فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 38، بهار 1399)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 38، بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/03/12
  • تعداد عناوین: 10
|
  • امید جزایری*، طاهره سادات آقاجان زاده، پرویز حیدری، تئو الزنگا صفحات 1-22
    هدف

     کادمیوم یکی از عناصر سنگین موجود در خاک است که در صورت افزایش غلظت در خاک به عنوان یکی از آلاینده های زیست محیطی منجر به تهدید سلامت انسان و حیوانات نیز می گردد. در حالی که گیاهان با افزایش جذب عناصر سنگین کمک موثری در رفع آلودگی های محیطی به عمل آورده و از طرفی دیگر به کمک سازوکارهای متنوعی با تنش کادمیوم مقابله مینمایند، اما تاکنون مسیرهای بیوشیمیایی و ژن هایی که در پاسخ گیاهان به کادمیوم دخیل می باشند، به طور کامل شناسایی نشده اند.

    مواد و روش ها

     به دنبال مطالعات پروتیومیک انجام شده بر روی گیاه آرابیدوپسیس تالیانای جهش یافته که ژن شبه رسپتور کینازی AT2G37050 آن از کار افتاده، مشخص گردید 150 پروتئین که در گیاه وحشی (شاهد) حضور داشته اند، در گیاه جهش یافته ناپدید شدند. در این تحقیق از الگوریتم های GeneMANIA و agriGO جهت مطالعه GO term  استفاده شد که یک سیستم کنترل شده از واژگان زیستی است و ماهیت واژگان زیستی در سه حوزه 1- فرآیند زیستی 2- عملکرد مولکولی 3- بخش بندی سلولی توسط افراد متخصص تعریف می شود.

    نتایج

     مطالعات بیوانفورماتیک به دست آمده با استفاده از الگوریتم GeneMANIA نشان داد که ژن AT2G37050 در فرآیند زیستی پاسخ گیاه به یون کادمیوم نقش دارد. در مرحله بعد الگوریتم agriGO به منظور مطالعه GO terms مورد استفاده قرار گرفت و در نتیجه نقش ژن AT2G37050 در فر آیند زیستی پاسخ به یون کادمیوم مجددا مورد تایید قرار گرفت. علاوه بر این، وجود GO term های معنادار (FDR<0.05) از جمله مکان خارج سلولی، پلاسمودسماتا، غشاء واکویل و کلروپلاست که در ارتباط با سازوکارهای دخیل در تحمل گیاه به تنش کادمیوم می باشند، دلیل تقویت کننده دیگری در خصوص ارتباط این ژن در پاسخ به یون کادمیوم می باشد.

    نتیجه گیری

     نتایج این تحقیق علاوه بر پیشنهاد ژن جدید موثر در پاسخ به تنش کادمیوم می تواند در ساخت گیاهان تراریخته تصفیه کننده خاک از آلودگی کادمیوم مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: آرابیدوپسیس تالیانا، بیوانفورماتیک، پاسخ به کادمیوم، ژنومیک عملکردی، AT2G37050
  • عیدی بازگیر*، نرگس حاتمی، ابراهیم صداقتی، مصطفی درویش نیا صفحات 23-44
    هدف

     گیاهانی که ریشه ی آن ها با قارچ های میکوریز آربوسکولار رابطه ی همزیستی دارند، نسبت به گیاهان غیرمیکوریزی، توانایی بالاتری دربرابر تنش های مختلف زنده و غیرزنده ی محیطی همچون خشکی، شوری و آفات و بیماریهای گیاهی دارند. هدف از این مطالعه، بررسی گونه های مختلف AMF در استان کرمان است. شناسایی این میکروارگانیسم ها مبنایی برای مطالعات بیشتر در مورد استفاده از این میکروارگانیسم ها در جوانه زنی ، رشد و تکثیر گیاهان دارویی است. 

    مواد و روش ها

     به منظور شناسایی مولکولی و مورفولوژیکی قارچهای میکوریز آربوسکولار، نمونه برداری از منطقه ی ریزوسفر گیاهان دارویی در برخی مناطق استان کرمان انجامشد. اسپورهای قارچ میکوریز آربوسکولار از خاکهای نمونه برداری شده با استفاده از روش الک مرطوب جداسازی شدند.  گروه بندی بر اساس اسلاید میکروسکوپی و ویژگیهای مورفولوژیکی مانند رنگ اسپور، شکل، تزیینات سطح، اندازه و ساختار دیواره آنها و خصوصیات اسپور ها در آب انجام شد. استخراج DNA از تک اسپور انجام شد. بخشی از  DNA ریبوزومی با روش PCR آشیانه ای، با استفاده از آغازگرهای SSUmaf و LSUmAr در مرحله اول و SSUmCf و LSUmBr در مرحله دوم تکثیر گردید و محصول PCR پس از الکتروفورز افقی ژل آگاروز و مشاهده ی باند مربوطه برای توالی یابی ارسال شد. سپس نتایج توالی یابی با استفاده از نرم افزارهای BLAST، Gene Runner و Clustal Omega مورد بررسی قرار گرفت و  با استفاده از نرم افزار MEGA 7، درخت فیلوژنی رسم شد.

    یافته ها

     براساس بررسی های مورفولوژیکی و مولکولی، گونه های Viscospora viscosa،Septoglomus deserticola ، Funneliformis caledonius،Funneliformis mosseae و Diversispora spurca شناسایی گردید. در انتها، وجود و چگونگی قرابت گونه های شناسایی شده در درخت فیلوژنی مورد بررسی قرار گرفت.

    نتیجه گیری

     ازآن جا که ویژگی های مورفولوژیکی مورد استفاده در شناسایی و رده بندی قارچ های میکوریز محدود می باشند، می توان برای رده بندی مطمین تر از روش های مولکولی استفاده کرد و از این طریق تمایز گونه های مشابه از نظر مورفولوژیکی و یا تشابه نمونه های متفاوت از نظر ظاهری را تشخیص داد.

