فهرست مطالب

ایمنی زیستی - سال سیزدهم شماره 1 (بهار 1399)

فصلنامه ایمنی زیستی
سال سیزدهم شماره 1 (بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/02/09
  • تعداد عناوین: 7
|
  • پیمان شریفی* صفحات 1-22

    برنج (Oryza sativa L) منبع اصلی غذای بخش زیادی از مردم جهان است. در دهه های اخیر، پیشرفت های فوق العاده ای در توسعه واریته های جدید برنج با استفاده از روش های به نژادی سنتی، جهش زایی و مولکولی صورت گرفته است. ایستایی بهبود عملکرد دانه برنج در دهه اخیر، به دلیل ظهور آفات و پاتوژن های گیاهی، تغییرات آب و هوایی و سایر مسایل زیست محیطی گزارش شده است. سیستم CRISPR/Cas9 از همه توانایی های ویرایش ژنوم همچون از کار انداختن، ترمیم کردن، جدا کردن و فعال سازی بیان ژن ها بهره می گیرد. پژوهشگران با ویرایش ژن های کنترل کننده صفاتی همچون تعداد خوشه در بوته، تعداد دانه در خوشه، وزن دانه، تاریخ رسیدگی، محتوی آمیلوز، دمای ژلاتینه شدن، طول و عرض دانه و همچنین مقاومت به تنش های زیستی و غیرزیستی و ژن های سنتزکننده هورمون های گیاهی به موفقیت های چشمگیری در به نژادی برنج دست یافته اند. تغییر مسیر پژوهش ها به سوی بهره گیری از سیستم های CRISPR/Cas9 برای جهش زایی هدفمند، می تواند یک روش امیدوارکننده برای غلبه بر محدودیت ها و موانع به نژادی برنج باشد. در این مقاله، به کارگیری سیستم ویرایش CRISPR/Cas9 و پیشرفت ها در برنج بحث شده است. به نظر می رسد CRISPR/Cas9 و ابزارهای ویرایش ژنوم همراه با آن، انقلابی در به نژادی برنج پدیدار کنند که برای برآورده کردن خواست ها و تامین نیاز برنج برای نسل های آینده بسیار مهم باشد.

    کلیدواژگان: به نژادی، تراریخته، تغذیه گیاهی، کیفیت دانه، مقاومت به تنش ها، مهندسی ژنتیک، QTL
  • آتشه سلیمانی گرگانی*، ریحانه البرز صفحات 23-44

    در دنیای امروز، محققان نیاز به تولید نانو ذرات سازگار با محیط زیست با استفاده از روش های سنتز، بدون بکارگیری مواد شیمیایی سمی و خطرناک دارند. آلودگی های محیط زیستی مانند آلودگی های شیمیایی و فیزیکی می تواند در اثر انواع فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی که برای تولید نانوذرات استفاده می شود، ایجاد شود. بنابراین، پژوهشگران تلاش های بسیاری برای سنتز نانومواد توسط فرآیند سازگار با محیط زیست با استفاده از آنزیم ها، موجودات زنده میکروسکوپی و عصاره های گیاهی انجام داده اند. درسال های اخیر، در کنار استفاده از مهندسی ژنتیک و تولید گیاهان تراریخته مقاوم به آفات، سنتز نانو فلزها با استفاده از عصاره های گیاهی به دلیل کم خطر بودن آن بر محیط زیست و ایمنی زیستی بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. عصاره های گیاهی حاوی مواد احیاکننده هستند که وقتی نمک های فلزی در معرض آن قرارمی گیرند، باعث کاهش آن ها به یون های فلزی می شوند. همچنین سنتز نانو ذرات با استفاده از عصاره های گیاهی روشی ساده، ارزان و سازگار با محیط زیست است. در مقاله مروری حاضر، روش های مختلف سنتز سبز و سازگار با محیط زیست، با استفاده از عصاره های گیاهی مختلف در جهت تولید نانوذرات ضدباکتریایی فلزی نقره، طلا، مس و آهن مرور و بحث شده است.

