فهرست مطالب

ژنتیک نوین - سال شانزدهم شماره 1 (پیاپی 64، بهار 1400)

فصلنامه ژنتیک نوین
سال شانزدهم شماره 1 (پیاپی 64، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/15
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمدرضا اسلام زاده، منصور امیدی*، ورهام رشیدی، علیرضا اطمینان صفحات 1-8

    در این پژوهش تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت 80 توده آژیلوپس بومی ایران با استفاده از آغازگرهای CBDP (CAAT-box derived polymorphism) مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از 12 آغازگر در مجموع 94 قطعه تکثیر شد که تمامی قطعات چندشکل بودند. با توجه به میانگین شاخص های PIC، Rp و MI مشخص شد آغازگرهای استفاده شده کارایی لازم جهت بررسی روابط بین ژنوتیپ ها و ساختارهای ژنتیکی را دارند. تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد میزان تنوع بین گونه ها نسبت به درون گونه ها بیشتر است. براساس مقادیر شاخص های تنوع ژنتیکی مشخص شد بیشترین تعداد آلل های مشاهده شده (Na)، تعداد آلل های موثر (Ne)، شاخص تنوع ژنی (He)، بیشترین میزان شاخص شانون (I) و درصد جایگاه های چندشکل (PPL) مربوط به گونه Ae. triuncialis بود. تجزیه خوشه ای و ساختار جمعیت تمامی ژنوتیپ های ارزیابی شده را به ترتیب در سه گروه اصلی مطابق با ساختار ژنومی آن ها دسته بندی کردند. به طورکلی نتایج به دست آمده نشان داد تنوع ژنتیکی بالایی در توده های آژیلوپس ایران وجود دارد. بنابراین این مجموعه می تواند به عنوان یک منبع ژنی با ارزش در برنامه های اصلاحی گندم مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: گندم وحشی، نشانگر مولکولی، تنوع آللی، ساختار جمعیت
  • امیراتابک رجائی، علی رشیدی نژاد*، مسعود آل بویه، رضا شیرکوهی صفحات 9-16

    گاستریت یکی از شایع ترین بیماری های درگیر کننده معده انسان می باشد. این بیماری در اغلب موارد هیچ نشانه ای از خود نشان نمی دهد و اگر تحت درمان قرار نگیرد می تواند سبب پاسخ التهابی مزمن، متاپلاژی روده ای، آتروفی، و سرطان در بافت معده شود. شکسته شدن دو رشته DNA و فعالسازی مسیر های ترمیم DNAی مستعد خطا در پی گاستریت ناشی از باکتری H. pylori می تواند منجر به تجمع جهش ها و بی ثباتی ژنومی گردد که ممکن است باعث بروز سرطان معده شود. بمنظور تایید این فرضیه بیان ژن های CHEK2، DCLRE1C و XRCC4 که در توقف چرخه سلولی و ترمیم شکست های دورشته ای نقش دارند، در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. 180 نمونه بیوپسی بافت معده از مراجعه کنندگان برای انجام آندوسکوپی تهیه شد. از این تعداد ، 60 نمونه که دارای معیار های ورود به مطالعه بودند انتخاب شدند و به 2 گروه مورد (گاستریت مزمن متوسط با آلودگی H. pylori) و شاهد (گاستریت مزمن خفیف بدون آلودگی H. pylori) تقسیم بندی شدند. استخراج RNA این نمونه ها صورت گرفت و پس از  سنتز cDNA، در نهایت توسط روش Real Time PCR میزان سطوح تغییرات بیان ژن های CHEK2، DCLRE1C و XRCC4 در گروه مورد در مقایسه با شاهد سنجیده شد.  ژن های CHEK2، DCLRE1C و XRCC4 در گروه مورد نسبت به شاهد به ترتیب 8/5 برابر (86/8SD±)، 7/6 برابر (09/13/±SD)، و 4/3 برابر (12/7±SD)افزایش سطح بیان داشتند. افزایش سطوح تغییرات بیان ژن های CHEK2، DCLRE1C و XRCC4 در بافت معده گروه مورد نسبت به شاهد ممکن است نشانگر فعال شدن ژن های مسیر نوترکیبی غیرهومولوگ در اثر عفونت H. pylori باشد.