    کلیدواژگان: آغازگر، رده بندی، هم زیستی، DNA ریبوزومی، PCR آشیانه ای
  • جواد سرومیلی، عباس سعیدی*، ناصر فرخی، رضا طالبی صفحات 45-62
    هدف

    عدس (Lens culinaris) سومین لگوم دانه ای مهم در دنیا بعد از نخود و نخود فرنگی می باشد. این مطالعه با اهداف (1) تعیین تنوع ژنتیکی و ساختار تغییرات مولکولی ژنوتیپ ها و (2) شناسایی روابط بین ژنوتیپ ها برای نگهداری، مدیریت و استفاده از این ژنوتیپ ها در برنامه های به نژادی محصولات زراعی انجام شد.

    مواد و روش ها

     DNA ژنومی کل از برگ های از هر ژنوتیپ با استفاده از پروتکل CTAB استخراج شد. پس از استخراج DNA ، نمونه های DNA با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) تکثیر شدند. ارزیابی تنوع ژنتیکی 90 ژنوتیپ عدس با استفاده از 30 نشانگر SSR انجام شد.

    نتایج

     در مجموع 145 آلل چندشکل با میانگین 83/4 آلل به ازای هر جفت آغازگر تکثیر شد. بالاترین تعداد آلل به نشانگر SSR80 با 8 آلل و کمترین آن به SSR96،  SSR204،215SSR و SSR233 نشانگر با 3 آلل اختصاص داشت. میزان اطلاعات چندشکلی برای نشانگرها بین 83/0 تا 35/0 با میانگین 63/0 بود. بیشترین و کمترین میزان محتوای اطلاعات چندشکلی به نشانگر SSR80 و نشانگر SSR28 به ترتیب تعلق داشت. مقدار شاخص شانون از 94/1 (برای نشانگرSSR80 ) تا 829/0 (برای نشانگر SSR48) متغیر بود. هتروز یگو سیتی مور د انتظار  در ژنوتیپ ها دامنه ای از 845/0 (SSR80) و کمترین آن 422/0 (SSR48) مشاهده شد. میانگین این شاخص 643/0 به دست آمد. تجزیه خوشه ای با روش مبتنی بر فاصله Neihbour-Joining  و تجزیه ساختار جمعیت با روش مبتنی بر مدل Bayesian انجام شد. بهترین تعداد زیر جمعیت 3 عدد شناسایی شد، که در زیرجمعیتها افرد بر اساس مناطق جغرافیایی از یکدیگر تفکیک نشدند.

    نتیجه گیری

     نتایج این مطالعه نشان داد که نشانگر SSR کارایی بالایی برای ارزیابی ژنوتیپ های مختلف دارد. این نشانگر توانست تمامی ژنوتیپ ها را به خوبی از هم تفکیک کنند.

    کلیدواژگان: تجزیه ی خوشه ای، ساختار جمعیت، عدس، محتوای اطلاعات چندشکلی، نشانگرSSR
  • سمیرا محمدی، رحیم حداد*، وحید شریعتی صفحات 63-80
    هدف

    در پژوهش حاضر برای اولین بار تاثیر سویه های مختلف باکتری، زمان هم کشتی و غلظت های مختلف استوسرینگون برای تولید ریشه های مویین در گیاه گل گاوزبان خوزستانی بررسی شد.

    روش

     برگ های گیاه 21 روزه و سه غلظت مختلف استوسرینگون (0، 100 وµM 200 ) و سه سویه باکتری اگروباکتریوم رایزوژنز (A4، ATCC15834 و 11325)در دو زمان هم کشتی 48 و 72 ساعت برای القا ریشه مویین استفاده شدند. در هر ریز نمونه، زخم های سطحی با سرنگ آغشته به باکتری ایجاد شد. سپس ریز نمونه ها به محیط کشت 1/2 MS جامد حاوی 100 میلی گرم بر لیتر اسید آسکوربیک منتقل و به مدت 48 یا 72 ساعت در اتاق رشد نگه داری شدند. از تکنیک PCR برای تایید تراریختی ریشه های مویین با آغازگرهای اختصاصی تکثیر ژن rolB استفاده شد.اندازه گیری شیکونین بر مبنای سیستم کروماتوگرافی مایع با توان بالا انجام شد.

    یافته ها

     اولین ریشه های مویین از محل های زخمی برگ پس از 14 تا 21 روز ظاهر شدند. وجود T-DNA اگروباکتریوم در ژنوم ریشه های مویین با تکنیک PCR و استفاده از آغازگر اختصاصی ژن rolB تایید شد. سویه ATCC15834 در غلظت های 100 و 200 میکرومولار استوسرینگون بیشترین میزان القای ریشه مویین را داشت، که نشان می دهد ترکیبات فنلی مثل استوسرینگون در افزایش القای ریشه مویین موثر است. به طور کلی، افزایش زمان هم کشتی و غلظت استوسرینگون با یکدیگر منجر به افزایش القای ریشه مویین توسط هر سه سویه باکتری شد. بیشترین میزان تولید شیکونین در ریشه مویین با فنول کمتر و به میزان 254.4±0.56 µg/g FW بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق برای اولین بار نشان می دهد که تراریختی و القا ریشه های مویین در گیاه گل گاوزبان خوزستانی E.hhuzistanicum توسط Agrobacterium rhizogenes امکان پذیر بوده و می تواند در تحقیقات انتقال ژن و کشت ریشه های مویین برای تولید متابولیت با ارزش شیکونین مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: گل گاوزبان خوزستانی، گیاهان دارویی، شیکونین، متابولیت ثانویه
  • محمود نظری*، فاطمه ثعلبی، سوسن رادپور صفحات 81-100
    هدف

     پروتئین های شوک حرارتی 70 (Hsp70) خانواده ای از چاپرون های مولکولی هستند که برای تاخوردگی صحیح پروتئین ها و بسیاری از فعالیت های سلولی مورد نیاز هستند. هدف از این تحقیق تعیین چندشکلی ژن شوک حرارتی 70 مرغ بومی استان خوزستان با استفاده از تکنیک SSCP بود. 

