation, Metallotionein
  • Pour Aboughadareh A*, Omidi M, Naghavi MR, Etminan A, Mehrabi AA Pages 249-260

    Wild relatives of wheat are one of the important genetic resources for using in breeding programs. In this study, a set of diploid wild wheat possessing D genome (Aegilops tauschii Coss.) were evaluated for some photosynthetic-related traits under two control and water deficit stress conditions. Under stress condition, Analysis of variance showed significant differences among accessions for chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid content, photosynthesis capacity, maximum quantum yield of PSII and seedling fresh and dry biomasses. Water deficit stress reduced all traits and the highest reduction was recorded for seedling fresh and dry biomasses as well as chlorophyll b, respectively. Furthermore, genetic parameters were affected by water deficit stress so that stress condition increased all parameters compared with the control condition. Under stress condition, the genetic gain showed an increasing pattern and it ranged from 3.46 to 54.04. The highest genetic gain value was obtained for the seedling fresh weight (54.04%), chlorophyll b (29.93%) and photosynthesis capacity (26.44%), respectively. In both control and stress conditions, the highest environmental, phenotypic and genotypic coefficient of variances (ECV, PCV and GCV, respectively) were recorded for the last mentioned traits. In general, regarding the high level of genetic diversity in Ae. tauschii species, as well as a high rate of heritability for measured traits, future comprehensive evaluation on this germplasm, is recommended.

  • Mehdi Zahravi*, Farzad Afshari, Shahpour Ebrahimnejad Pages 261-272

    This research was performed with the purpose of screening of wheat genotypes and identification of resistance sources to yellow (stripe) rust disease. A total of 284 accessions from bread wheat collection of National Plant Gene Bank of Iran, which were previously received from 19 countries, were evaluated at adult plat stage under natural incidence of the disease in field condition of Sari, Iran. Based on components of resistance, 116 genotypes were selected for study in the second year at the same condition, among them 52 accessions were then chosen for evaluation at seedling stage in greenhouse. This evaluation was performed by four races 38E158A+, Yr27, 174E10A+, Yr27, 6E2A+, Yr27 and 238E190A+, Yr27. The results showed that 9 genotypes including 8252 and 8320 (Iran), 8395 and 8396 (Korea), 8103 (Afghanistan), 8150 (Portugal), 8348 (Algeria), 8426 (India) and 8472 (Turkey) were resistant to all the studied pathotypes. The presence of Yr1, Yr4, Yr10, and YrSP genes were postulated for these genotypes. One genotype from each country of Portugal, Iran, Japan, Korea, Italy and five genotype with unknown origin were resistant only against pathotype 6E2A+, Yr27, which are likely to carry YrSD or YrND. The comparison of resistance reactions in genotypes 8257, 8237, 8259 and 8332 (Iran), 8105 and 8108 (Afghanistan), 8169 (Portugal), 8458 (India), 8152 (Portugal) and 8362 (Australia) and virulence factors in the studied pathotypes suggested the presence of some unknown resistance genes in regarding genotypes. In the present study some genotypes with adult plant resistance were also identified. The total results of this research indicated the potential of bread wheat collection of National Plant Gene Bank of Iran to identify new sources and genes for resistance to yellow rust.

    Keywords: Stripe rust, Epidemics, Gene pool, Germplasm
  • RasoliAzar S, Saidi M*, Fazeli A, Mohammadi Y Pages 273-277

    Tomato is one of vegetables of Solanaceae family that consumes in different ways. Tomato breeding for heterosis and resistance/tolerance to drought is an important program started since 2014 at Ilam University, for which identification of more variable parent lines was the main objective breeders. In the current research, in order to evaluate the relationship between and genetic distance of lines and isolation of the best parents among 36 tomato lines (collected from surround the globe) for hybridization, ISSR molecular markers were used. PCR reactions were performed using 11 primers which produced an appropriate and distinguishable model for the 36 studied genotypes. Totally 89 alleles were identified on agarose gel. Total number of alleles per primer ranged from 7 to 10. The highest and lowest polymorphism recorded for marker ISSR17 with 90 percent and marker LBMB B with 71 percent, respectively. Maximum and minimum of PIC were 0.45 (LBMB C, LBMB D, HB12) and 0.38 (ISSR17). The highest marker index (MI) was 3.8 (LBMB A) and 3.51 (primer 809), indicated a higher resolution of the primers compared to the others. Average of marker index was 3. Dice genetic similarity coefficient ranged from 0.10 to 0.96. Results of the research revealed that genotypes SolanumPimpinellifolium, S. Chilense LA1959 and S. ChilenseLA1972 are the best choices for heterosis breeding and crossing with indigenous Iranian varieties.

    Keywords: Molecular markers, Polymorphisms, Hybrid, Genetic distance