    کلیدواژگان: گاستریت، مسیر های ترمیم مستعد خطا، هلیکوباکتر پیلوری، شکست های دو رشته ای، CHEK2، DCLRE1C، XRCC4
  • نیلوفر پیکاری، علاالدین کردنائیج، کتایون زمانی* صفحات 17-23

    علف های هرز از مهمترین محدودیت های زیستی در کشاورزی هستند که با رقابت با گیاهان زراعی بر سر نور، مواد غذایی، آب و فضا آثار متعدد زیانباری را بر روی رشد و نمو و کیفیت و کمیت عملکرد این گیاهان دارند. گلایفوسیت یکی از مهمترین علف کش هایی است که به طور گسترده در جهان استفاده می شود و اثر بازدارنده بر آنزیم EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase) دارد که آنزیمی کلیدی در مسیر ساخت اسید آمینه های آروماتیک است. هدف اصلی این پژوهش استفاده از یک ژن با منشا گیاهی برای ایجاد مقاومت به علف کش در همان گیاه بود. بنابراین ژن EPSPS از گیاه نخود (Cicer arietinum L.) همسانه سازی و دو اسید آمینه آن (Pro187Ala و Thr183Ile) که ایجاد مقاومت به علف کش گلایفوسیت می نمایند اصلاح شد. عملکرد ژن مذکور در گیاه مدل توتون (Nicotiana tabacum L.) بررسی شد. قابلیت باززایی برگ های گیاهان توتون تراریخته که ژن EPSPS اصلاح شده از گیاه نخود را بیان می کنند در غلظت های مختلف علف کش گلایفوسیت) از صفر تا 1 میلی مولار(مورد بررسی قرار گرفت و برگ ها  در همه غلظت ها حتی در غلظت 1 میلی مولار باززایی شدند. این گیاهان همچنین در گلخانه با غلظت 1% گلایفوسیت اسپری شدند و زنده ماندند. در آخر ژن EPSPS اصلاح شده نخود انتخاب مناسبی برای ایجاد گیاهان زراعی تراریخته مقاوم به علف کش گلایفوسیت در آینده خواهد بود.

    کلیدواژگان: گلایفوسیت، EPSPS، علف کش، TIPS، TIPA
  • نرگس سلطانی، فرهاد نظریان فیروزآبادی*، علیرضا شافعی نیا، آیه سادات صدر، مسعود شیرعلی صفحات 25-32

    پروانش گیاه زینتی و همیشه سبز است که به واسطه ی دو ترکیب آلکالوییدی مهم وین بلاستین و وین کریستین در درمان بیماری سرطان کاربرد دارد. همچنین این گیاه از اهمیت بسزایی در صنعت داروسازی برخوردار است. وین بلاستین و وین کریستین در مسیر ترپنویید ایندول آلکالوییدی[1] (TIAs) به میزان کم در گیاه پروانش ساخته می شوند. فراهم نبودن شرایط تولید این دو ماده به صورت شیمیایی و نیز میزان تولید پایین در گیاه سبب شده راهکارهای عملی افزایش در مقدار این دو آلکالویید از اهمیت اقتصادی بالایی برخوردار باشد. به نظر می رسد که برخی محرک های رشد چون اسید سالیسیلیک بتوانند در افزایش این ترکیبات موثر باشند، در واقع اسید سالیسیلیک موجب فعال شدن سیستم دفاعی گیاه می گردد و کاربرد آن در شرایط عادی و در برخورد با تنش ها موجب بهبود عملکرد و افزایش محتوای کلی آلکالوییدهای وین بلاستین و وین کریستین می گردد. به همین دلیل در این پژوهش، به بررسی میزان بیان نسبی ژن های مسیر TIAs در هر سه مسیر ایندولی، ترپنوییدی و آلکالوییدی در طی محلول پاشی برگی اسید سالیسیلیک به غلظت mM 01/0 با استفاده از روش qRT- PCR پرداخته شد. نتایج این مطالعه نشان داد که محلول پاشی اسید سالیسیلیک سبب کاهش میزان رونویسی ژن سنتزکننده ی کوریسمات موتاز (Cm) که اولین ژن در مسیر فنولیکی و در رقابت با مسیر TIAs است، شد. با این حال، این میزان کاهش از نظر آماری معنی دار نبود. همچنین در پژوهش حاضر میزان رونویسی ژن های مسیر TIAs در اثر محلول پاشی اسید سالیسیلیک به شکل معنی داری افزایش یافت. بیشترین میزان رونویسی ژن Dat در زمان های 24 و 48 ساعت پس از محلول پاشی اسید سالیسیلیک مشاهده گردید.