    مواد و روش ها

     بدین منظور از 130 مرغ بومی شهرستان های اندیمشک، شوش، رامهرمز و ایستگاه اصلاح نژاد مرغ بومی جهاد (شهرستان باوی) خونگیری به عمل آمد. پس از استخراج DNA، ناحیه موردنظر (359 جفت بازی ابتدای ژن) توسط آغازگرهای اختصاصی به روش واکنش زنجیره ای پلیمراز تکثیر و توالی یابی شد.

    نتایج

     نتایج نشان دهنده وجود چندشکلی در قسمت ابتدایی ژن شوک حرارتی 70 بود که توسط توالی یابی محصولات PCR تایید گردید و دو جایگاه چندشکل در این منطقه شناسایی شد: یک جهش از نوع انتقال در موقعیت 259+ (A259G)  سبب جایگزینی گوانین با آدنین و یک جهش از نوع جابجایی در موقعیت 277+ (C277G) سبب جایگزینی گوانین با سیتوزین. آزمون مربع کای نشان داد که جایگاه های مورد بررسی در حالت تعادل هاردی-وینبرگ نیستند. به علاوه، هتروزیگوسیتی مشاهده شده و تعداد آلل موثر نشان داد که میزان تنوع این جایگاه ها در جمعیت بالاست. بعلاوه، هاپلوتیپ H3 بیشترین فراوانی را در جمعیت داشت. در این هاپلوتیپ جهش از نوع A259G رخ داده است. 

    نتیجه گیری

     باید در حفظ این جمعیت کوشید تا در آینده بتوان از این مخازن با ارزش در صورت نیاز اسفاده نمود. انتخاب در مرکز اصلاح نژاد دام جاهد سبب افزایش همخونی و در نتیجه فراوانی هاپلوتیپ H3 در جمعیت شده است.

    کلیدواژگان: چندشکلی، ژن شوک حرارتی 70، مرغ های بومی
  • حمیده قجر، حسن سلطان لو*، سیده ساناز رمضانپور، الهه توکل صفحات 101-124
    هدف

    خشکی از مهمترین عوامل محدود کننده زمین های کشاورزی بوده و اثرات نامطلوبی بر رشد و تولید گیاهان اعمال می کند. اسطوخودوس انگلیسی گیاهی دارویی و معطر است که به دلیل ارزش اسانس آن از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. با توجه به ماهیت نسبتا مقاوم این گیاه به کم آبی، می تواند جایگزین مناسبی برای گیاهان دارای نیاز آبی بالا در کشور باشد. به منظور شناسایی برخی ژن های دخیل در پاسخ به خشکی در گیاه اسطوخودوس انگلیسی، تحلیل ترنسکریپتوم این گیاه در شرایط تنش خشکی و شاهد با بکارگیری فناوری RNA-Seq انجام پذیرفت.

    روش

     RNA های پیام رسان بافت برگ و گل گیاهان شاهد و تحت تنش خشکی توسط Illumina HiSeq. 2000  توالی یابی  شد. ضمن اینکه فعالیت برخی آنزیم های آنتی اکسیدان، مالون دآلدیید و دی تیروزین در گیاهان شاهد و تحت تنش اندازه گیری شد.

    یافته ها

    از مجموع 264126 رونوشت توالی یابی شده، 1083 ژن در بافت گل و 150 ژن در بافت برگ در اثر اعمال تنش خشکی نسبت به گیاهان شاهد بیان افتراقی داشتند. چندین گروه GO شامل فعالیت کاتالیتیکی، پاسخ به محرک ها و اتصال، در ژن های دارای بیان افتراقی غنی شدند. همچنین آنالیز KEGG، مسیر های مختلف مرتبط با تنش مثل سنتز متابولیت های ثانویه، متابولیسم گلوتاتیون و پرولین و انتقال سیگنال هورمونی را شناسایی نمود. ضمن اینکه برخی ژن های مرتبط با آنزیم های آنتی اکسیدانت در این تحقیق شناسایی شد.

    نتیجه گیری

    مطالعه حاضر اولین گزارش از کاربرد RNA-Seq در گیاه اسطوخودوس انگلیسی تحت تنش خشکی است. تحلیل بیوشیمیایی صورت گرفته در این تحقیق نیز با نتایج به دست آمده از RNA-Seq مطابقت داشته است. یافته های حاصل از این تحقیق درک ما را از شبکه مولکولی پاسخ دهنده به تنش خشکی در گیاه اسطوخودوس انگلیسی توسعه داده است.

    کلیدواژگان: آنالیز بیوشیمیایی، انتولوژی ژن (GO)، ژن های با بیان افتراقی (DEGs)، RNA-Seq
  • فائزه حسین پور، رضا درویش زاده*، مریم پروینی کهنه شهری صفحات 125-142
    هدف

     خشکی شایع ترین تنش محیطی است که به طور تقریبی موجب محدودیت تولید در 25 درصد از زمین های دنیا می شود.  تنش خشکی باعث ایجاد تغییرات در مورفولوژی، فیزیولوژی و پروفایل بیان ژن ها در گیاه می شود. یکی از اثرات تنش خشکی، تنش اکسیداتیو است که سبب آسیب به DNA تلومری می شود. مکانیسم غالب حفظ تلومر در اکثر یوکاریوت ها وابسته به فعالیت آنزیم تلومراز است که مانع کوتاه شدن انتهای کروموزوم می گردد. در این مطالعه بیان ژن تلومراز در دو ژنوتیپ مقاوم و حساس به خشکی در آفتابگردان روغنی با تکنیک Real time PCR ارزیابی شد.