    کلیدواژگان: سنتزسبز، نانوذرات، عصاره های گیاهی، ضدباکتریایی، ایمنی زیستی
  • مریم غیبی پور*، نیکروز باقری صفحات 45-62

    تجزیه و تحلیل بر پایه کاربرد حسگرها در صنایع مختلف نظیر کشاورزی، غذایی، داروسازی و محیط زیست و بهداشت کاربرد فراوانی دارد. در بخش دامپروری، حسگر وسیله ای الکترونیکی است که می تواند پاسخ های فیزیولوژیکی، ایمنی و رفتاری دام های اهلی و گونه های مختلف حیوانات را اندازه گیری کند. حسگرها، امکان ساخت سامانه های پایش تخصصی، دقیق و سریع را برای سنجش پارامترهای تکی و چندگانه و همچنین نظارت بر فیزیولوژی و محیط زیست حیوانات فراهم می کنند. همه موجودات زنده دارای حسگرهای زیستی (بیولوژیکی) برای سنجش نور، حرکت، دما، رطوبت، ارتعاش، فشار و مواد مغذی هستند. حسگرهای زیستی نوعی حسگر مصنوعی هستند که با توجه به حسگرهای زیستی و با استفاده از یک مولفه حساس زیستی ساخته شده اند و دربرگیرنده ابزارهایی هستند که پتانسیل اندازه گیری پاسخ های رفتاری فیزیولوژیکی و ایمنی دام های اهلی و گونه های مختلف حیوانات را دارند. حسگرهای زیستی نوین در مدیریت دامداری ها، تشخیص بیماری و جداسازی دام ها، نظارت بر سلامت و تشخیص چرخه تولید مثل و همچنین نظارت بر سلامت فیزیولوژیکی از طریق تجزیه و تحلیل محیط زیست حیوان می توانند فواید عمده ای داشته باشند. با توسعه سامانه های یکپارچه و ابزارهای شبکه، می توان سامانه های نظارت مداوم و مقرون به صرفه تولید کرد. با توجه به داده های موجود، حسگرها با کاهش اثرات منفی صنعت دامپروری بر محیط زیست موجب بهبود کشاورزی پایدار خواهند شد. هدف از این مقاله، مرور فناوری های پیشرفته نوظهور در پایش سلامت دام ها برای دستیابی به دامپروی دقیق است. حسگرهای زیستی با بکارگیری فناوری های نوین مقرون به صرفه، تشخیص زود هنگام و کاهش اثرات فاجعه بار شیوع بیماری ها در دامداری ها، باعث انقلابی در بخش دامپروری خواهند شد.

    کلیدواژگان: بیماری های دامی، پایش، دامپروری دقیق، حسگر زیستی، هوشمندسازی
  • سارا جاویدپور، علی محمدی، اکرم صادقی* صفحات 63-86

    سیدروفورها مولکول های آلی با وزن مولکولی کم هستندکه در شرایط محدودیت آهن توسط میکروارگانیسم ها تولید می شوند. این متابولیت ها وظیفه انتقال آهن به درون میکروارگانیسم ها را به عهده داشته و تمایل بالایی برای اتصال به آهن فریک (Fe+3) و تولید کلات آهن دارند. سیدروفورها را می توان با توجه به قسمت هایی که به آهن متصل می شوند به سه گروه اصلی کاتکول ها ، هیدروکسامات ها و کربوکسیلات ها تقسیم کرد. البته سیدروفورهایی که بیش از یک نوع گروه متصل شونده به آهن دارند در دسته ی مختلط طبقه بندی می شوند. سیدروفورها در اکولوژی، کشاورزی، زیست پالایی و پزشکی کاربرد دارند. در این مقاله پس از معرفی، مسیر سنتز و عملکرد سیدروفورها نقش آنها به عنوان آنتی بیوتیک و همچنین کاربردشان به عنوان داروهای غیرآنتی بیوتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به کاربردهای دیگر سیدروفور در صنایع مختلف به طور خلاصه اشاره شده است.