     


    کلیدواژگان: اسید سالیسیلیک، بیان نسبی ژن، پروانش، مسیر TIA
  • احسان شهبازی*، زهرا خواجه، محمد مرادی صفحات 33-41

    شوری یکی از مهمترین تنش های غیرزیستی است که باعث کاهش عملکرد اکثر گیاهان در سراسر جهان می شود. گیاهان در پاسخ به تنش های محیطی از مکانیسم های مختلفی از جمله تغییر در بیان ژن هایشان و افزایش اسمولیت های سازگار مانند پرولین استفاده می کنند. در این مطالعه به منظور بررسی تاثیر تنش تنش شوری بر بیان ژن های P5CS و PDH و میزان پرولین در گیاه کلزا، آزمایشی بصورت فاکتوریل با سه تکرار در آزمایشگاه دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان انجام شد. فاکتور اول شامل سه لاین دابل هاپلویید (متحمل، نیمه متحمل و حساس) و فاکتور دوم دو زمان نمونه برداری بود. بعد از اینکه گیاهچه ها به مرحله 4 برگی رسیدند تحت تاثیر شوری 150 میلی مولار NaCl قرار گرفتند و در زمان های 6 و 24 ساعت بعد از اعمال تنش نمونه برداری صورت گرفت. نتایج بیان ژن  P5CS حاکی از بیان بیشتر این ژن در لاین حساس در 6 ساعت بعد از تنش بود ولی در زمان 24 ساعت بعد از تنش میزان بیان این ژن در لاین حساس کاهش یافت ولی بیان این ژن در لاین متحمل به شدت افزایش پیدا کرد. مقایسه میانگین نسبی بیان ژن PDH نشان داد که لاین حساس در هر دو زمان 6 و 24 ساعت بعد از تنش افزایش بیان داشت در حالیکه در لاین نیمه متحمل کاهش بیان مشاهده گردید. میزان پرولین در لاین متحمل بیشتر از دو لاین دیگر بود ولی بین لاین های نیمه متحمل و حساس از لحاظ میزان پرولین تفاوت معنی داری مشاهده نگردید. بطور کلی نتایج این تحقیق بیانگر این است که بیان ژن های PDH وP5CR  به میزان تحمل گیاه و زمان تنش بستگی دارد. از آنجاییکه در لاین متحمل افزایش نسبتا بیشتر در بیان ژن P5CS و مهار بیشتر فعالیت PDH نسبت به لاین حساس مشاهده گردید باعث تجمع بالاتر پرولین در رقم متحمل نسبت به حساس شد بنابراین شاید بتوان از پرولین به عنوان یک اسمولیت شاخص در شناسایی میزان تحمل به تنش شوری در کلزا استفاده نمود.