    مواد و روش ها

     ژنوتیپ های ENSAT254 و LC1064C در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار در گلخانه کشت شدند. گیاهان تا مرحله 8 برگی از لحاظ وضعیت آبی نزدیک 100 درصد ظرفیت زراعی نگهداری شدند. بعد از این مرحله تعدادی از گلدان ها در همان ظرفیت زراعی نگه داری شدند (نمونه های شاهد) اما تعدادی تحت تنش خشکی 80%، 60% و 40% ظرفیت زراعی قرار گرفتند. نمونه برداری از برگ ها در دو زمان 7 و 21 روز بعد از اعمال تنش و از تیمار شاهد انجام گرفت. استخراج RNA از نمونه های برگی با استفاده از محلول استخراج RNX-plus TM (شرکت سیناکلون، ایران) و واکنش  Real time PCR با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن تلومراز انجام گرفت. تجزیه واریانس داده ها و مقایسه  میانگین تیمارها با استفاده از نرم افزار SAS 9.4 انجام گرفت. نمودارها با Excel  نسخه 2016 رسم شدند.

    نتایج

     نتایج مقایسات میانگین نشان داد میزان بیان ژن کدکننده آنزیم تلومراز در ژنوتیپ های حساس و مقاوم آفتابگردان متفاوت است به طوری که میزان بیان ژن کدکننده آنزیمتلومراز در ژنوتیپ مقاوم (ENSAT254) نسبت به ژنوتیپ حساس (LC1064C) به طور معنی داری افزایش یافت.

    نتیجه گیری

     از آنجایی که آنزیم تلومراز در حفظ یکپارچگی و پایداری ژنوم در چرخه ی سلولی نقش اساسی دارد در نتیجه افزایش بیان ژن تلومراز در ژنوتیپ متحمل (ENSAT254) در مقایسه با ژنوتیپ حساس (LC1064C) احتمالا حاکی از دخالت ژن فوق در مقاومت آفتابگردان به تنش خشکی باشد.

    کلیدواژگان: تلومر، دانه های روغنی، ظرفیت مزرعه ای، مقاومت به خشکی، واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی
  • حسین پیری* صفحات 143-160
    هدف

    دانه های ارکیده بسیار ریز، فاقد مواد غذایی و بندرت در شرایط طبیعی جوانه می زنند. برای جوانه زنی در شرایط طبیعی ابتدا بایستی همزیستی با قارچ ها، بویژه قارچ های میکوریزا انجام شود. با استفاده از تکنیک کشت بافت و فراهم نمودن تمام شرایط لازم برای رشد و توسعه، می توان این محدودیت ها را برطرف نمود.

    مواد و روش ها

     کپسول های حاوی دانه بعد از تمیز نمودن سطحی به منظور حذف کامل عوامل بیماری زا، داخل محلول 1 درصد تی پل (Teepol)  بعنوان ماده ضدعفونی کننده و خیس کننده برای 20 دقیقه قرار گرفتند. سپس شستشو و به زیر دستگاه لامینار ایرفلو منتقل و در شرایط کاملا" استریل با کلرید جیوه (Hgcl2) به میزان 2/0 درصد به مدت 10 دقیقه، بوستین (Bavistin) و استرپتومایسین (Streptomycin) هر کدام به میزان 03/0 درصد بمدت 5 دقیقه ضدعفونی شدند. تمام محیط های کشت همزمان آماده و دانه ها در شرایط کاملا" سترون بطور یکنواخت کشت و جهت جوانه زنی در اتاق رشد قرار داده شدند.  

    نتایج

     درصد و سرعت جوانه‎ زنی تحت تاثیر سن دانه و تنظیم کننده های رشد قرار داشت. تشکیل اسفرول و سنتز کلروفیل در مرحله سوم کشت دانه، حداکثر بود. تشکیل، توسعه و تمایزیابی پروتوکورم بسته به نوع تیمار و مرحله رشدی دانه ها در فاصله زمانی بین  43 الی 76 روز بعد از کشت مشاهده شد، که نسبت به شاهد در سطح آماری 1 درصد معنی داری بود.

    نتیجه گیری

     با توجه به نتایج حاصل از آنالیز داده ها می توان بیان داشت، در بیشتر موارد درصد موفقیت از مرحله جوانه زنی تا تمایزیابی پروتوکورم در گل های ارکیده با توجه به سن دانه گیاهی در هر گونه و رقم، نوع تنظیم کننده های رشد گیاهی مورد استفاده، نسبت و ترکیب دو نوع اکسین و نسبت اکسین به سایتوکنین و بالعکس متفاوت می باشد، در نتیجه لازم است برای هر گونه و رقم با توجه به تفاوت در طول دوره گرده افشانی تا رسیدن دانه آزمایشات تکمیلی جدیدی انجام شود.

    کلیدواژگان: اسفرول، پروتوکورم، محیط کشت M، هورمون های رشد
  • رسول اکبری، علی اسماعیلی زاده کشکوئیه*، زینب امیری قنات سامان، احمد آیت اللهی مهرجردی صفحات 161-176
    هدف

    ارزیابی و حفاظت از مرغان بومی به عنوان ذخایر ژنتیکی آینده ضروری است. در این تحقیق تنوع ژنومی چهار قطعه مرغ از نژاد مرندی با استفاده از تکنیک توالی یابی کل ژنوم بررسی شد. 