    کلیدواژگان: آنتی بیوتیک، دارو، سیدروفور، کلات آهن
  • فاطمه خلقتی بناء*، احمد سبحانی نجف آبادی، کبری مسلم خانی صفحات 87-110

    گیاهان برخلاف جانوران، سلول های دفاعی متحرک نداشته و سیستم دفاعی آنها به طور طبیعی قابلیت توسعه و سازگاری در برابر بیمارگرها را ندارد. سیستم ایمنی ذاتی گیاهان بسیار پیچیده و در دو لایه مهم سازمان یافته و به سیستم پیام رسانی گسترده وابسته است. هر لایه از این سیستم از اجزاء متعددی تشکیل شده که هر یک در زمان مناسب وارد عمل می شوند. سدهای دفاعی شیمیایی و فیزیکی که از ورود بیمارگر و بروز آلودگی جلوگیری می کنند، انفجار اکسیژنی، بیان پروتئین های مرتبط با بیماریزایی و مرگ سلولی برنامه ریزی شده، همه بخش هایی از این سیستم پیچیده هستند. یکی از بهترین راه های مطالعه پاسخ های دفاعی گیاه به بیمارگر مطالعه الگوی تغییرات بیان ژن در گیاه بیمار نسبت به گیاه سالم در سطح ترانسکریپتوم است. با توالی یابی مولکول های mRNA در سلول و شناسایی ژن های مربوط به این مولکول ها می توان به الگوی تغییرات بیان ژن ها و میزان این تغییرات پس از بروز بیماری پی برد. فناوری پربرونداد (High-Through put Technologies) RNA-seq با بهره گیری از توانمندی های توالی یابی نسل دوم، امکان شناسایی و کمی سازی صدها ژن را در ترانسکریپتوم فراهم می کند. این فناوری امروزه به عنوان یکی از بهترین ابزارهای مطالعه ترانسکریپتوم برهمکنشی میزبان-بیمارگر و شناسایی ژن های درگیر در پاسخ های دفاعی گیاهان شناخته می شود.

    کلیدواژگان: سیستم ایمنی گیاه، برهمکنش گیاه، بیمارگر، توالی یابی آر.ان.ا، خوانش های دوطرفه، آنالیز ژن های دارای بیان افتراقی
  • حسین پاسالاری* صفحات 111-120

    گیاهان در تماس دایمی با انواع مختلفی از بیمارگرها از قبیل قارچ ها، باکتری ها، ویروس ها و دیگر موجودات قرار دارند. مسیرهای دفاعی مختلف در گیاهان در پاسخ به بیمارگرها، تکامل یافته اند. مشخص شده است که پاسخ های دفاعی گیاه به بیمارگرها می تواند با تیمار گیاهان در غلظت بهینه گلایفوسیت تحریک شود. در مهندسی ژنتیک گیاهی از نتایج مطالعات انجام شده بر روی خواص علف کشی، قارچ کشی و ضدباکتریایی گلایفوسیت برای تولید گیاهان مقاوم به علف های هرز و کنترل بیماری های قارچی و باکتریایی گیاهان استفاده شده است. نتایج نشان دادند که گیاهان در اثر تیمار با گلایفوسیت با بیان ژن های وابسته به بیماری زایی (PR-3 ،PR-2 و PR-5) و ژن های پاسخ دفاعی (HIN1 و HSR-203j) می توانند با القای سیستم مقاومت اکتسابی، نسبت به بیمارگرهای گیاهی واکنش نشان دهند. این مقاله با مرور مطالعات انجام شده نشان می دهد که تیمار گیاهان با گلایفوسیت علاوه بر ریشه کن کردن علف های هرز در مزارع کشاورزی می تواند با بیان پروتئین ها و ژن های پاسخ دفاعی، نوعی مقاومت اکتسابی سیستمی نسبت به بیمارگرهای گیاهی بخصوص قارچ ها و باکتری ها، ایجاد کند.