    کلیدواژگان: بیان ژن، پرولین دهیدروژناز، P5CS، تنش شوری، کلزا
  • سید محمد مهدی مرتضویان*، سمیرا بکان، سید احمد سادات نوری، مریم نوروزی صفحات 43-54

    زیره سبز با نام علمی Cuminum cyminum و متعلق به خانواده Apiaceae به دلیل خواص دارویی فراوانی که دارد، در طب سنتی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق برای اولین بار رفتار میوزی و نیز قدرت باروری دانه گرده این گیاه تحت شرایط تنش خشکی آخر فصل (مرحله زایشی) و اعمال نانوذره دی اکسیدتیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی مراحل مختلف میوزی و تعیین ناهنجاری های میوزی، گل آذین نارس گیاه زیره که تحت تنش خشکی و سطوح مختلف نانوذره قرارگرفته بود، جمع آوری و مورد مطالعه قرار گرفت. انواع ناهنجاری ها شامل چسبندگی، چسبندگی کامل، کروموزوم سازمان نیافته، پل آنافازی، کروموزوم تاخیردار، کروموزوم پیشرو، تاخیرآنافازی، میکرونوکلیوس، سه قطبی، سین سایت و عدم تفرق صحیح کروموزومی در تمامی سطوح مورد بررسی قرار گرفت. قدرت باروری دانه گرده نیز با توجه به اندازه آن ارزیابی شد. دانه های گرده رنگ شده با اندازه طبیعی، به طور بالقوه بارور و طبیعی در نظر گرفته شد. بیشترین کاهش درصد باروری به میزان 33/13 درصد در شرایط غلظت 03/0 درصد نانوذره به همراه تنش خشکی و کمترین آن به میزان 69/0 درصد در نمونه تحت غلظت 015/0 درصد نانوذره به همراه تنش خشکی مشاهده شد.

    کلیدواژگان: تنش غیرزنده، تقسیم کاهشی، گیاه دارویی، ناهنجاری کروموزومی
  • محمد حدادی*، محمد کیخا صفحات 55-61

    افزایش سن با مرگ نورونها همراه است و بیشتر بیماریهای عصبی نظیر آلزایمر، پارکینسون و هانتینگتون نیز در سنین بالا اثرات بالینی خود را نشان میدهند. مرگ نورونی ناشی از فرایندهای دخیل در بیماریهای عصبی و فرایند پیری شباهتهای زیادی دارند. از این جمله استرس اکسیداتیو است که به عنوان یک عامل آسیب زننده سلولی موجب تخریب سلولهای عصبی شده و در شرایط بیماری با ایجاد اکسیداسیون DNA موجب از دست رفتن نواحی هتروکروماتینه کروموزومهای سلولهای عصبی و بیان بیش از نیاز برخی ژنها شده که به تدریج مرگ نورونی را در پی خواهد داشت.  بررسی مقایسه ای بیان برخی ژن های هدف اینگونه تغییرات اپی ژنتیکی در طول فرایند پیرشدن با آنچه که در شرایط بیماری عصبی رخ میدهد حایز اهمیتهای بالینی متعددی است. مگس سرکه (دروزوفیلا ملانوگاستر) به دلیل دارا بودن بیش از 75 درصد ژنهای بیماریزای انسانی و همینطور دستگاه عصبی مرکزی ساده مدل بسیار عالی برای چنین مطالعاتی است. در این مطالعه، وجود اختلاف در بیان برخی از  ژن های تحت تنظیم اصلاحات اپی ژنتیکی ساختار کروماتین طی فرآیند پیری در بافت مغز مگس های سرکه تیپ وحشی در دو گروه سنی 4 روزه و 40 روزه توسط تکنیک qRT-PCR مورد بررسی قرارگرفته و با نتایج گزارش شده مطالعه همین گروه از ژنها در مدل تایوپاتی مگس سرکه مقایسه گردید. نتایج بیانگر کاهش بیان ژن های Nvd، CG15115، Ir41a، CG15661 و Uif در گروه مگسهای 40 روزه بود در حالیکه بیان گروه دیگر از ژنها شامل CG40006، Dscam1، Ints3 و Gprk1 افزایش بیان همراه با افزایش سن را نشان دادند.  سطح بیان ژن Snap25 بدون تغییر مانده بود. این تغییرات بیان ژنها متفاوت از تغییرات گزارش شده در مورد مدل تایوپاتی مگس سرکه بوده و بیانگر تفاوت مسیرهای تنظیمی اپی ژنتیکی دخیل در مرگ نورونها در شرایط بیماری با روند پیری طبیعی دستگاه عصبی است.