    مواد و روش ها

     نمونه خون چهار قطعه مرغ بومی از استان آذربایجان شرقی گرفته شد. توالی یابی کل ژنوم به صورت -End paired یا دو سویه توسط شرکت ایلومینا 2500Hiseq انجام شد. کیفیت داده ها توسط برنامه FastQC  بررسی شد ند. داده ها به وسیله الگوریتم MEM به کار برده شده در برنامه BWA با ژنوم مرجع (Gallus_gallus-5.0/galGal5) همردیف شد ند. چندریختی های تک نوکلیوتیدی (SNPs) و حذف و اضافه های کوچک ژنوم با برنامه GATK شناسایی شد ند. مستند سازی چند ریختی های تک نوکلیوتیدی و حذف و اضافه های کوچک ژنوم با برنامه SnpEff انجام شد. تنوع ژنتیکی ژنوم چهار مرغ با برنامه VCFtools محاسبه شد.

    نتایج

    درصد همردیفی توالی های کوتاه با ژنوم مرجع بالای 99 درصد بود و میانگین عمق پوشش X7 بود. در این پژوهش 8679990 چند ریختی تک نوکلیوتیدی و 911095 حذف و اضافه کوچک بدست آمد که بیشترین مقدار آن در نواحی اینترون و بین ژنی مشاهده شد. میانگین درصد هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار برای جایگاه های چند ریختی های تک نوکلیوتیدی شناسایی شده  برای ژنوم چهار مرغ به ترتیب 33/0 و 35/0 بود. 

    نتیجه گیری

    نتایج مستند سازی نشان داد که درصد چندریختی های تک نوکلیوتیدی خاموش (64/74 درصد)  بیشتر از درصد چندریختی های تک نوکلیوتیدی غیر مترادف (بد معنی و بی معنی، 36/25 درصد) در ژنوم مرغ است. اطلاعات بدست آمده از این پژوهش، می تواند برای برنامه های اصلاح نژادی و حفاظتی و نیز بررسی های ساختار جمعیتی سودمند واقع شوند.

    کلیدواژگان: توالی یابی کل ژنوم، چند ریختی های تک نوکلئوتیدی، حذف و اضافه های کوچک، مرغ مرندی
  • محمدرضا محمدآبادی* صفحات 177-192
    هدف

     گیرنده استروژن (ER) یک فاکتور رونویسی است که واسطه عملکرد هورمون استروژن در بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی و آسیب شناختی است. بیان گیرنده استروژن (ESR1)، که گیرنده استروژن  آلفا (ER-α) را کد می کند، مختص بافت است. به عنوان مثال، بیان ESR1 در آندومتر و غده پستانی بسیار زیاد است و در جفت و پوست کم است. این ژن روی کروموزوم شماره 6 انسان قرار دارد و به نام های Era، ESRA، ESTRR، و NR3A1 نیز معروف است. در چندین پژوهش نشان داده شده است که واریانت های ژنتیکی در این ژن با حساسیت به سرطان پستان همبستگی دارند. هدف این پژوهش بررسی میزان بیان ژن ESR1 در بافت های مختلف بز کرکی راینی با استفاده از Real Time PCR بود. 

    مواد و روش ها

     تعداد یک راس بز نر و یک راس بز ماده برای نمونه برداری از بافت ها انتخاب شدند. نمونه ها از بافت های قلب، کلیه، مغز، تخمدان، رحم، پستان و بیضه (از هر بافت 3 تکرار) در هنگام کشتار در کشتارگاه تهیه شد. RNA کل استخراج و cDNA ساخته شد. برای برررسی میزان نسبی بیان ژن ها از واکنش Real Time PCR به روش SYBR Green استفاده شد. در این مطالعه از ژن GAPDH به عنوان ژن کنترل داخلی استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل داده های حاصل از Real Time PCR از روش پی فافل استفاده شد.

    نتایج

     مطالعه بیان ژن ESR1 در بافت های قلب، کلیه، مغز، تخمدان، رحم، پستان و بیضه بز کرکی راینی با استفاده از روش PCR در زمان واقعی نشان داد که این ژن در تمامی بافت های بررسی شده بیان شده است. بیشترین سطح بیان در بافت های کلیه، تخمدان، رحم و بیضه و کمترین سطح بیان در بافت مغز و قلب مشاهده شد

    نتیجه گیری

     با توجه به نتایج پژوهش حاضر و نتایج سایر محققین می توان نتیجه گرفت که گیرنده های استروژن نقش مهمی در اسپرماتوژنز و باروری نرها دارند، چرا که در پژوهش حاضر مشخص شد که ESR1 در بافت های تولیدمثلی نسبت به بافت های غیر تولیدمثلی بسیار بیشتر بیان می شود. لذا، استروژن و گیرنده هایش به احتمال زیاد برای باروری نرها بسیار ضروری هستند و نتایج این پژوهش اساسی را برای پژوهش های آینده جهت توصیف نقش ژن ESR1  به عنوان یک ژن کاندیدا برای باروری بهتر و فیزیولوژی طبیعی در حیوانات اهلی، به ویژه بز فراهم کرده است.

    کلیدواژگان: بافت های تولیدمثلی، بز کرکی راینی، بیان ژن، ESR1
|
  • Omid Jazayeri *, Tahereh A. Aghajanzadeh, Parviz Heydari, Theo Elzenga Pages 1-22
    Objective

     Cadmium is a highly toxic and widespread soil pollutant threatening human and animal. Plants effectively help to eliminate environmental pollution by up taking of heavy metals and tolerate cadmium stress through a variety of mechanisms, but biochemical pathways and genes involved in the response of plants to cadmium stress have not been fully and comprehensively identified.  

    Materials and methods

    Following proteomic studies on the Arabidopsis thaliana mutant in which AT2G37050 (receptor like kinase gene) was knocked-out, it was identified that 150 proteins that were present in the wild (control) plant have been disappeared in the mutant plant. In current study, biological function of AT2G37050 gene/GO terms has been investigated by GeneMANIA and agriGO algorithms. GO term is a controlled vocabulary system describing biological entities in three aspects (biological process, molecular function, and cellular component) in different organisms.  