    کلیدواژگان: بیمارگرهای گیاهی، ژن های وابسته به بیماری زایی، ژن های پاسخ دفاعی، گلایفوسیت، مقاومت القایی
  • جواد صالحی* صفحات 121-140

    بهره برداری از منابع معدنی دریاها از موضوعات مورد توجه تمام دولت ها و اتباع آنها است. بهره برداری از منابع واقع در منطقه بستر دریا، موضوع الزامات مقرر در کنوانسیون حقوق دریاها است که رعایت آنها برای تمام دولت های عضو آن ضرورت دارد. برخی از مقررات کنوانسیون حقوق دریاها برای حمایت دولت های عضو از عملکرد پیمانکاران در منطقه بستر دریا، دارای بایسته هایی کلی و مبهم است. از اینرو، دولت های عضو کنوانسیون حقوق دریاها نگران هستند که مبادا با حمایت از فعالیت اقتصادی پیمانکاران در منطقه بستر دریا تعهد به جبران اقدامات خسارت بار آن ها برعهده آنها قرار گیرد. چراکه این دولت ها در بهره برداری از منابع معدنی منطقه بستر دریاها مباشرت ندارند. بدیهی است که عایدات اقتصادی آنها به خاطر حمایت از فعالیت پیمانکاران متقاضی اندک و ناچیز است. رفع ابهام از این نگرانی موضوع نظریه مشورتی است که از شعبه حل اختلاف بستر دریاها در تفسیر مقررات کنوانسیون حقوق دریاها تقاضا شده است. قضات شعبه حل اختلاف بستر دریاها با تفسیر مفاهیم اصلی مقرر در فصول 11 و 12 کنوانسیون حقوق دریاها شامل؛ اقدام مقتضی، تعهد به فعل و تعهد به نتیجه، استدلال کرده اند که تعهدات دولت حامی نسبت به عملکرد پیمانکار مورد حمایت برای فعالیت در منطقه بستر دریا از نوع تعهد به فعل است. دولت حامی برای تبعیت پیمانکار از مقررات کنوانسیون حقوق دریاها و قرارداهای فی مابین ابزارهای مناسب را به کار می گیرد و برای حصول نتیجه حداکثری و دستیابی به این اهداف تلاش می کند. تحت این شرایط تعهد به خسارات وارده به محیط زیست منطقه بستر دریا از سوی پیمانکار برعهده دولت حامی آن نیست. این رویکرد به معنای عدم جبران خسارات وارد به محیط زیست دریاها یا جبران آن از سوی صندوق امانی با تامین هزینه های آن از سوی تمام دولت های عضو کنوانسیون حقوق دریاها است.

    کلیدواژگان: پیمانکار، کنوانسیون حقوق دریاها، شعبه حل اختلاف بستر دریاها، دیوان بین المللی حقوق دریاها، دولت حامی
|
  • Peyman Sharifi* Pages 1-22

    Rice (Oryza sativa L.) is the major food source for the most of people of the world. In the last few decades, the classical, mutational and molecular breeding approaches have caused enormous increase in rice productivity with the development of novel rice varieties. Stagnation in rice yield has been reported in recent decade because of emergence of pests and phyto pathogens, climate change, and other environmental issues. The CRISPR/Cas9 system has all genome editing capabilities, e.g., knock-in, knockout, knockdown, and expression activation. Researchers have been successful in editing genes controlling traits such as number of panicles per plant, number of seeds per panicle, grain weight, rice maturity, plant hormone synthesizing genes, amylose content, gelatinization temperature, grain length and width, as well as resistance to abiotic and biotic stresses. The shift of research toward the utilization of CRISPR/Cas9 systems for targeted mutagenesis could be a promising approach for overcoming the barriers to breeding of improved rice. In this review, the progress in rice by employing the CRISPR/Cas9 editing system and its famous applications have been discussed. It is seemed that the CRISPR/Cas9 and associated genome editing tools have taken in a revolutionary change in rice improvement which is very important for meeting the demands and ensuring the requirement of rice for future generations.