    کلیدواژگان: تائوپاتی، تنظیمهای اپی ژنتیکی، پیری مغز، مگس سرکه
  • محمدصادق ثابت*، محدثه زال، محمدعلی ملبوبی صفحات 63-72

    فسفر (P) یکی از اصلی ترین عناصر برای حیات کلیه موجودات زنده محسوب می شود و از اجزای اصلی تشکیل دهنده مولکول های زیستی ضروری و واکنش های متابولیکی است. گیاهان در مواجه با کمبود فسفات، راه کارهای متعددی از جمله بیان اسیدفسفاتازها، ناقلین فسفر و همچنین ترشح اسیدهای آلی در ریزوسفر را به کار می گیرند. در شرایط تنش کمبود فسفر، حفظ هومیوستازی فسفر سلولی در گرو تعامل بین این اجزا می‏باشد. در مطالعه حاضر رابطه بیانی ژن های سه خانواده ناقلین فسفات PHT1، PHT2 و PHO1 در تعامل با آنزیم فسفاتاز PAP26 به عنوان یکی از مهمترین 29 اسیدفسفاتاز گیاه Arabidopsis thaliana در مواجه با شرایط فقدان فسفر (-P) و فسفر کافی (+P) به ترتیب دارای KH2PO4 صفر و 25/1 میلی مولار در محیط کشت MS مورد بررسی قرار گرفت. از گیاهان طبیعی Col-0 به عنوان شاهد (Wt)، لاین های جهش یافته هموزیگوت دارای قطعه T-DNA در ژن AtPAP26 (Mu26) و لاین های بیش بیان هموزیگوت ژن مذکور (OE26) استفاده شد. نتایج حاکی از کاهش معنی دار بیان ژن های PHT1، PHT2 و PHO1 و همچنین فعالیت فسفاتازی در گیاهان Mu26 نسبت به گیاهان Wt در شرایط کمبود فسفر بود. در شرایط P+ افزایش معنی دار 58% و 42% به ترتیب در میزان فسفر کل و آزاد و افزایش 3/1 برابری وزن خشک گیاهان Mu26 نسبت به گیاهان Wt مشاهده شد. از طرفی نتایج حاکی از بهبود ویژگی های مورفولوژیک و فیزیولوژیک در گیاهان OE26 نسبت به گیاهان Wt در هر دو شرایط محیطی بود. بر اساس نتایج حاصل حفظ هومیوستازی فسفر سلولی در این گیاهان مستلزم تعامل فسفاتازهای مهم از جمله AtPAP26 با ناقلین فسفات در شرایط تنش فسفر است که می‏تواند در تولید گیاهان با قابلیت جذب حداقل مقدار فسفر موجود در محیط جهت رشد گیاه در شرایط تنش فسفر استفاده کرد.

    کلیدواژگان: اسیدفسفاتازهای ارغوانی، بیش بیان، جهش یافته، عملکرد گیاهچه، فعالیت فسفاتازی، محتوای فسفر
  • مرتضی براتی، محمدرضا عظیمی*، محمدرضا نقوی، احسان محسنی فرد صفحات 73-83