    Results

    Bioinformatics studies resulted from the GeneMANIA algorithm showed that the AT2G37050 gene is involved in the biological process of response to cadmium ion. The agriGO algorithm was then used to study GO terms at three levels of biological process, molecular function and cellular component, and role of the AT2G37050 gene and biological process of response to cadmium ion was reconfirmed. In addition, significant GO terms (FDR <0.05) such as "extracellular region", "plasmodesmata", "vacuole membrane" and "chloroplast" are associated with the mechanisms involved in plant tolerance to cadmium stress. This is another supporting evidence, which shows association of AT2G37050 gene and "response to cadmium ion". 

    Conclusions

    In addition to suggesting a new effective gene in response to cadmium stress, the result of current study can be considered in order to construction of transgenic plants, which are able to purify soil from cadmium contamination.

    Keywords: Functional genomics, Arabidopsis thaliana, bioinformatics, Response to cadmium ion, AT2G37050
  • Eidi Bazgir *, Narges Hatami, Ebrahim Sedaghati, Mostafa Darvishnia Pages 23-44
    Objective

    Plants that have a symbiotic relationship with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) compared with non-mycorrhizal plants have a higher ability to resist against various biotic and abiotic environmental stresses such as drought, salinity, pests, and plant diseases. This study aim is studying different species of AMFs in Kerman province. The identification of these microorganisms is to provide the basis for further studies on the use of these microorganisms in germination, growth, and proliferation of medicinal plants.

    Methods

    To molecular and morphological identification of arbuscular mycorrhizal fungi, sampling was done from the rhizosphere of medicinal plants in some areas of Kerman province. Arbuscular mycorrhizal fungi spores were isolated from the sampled soils by the wet sieve method. The grouping was done based on spore microscopic slides and morphological characteristics such as spore color, shape, surface ornamentation, size, wall structure and spore characteristics in water. DNA was extracted from single spores. A Part of ribosomal DNA was amplified by nested PCR using SSUmaf and LSUmAr primers in the first step, SSUmCf, and LSUmBr in the second step. After horizontal agarose gel electrophoresis and see the related band the PCR product was sent for sequencing. Then sequencing results were analyzed using BLAST, Gene Runner and Clustal Omega Softwares, and the phylogenetic tree was plotted using MEGA 7 software.

    Results

    According to morphological and molecular studies, Viscospora viscosa, Septoglomus deserticola, Funneliformis caledonium, Funneliformis mosseae, and Diversispora spurca were identified. Finally, the existence and manner of species identity were investigated in the phylogeny tree.

    Conclusion

    Since the morphological features used in the identification and classification of mycorrhizal fungi are limited, molecular methods can be used for safer classification, and in this way, Recognize differences of Similar species morphologically and similarity of different species in appearance.

    Keywords: : Classification, Nested PCR, Primer, Ribosomal DNA, Symbiosis
  • Javad Sarvmeili, Abbas Saidi *, Naser Farrokhi, Reza Talebi Pages 45-62
    Objective

     Lentil (Lens culinaris) is the third most important grain legume in the world after chickpea (Cicer arietinum L.) and pea (Pisum sativum L.).  Therefore, the aim of this research was (1) to determine the genetic diversity and structure of molecular variation of genotypes and (2) to identify relationships among genotype for conservation, management, and utilization of these genotypes in crop breeding programs.  

      Materials and methods

    Total genomic DNA was extracted from leaves of each genotype following a CTAB protocol.  After DNA extraction, DNA samples were amplified using polymerase chain reaction (PCR).  Evaluation of the genetic diversity of 90 lentil genotypes was performed using 30 SSR markers.

    Results

     A total of 145 polymorphic alleles were produced with an average of 4.06 alleles per locus. The highest number of alleles produced belonged to SSR 80 primer with eight alleles and the lowest number of alleles belonged to SSR96 primer with three alleles.  Polymorphic information content (PIC) for the markers ranged between 0.35 to 0.83 with an average of 0.63.  Maximum and minimum PIC have belonged for SSR80 and SSR28, respectively.  Shannon index value was variable from 1.94 (for the SSR80) to 0.829 (for the SSR48). The expected heterozygosity was observed in genotypes ranged from 0.845 (SSR80) to 0.422 (SSR48). The mean of this index obtained with 0.643.  Clustering analysis was performed using Neihbour-Joining algorithm and population structure analysis was performed using Bayesian method.  The best number of sub-populations was identified as three.  Genotypes were identified within the different sub-populations that most of genotypes in sub-populations were not separated based on their geographic origins.

    Conclusions

    Results of this study revealed that SSR marker has highly potential for evaluation. This marker could separate all of genotypes very well.

    Keywords: Cluster analysis, Population structure, lentil, polymorphism information content, SSR marker
  • Samira Mohammadi, Raheem Haddad *, Vahid Mohammadi Pages 63-80
    Objective

    In this study for the first time, different strains of Agrobacterium rhizogenes, co-cultivation times, and concentrations of acetosyringon in leaf explants of Echium khuzistanicum were examined to produce hairy roots.

    Materials and methods

    The leaves of 21-day-old plant, different concentrations of acetosyringone (0,100,200 µM) and 3 strains of Agrobacterium (A4, ATCC15834 and 11325) were used for hairy root induction. In each explant, surficial wounds were created by a syringe contaminated with the bacterium and put for 10 minutes in bacterial suspension. After infection, the explants were transferred in the ½ MS solid medium supplemented with ascorbic acid (100 mg/L) to a light free growth chamber with 25 ° C temperature for 48 or 72 hours. PCR technique was used to confirm transformation by gene amplification with the rolBprimers. HPLC analysis was conducted on a high performance liquid chromatography system for shikonin measurement.  