    Keywords: Breeding, Transgenic, Plant Nutrition, Grain Quality, Stress Resistance, Genetic Engineering, QTL
  • Atasheh Soleimani-Gorgani*, Reihane Alborz Pages 23-44

    Nowadays, researchers need to produce eco-friendly nanoparticles through synthetic methods without using toxic and hazardous chemicals. Environmental pollutions, such as chemical and physical contaminants can be produced by various chemical and physical processes during nanoparticle production. Therefore, researchers have made many efforts to synthesize eco-friendly Nano-materials using enzymes, microorganisms, and plant extracts. In recent years, along with using genetic engineering for producing GM plants tolerant to pests, due to their low environmental risks and biosafety issues, synthesizing of Nano-metals using plant extracts has been considered by researchers. Plant extracts contain reducing agents that can reduce the metal salts to their ions. Moreover, the synthesis of nanoparticles using plant extracts could be considered as a simple, cost effective, and environmentally friendly approach. In the present review paper, we discuss various green and eco-friendly methods using different plant extracts to produce silver, gold, copper, and iron nanoparticles as antibacterial materials.

    Keywords: Green Synthesis, Nanoparticles, Plant Extracts, Antibacterial, Biosafety
  • Maryam Gheibipour*, Nikrouz Bagheri Pages 45-62

    The sensor based analysis has various applications in different areas such as agriculture, food industry, pharmaceuticals, environmental matters and health care. In livestock sector, a sensor is an electronic device which can measure the physiological, immune and behavioral responses of domestic animals and different animal species. Sensors allow the construction of precise and accurate monitoring systems to measure single and multiple parameters as well as monitoring the physiology and environment of animals. All living organisms have biological sensors for measuring light, motion, temperature, humidity, vibration, pressure, nutrients, and so forth. Biological sensors are type of artificial sensor that are made by using biological susceptible sensors based on biological sensors and include tools that measure the potential of physiological and behavioral responses of domestic animals and animal species. New biological sensors can have major benefits in livestock manure management, diagnosis of disease and livestock isolation, health monitoring and diagnosis of the reproductive cycle, as well as monitoring physiological health through animal ecosystem analysis. Continuous and affordable monitoring systems can be developed by developing of integrated systems and network tools. Given the available data, sensors will improve sustainable agriculture by reducing the negative effects of the livestock industry on the environment. The purpose of this article is to review the advanced emerging technologies in animal health monitoring in order to achieve accurate animal husbandry. Biological sensors will revolutionize the livestock sector by introducing cost-effective new technologies, early detection and reducing the catastrophic effects of disease outbreaks in livestock farms.

    Keywords: Animal Diseases, Biosensor, Intelligence, Monitoring, Precision livestock
  • Sara Javidpoor, Ali Mohammadi, Akram Sadeghi* Pages 63-86

    Siderophores are low molecular weight organic molecules produced by microorganisms under iron-restricted conditions. These metabolites are responsible for the transport of iron into microorganisms and have a high affinity to bind to ferric iron (Fe3+) and produce iron chelates. Siderophores can be divided into three main groups: catechols, hydroxamates, and carboxylates, depending on the parts that bind to iron. Of course, siderophores that have more than one type of iron ligand group are classified into a mixed category. Siderophores are used in ecology, agriculture, bioremediation and medicine. In this article, the synthesis pathway and function of siderophores, their role as antibiotics and their use as non-antibiotic drugs have been investigated. Other applications of siderophore in various industries are also briefly mentioned.