    Results

    The results of this study showed that, the first hairy roots emerged from wounded places after 14-21 days. The presence of A. rhizogenes T-DNA in the hairy root genome was confirmed by PCR using specific primers for rolB gene. Strain ATCC15834 had the highest rate of hairy root induction at 100 and 200 µM concentrations of acetosyringone indicating that the phenolic compound, acetosyringone, was effective in increasing hairy root induction. Generally, High concentrations of acetosyringone and more co-cultivation time together resulted in a significant increase in the hairy root induction in three strains of Agrobacterium rhizogenesis. Line 1 of hairy root produced 254.4±0.56 µg/g FW of shikonin.  

    Conclusions

    For the first time the results of this research showed that transformation and hairy root induction in E.khuzistanicum is possible by Agrobacterium rhizogenes and it can be used in the gene transfer and hairy root culture in order to shikonin production.

    Keywords: Echium khuzistanicum, Medicinal plants, Secondary metabolite, shikonin
  • Mahmood Nazari *, Fatemeh Salabi, Sosan Radpoor Pages 81-100
    Objective

     Heat shock protein 70 (Hsp70) are a family of molecular chaperones, which promote protein folding and participate in many cellular functions. The purpose of the study was to identify the polymorphisms of heat shock protein 70 gene of Khuzestan native chickens using SSCP technique. 

    Materials and methods

    For this purpose, blood samples were collected from 130 native chicken from Shosh, Ramhormoz, Andimeshk cities and Jihad native chicken breeding station (Bavi city). After DNA extraction, the target area (892 base pair) was amplified using polymerase chain reaction (PCR) method and sequenced.    

    Results

    PCR-SSCP analysis of these regions indicated the presence of polymorphisms in the beginning of the coding region and the sequencing of the PCR products confirmed and identified two polymorphic sites in this region: a transition A → G in position +259 (A259G) and a transversion C→G in position +277 (C277G). The results showed that Hsp70 gene is polymorphic in the studied area. Moreover, using the chi-square (X2) showed that the locus allele frequencies is not in Hardy-Weinberg equilibrium. Furthermore, the observed heterozygosity and the effective number of alleles demonstrated high diversity in the population. Moreover, Haplotype H3 has the highest frequency in the population. It occurs A259G mutants in this haplotype.   

    Conclusions

    Thus, these valuable gene pools should be conserved to be used in the future if needed. The selection at Jihad native chicken breeding station (Bavi city) has led to increased inbreeding and, as a result, the abundance of haplotype H3 in the population.

    Keywords: polymorphism, Heat shock protein 70 gene, native chickens
  • Hamideh Ghajar, Hassan Soltanloo *, S. Sanaz Ramezanpour, Elahe Tavakol Pages 101-124
    Objective

     Drought stress is a major problem that plagues world's arable lands and poses major limitations to plant growth and productivity. Lavandula angustifolia L. is a medicinal and aromatic plant that has great value for its essential oil. Due to the relatively resistant nature of this plant to water deficit, it can be a good substitute for plants with high water demand. To identification of some of genes involved in response to drought stress, we carried out transcriptome analysis under normal and drought condition using RNA-Seq.  

    Materials and methods

    Illumina HiSeq. 2000 was applied for sequencing of flower and leaf mRNAs under control and stress conditions. Also the activity of some antioxidant enzymes  and level of Malondialdehyde and Dityrosine were measured.

      Results

    Among a total of 264126 transcripts, 1083 DEGs in flower and 150 DEGs in leaf were identified in response to the drought stress. Gene Ontology Enrichment of drought responsive DEGs including catalytic activity, response to stimulus and binding were identified. KEGG analysis showed different pathways associated with stress such as biosynthesis of secondary metabolites, glutathione and proline metabolism and plant hormone signal transduction. Also some unigenes related to antioxidant enzymes were highlighted in response to drought.  

    Conclusion

     The transcriptome data generated here is the first report of RNA-Seq for Lavandula angustifolia L. under drought stress. Biochemical analysis results in this study were consistent with the RNA-seq results. Our findings offer insights into the molecular networks of Lavandula angustifolia L.  in response to drought stress.

    Keywords: Biochemical analysis, Differentially Expressed Genes (DEGs), Gene Ontology (GO), RNA-Seq
  • Faezeh Hoseinpour, Reza Darvishzadeh *, Maryam Parvini Kohneh Shahr Pages 125-142
     Objective

    Drought is the most common environmental stress, which approximately limits production in 25 percent of the world's land. Drought stress causes changes in plant morphology, physiology and profile of genes expressions. One of the effects of oxidative stress due to drought stress is damage to telomeric DNA. The predominant mechanism of telomere conservation in most eukaryotes is dependent on telomerase activity, which prevents shortening of the chromosome end. In the present study the expression of telomerase gene has been investigated in two sunflower tolerant and susceptible genotypes using real time PCR technique. 

    Materials and methods

    The inbred lines; ENSAT254 and LC1064C were planted in a completely randomized design with three replications in the greenhouse. The plants were kept at 100% crop capacity up to 8 leaf stage in terms of hydration. After this stage, a number of pots were kept at the same capacity, but some others were kept at 80%, 60% and 40% crop capacity. Leaf samples were taken at two times; 7 and 21 days after stress application. RNA was extracted from leaf samples using RNX-plus TM extraction solution (Sinaclone Co., Iran) and real time PCR was conducted using specific telomerase gene primers. Analysis of variance and mean comparison were performed using SAS 9.4 software. Charts were drawn with Excel 2016.

      Results

    The results of the mean comparisons showed that the expression of the genes encoding the telomerase enzyme in the sensitive and resistant genotypes of sunflower is different, so that the expression of the gene encoding telomerase enzyme in the resistant genotype (ENSAT254) increased significantly compared to the sensitive one (LC1064C).   

    Conclusions

    Since telomerase plays an essential role in maintaining genome integrity and stability of cell cycle, therefore, the higher expression of telomerase gene in tolerant genotype (ENSAT254) compared to susceptible one (LC1064C) probably suggests that this gene is involved in resistance of sunflower to drought stress.

    Keywords: Drought resistance, Field capacity, Oil seed crops, Real time PCR, Telomere
  • Hossein Piri * Pages 143-160
     Objective

     Orchids seeds are so small, lacking nutrients and barely germinate in natural condition. For germinating in natural conditions, should associatie with fungi, especially mycorrhizal fungi. Drawing on the tissue culture technique and meeting all necessary growth and development conditions, the limitations can be overcome.  

    Materials and Methods

    After being surfaced cleaned, the capsules containing seeds were placed in 1% Teepol solution as a disinfectant and wetting agent for 20 minutes to completely remove pathogens; then were washed and placed under laminar air flow, disinfected with HgCl2 0.2 for 10 minutes, Bavistin and Streptomycin each one 0.03% for 5 minutes in a entirely sterile environment. All the culture media were simultaneously ready and the seeds were uniformly inoculated in a totally sterilized environment and incubated.   

    Results

    The percentage and germination rate were affected by seed age and plant growth regulators. The formation of spherule and chlorophyll synthesis were highest in the third stage of seed culture. Based on the type of treatment, the formation, development and differentiation of protocorm were observed between 43-76 days after culture, which was statistically significant at 1% compared to control.  

    Conclusions

    Considering the data analysis results, the success rate from the germination stage to the differentiation of protocorm in orchid seeds is mostly different based on seed age in each spices and cultivars, the type of plant growth regulators used, The ratio and composition of the two types of auxin and the ratio of auxin to cytokinin and vice versa are different. Therefore, it is necessary that new complementary experiments be done for each spices and cultivars based on the difference in the time taken from pollination to embryo ripening.

    Keywords: Growth hormones, M medium, Protocorms, Spherule
  • Rasol Akbary, Ali Esmaeelizadeh *, Zeinab Amiri Ghanatsaman, Ahmad Ayatollahi Mehrjerdi Pages 161-176
    Objective

     Evaluation and conservation of native chickens as future genomic resources are essential. In this study, genomic diversity of four Marandi breeds was investigated using whole genome sequencing technique.  

    Materials and Methods

     Blood samples were taken from four chickens in East Azerbaijan province, Iran. Whole genome sequencing (paired end sequencing) was done by Illumina Company) Hiseq 2500). Data quality control was performed by FastQC program. Whole genome sequencing data were aligned with genome reference (Gallus_gallus-5.0/galGal5) using MEM algorithmimplemented in burrows wheeler aligner program (BWA). Single nucleotide polymorphisms (SNPs) and small insertions and deletions (INDELs) were identified by the GATK program. Annotation of SNPs and Indels was done using SnpEff program. Genetic diversity of 4 chicken genomes was calculated with VCFtools.   

    Results

    The short sequences were compared with the reference genome of over 99% and with the mean depth of 7X coverage. In this study, 8.7 million SNPs and 9.1 Indels were identified with the most counts of them in the intron and intergenic regions. The mean of observed and expected heterozygosity percentages for SNPs in four chicken genomes were 0.33 and 0.35, respectively.  

    Conclusion

    Results from annotation showed that percentage of the silent SNPs (74.64%) is higher than that the nonsynomous SNPs (missense and nonsense) in Marandi chicken genome. The results obtained from this research can be useful for Marandichicken breeding and conservation programs.

    Keywords: InDels, Marandi chicken, SNPs, whole genome sequencing
  • Mohammadreza Mohammadabadi * Pages 177-192
     Objective

    The estrogen receptor (ER) is a transcription factor that mediates the function of the hormone estrogen in many physiological and pathological processes. The expression of the estrogen receptor (ESR1), which encodes the alpha estrogen receptor (ER-α), is tissue specific. For example, the expression of ESR1 in the endometrium and mammary gland is very high and low in the placenta and skin. The gene is located on human chromosome 6 and is also known as Era, ESRA, ESTRR, and NR3A1. Several studies have shown that genetic variants in this gene are associated with breast cancer sensitivity. The aim of this study was to investigate ESR1gene expression in different tissues of Raini Cashmere goat using Real Time PCR.  

    Materials and Methods

    One male and one female goats were selected for tissue sampling. Samples were taken from tissues of the heart, kidneys, brain, ovaries, uterus, breast and testicles (3 repetitions of each tissue) during slaughter at the slaughterhouse. RNA was extracted and cDNA was synthesized. Real Time PCR was performed using SYBR Green method to study relative gene expression. GAPDH gene was used as housekeeping gene. Pfaffl method was used to analyze achieved data. 

    results

      The study of ESR1 gene expression in the tissues of the heart, kidney, brain, ovary, uterus, mammary gland and testis of goat using Real Time PCR showed that this gene is expressed in all studied tissues. The highest levels of expression were observed in the kidney, ovary, uterus and testis tissues, and the lowest levels of expression were observed in the brain and heart tissues.  

    Conclusions

    Based on the results of the present study and the results of other researchers, it can be concluded that estrogen receptors play an important role in spermatogenesis and male fertility, because in the present study it was found that ESR1 is much more expressed in reproductive tissues than in non-reproductive tissues. Therefore, estrogen and its receptors are likely to be essential for male fertility, and the results of this study provide a basis for future research to describe the role of ESR1 gene as a candidate gene for better fertility and natural physiology in domestic animals, especially goats.

    Keywords: ESR1, Gene expression, Raini cashmere goat, reproductive tissues