    Keywords: Antibiotic, Iron chelate, Medicine, Siderophore
  • Fatemeh Khelghatibana*, Ahmad Sobhani Najafabadi, Kobra Moslemkhani Pages 87-110

    Unlike animals, plants do not have mobile defense cells and their immune systems are not naturally capable of developing and adapting to pathogens. The innate immune system of plants is very complex and organized in two important layers and extensively depends on signaling pathways. Each layer is composed of many components, which timely play their roles, chemical and physical barriers preventing pathogens or oxidative bursts, pathogen-related proteins, and programmed cell death that induced after pathogen recognition are all parts of plant complicated immune system. Transcriptome analysis of the plant pathogen interaction and listing differentially expressed genes (DEGs) shed light on the plant complicated responses to pathogens. The high throughput RNA-seq technology, developed after Next-generation sequencing arrival, is of the most used techniques in DEG analysis. Here, the basics and steps of the RNA-seq technique to study of the plant defense responses were summarized.

    Keywords: Plant Immune System, Plant, Pathogen Interaction, RNA-seq, Paired end Reads, DEG Analysis
  • Hossein Pasalari* Pages 111-120

    Plants are usually attacked by several pathogens such as fungi, bacteria, viruses and other microorganisms. Different defense pathways in plants evolved in reaction to pathogens. It has been shown that plant defense responses to pathogens can be stimulated by plant processing at optimal concentration of glyphosate. In plant genetic engineering, the study of the effects of glyphosate in terms of herbicidal, fungicidal and antibacterial properties has been used to produce weed-resistant plants and to cure some fungal and bacterial diseases of plants. It has been shown that plants treated by glyphosate can react to phytopathogens by inducing an acquired resistance system and expressing of pathogenesis related genes and defense response genes. This article, reviewing studies, showed that, the treatment of plants by glyphosate not only eliminate weeds of farmland but can also induce a systemic acquired resistance to phytopathogens, specially to fungi and bacteria by expressing of proteins and defense response genes.

    Keywords: Plant Pathogens, Pathogenesis Related Genes, Defense Response Genes, Glyphosate, Induced Resistance
  • Javad Salehi* Pages 121-140

    Exploitation of the mineral resources of the sea is a matter of concern for all states and their citizens. Exploitation of resources located in the Seabed Area is a matter of the requirements of the UNCLOS, which must be observed by its all member states. However, some provisions of the UNCLOS have general and ambiguous requirements for member states to support the performance of contractors in the Seabed Area. In this regard, states parties to the UNCLOS are concerned that, by supporting the economic activity of contractors in the Seabed Area, the obligation to compensate them for their damaging actions may not be incurred. Because these states are not in charge of exploiting the mineral resources of the Seabed Area. It is obvious that their economic income is small due to the support of the applicant contractors. Resolving the ambiguity of this concern is the issue of advisory opinion that has been requested from Seabed Disputes Chamber of the International Tribunal Law of the Sea to interpret the provisions of the UNCLOS. Judges of the Seabed Disputes Chamber interpret the main concepts set forth in chapters 11 and 12 of the UNCLOS, including due diligence, obligation to ensure, and obligation to achieve, argued that the sponsor statechr('39')s obligations to the sponsored contractor’s activities is obligation to ensure. The sponsor state advocating for the contractor to comply with the provisions of the UNCLOS and the contracting parties, use appropriate instruments and endeavor to achieve maximum results and achieve these goals. Under these conditions, the responsibility for the damage by sponsored contractor to the Area environment is not borne to state. This approach means that compensation for the damage to the marine environment remains unresolved or that it is compensated by the fund at the expense of the UNCLOS’s all states parties.

    Keywords: Contractor, United Nation Convention on the Law of the Sea, Seabed Disputes Chamber, International Tribunal Law of the Sea, Sponsor State