    گندم نان یکی از غلات مهم است که به طور وسیع در جهان کشت می شود. miRNA ها یک نوع از RNA های کوچک تنظیمی هستند که حدود 18-22 نوکلیوتیدی بوده و می توانند به عنوان یک ابزار اصلاحی جدید در بهبود ژنتیکی گیاهان عمل کنند. با توجه به اینکه بسیاری از miRNA ها از نظر تکاملی در بین قلمرو گیاهان و جانوران محافظت شده هستند، استفاده از ژنومیکس مقایسه ای و روش های محاسباتی برای شناسایی miRNA ها، بسیار مورد توجه است. در این مطالعه شناسایی miRNA بالقوه جدید در گندم نان مورد نظر بود و از یک روش جستجوی مبتنی بر تشابه روی EST برای اینکار استفاده شد. بدین منظور miRNA های شناخته شده گیاهی به عنوان مرجع در برابر EST های گندم قرار گرفته و BLASTn انجام شد. سپس توالی های کد کننده پروتئین توسط BLASTx شناسایی و حذف شدند. در مرحله بعد ساختار ثانویه مورد بررسی قرار گرفت و سپس miRNA های کاندید در پایگاه اطلاعاتی Rfam بررسی شدند. در نهایت سه miRNA جدید با استفاده از این روش شناسایی شد که از نظر توالی، مشابه miRNA های شناخته شده در اجیلوپس تایوشی بودند. به منظور  تایید وجود آنها در گندم و گونه های اجیلوپس حاوی ژنوم D شامل تایوشی، سیلندریکا و کراسا، از Real time PCR استفاده شد و در نهایت وجود توالی myseq2 در ساقه گیاهان مورد مطالعه تایید شد. شناسایی ژن های miRNA تایید شده نشان داد که بیشتراین ژن ها مانند RGA، PIK و NB-ARC روی مقاومت به بیماری های مختلف تاثیر داشته و برخی نیز در مقاومت به تنش های غیر زیستی از جمله تنش خشکی و شوری نقش داشتند. نتیجه تحقیق تایید کرد که روش های محاسباتی ابزار مناسبی برای پیش بینی miRNA های کاندید می تواند باشد که سبب صرفه جویی در وقت و هزینه شناسایی miRNA ها می شود.

    کلیدواژگان: اجیلوپس، روش محاسباتی، ژنومیکس مقایسه ای، میکرو آر ان ا، qRT-PCR
  • زینب ملکی راد، خلیل زینلی نژاد*، محمدهادی پهلوانی صفحات 85-90

    نشانگرهای مولکولی می تواند نقش مهمی در بهبود عملکرد گندم از طریق اصلاح نباتات مولکولی داشته باشد. در این مطالعه به منظور پیدا نمودن نشانگر پیوسته با صفات مورفولوژیک بر روی 34 ژنوتیپ گندم نان و یک ژنوتیپ گندم بهاره چینی از 13 نشانگر SSR استفاده شد. این ژنوتیپ ها در شرایط مزرعه کشت شدند و از نظر 12 صفت کمی شامل عرض دانه، طول دانه، وزن صد دانه، طول سنبله، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه، طول برگ پرچم، طول ریشک، عرض برگ پرچم، روز تا گلدهی، ارتفاع گیاه و طول پدانکل مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا ساختار جمعیت به عنوان پیش نیازی برای انجام تجزیه ارتباط با استفاده از نرم افزار Structure بررسی شد. سپس تجزیه ارتباط برای آنالیز ارتباط نشانگرها با صفات مورفولوژیکی با استفاده از نرم افزار Tassel v.5 و مدل خطی عمومی (GLM) صورت گرفت. بررسی ساختار جمعیت با استفاده از داده های ISSR وجود دو زیر گروه احتمالی (2=K) را نشان داد. نتایج مربوط به بررسی وجود ارتباط بین نشانگرهای SSR و صفات مورد مطالعه نشان داد که نشانگرهای Xgwm998-4B با صفات طول دانه، وزن صد دانه، عرض دانه، تعداد دانه در سنبلچه، ارتفاع گیاه و طول پدانکل، Xgwm925-4B با صفات عرض دانه، تعداد دانه در سنبلچه، روز تا گرده افشانی، Xgwm910-4B با صفات طول دانه، طول ریشک، عرض دانه، Xgwm891-4B با صفات طول ریشک، روز تا گرده افشانی، Xgwm898-4B با صفات طول دانه، روز تا گرده افشانی، طول پدانکل، Xgwm710-4B با صفت ارتفاع گیاه، Xgwm888-4B با صفت روز تا گرده افشانی، Xgwm930-4B با صفت طول پدانکل، Xgwm1084-4B با صفت طول ریشک، Xgwm295-7D با صفات طول ریشک، طول برگ پرچم، روز تا گرده افشانی و ارتفاع گیاه، Xgwm44-7D با صفات وزن صد دانه، روز تا گرده افشانی، عرض برگ پرچم و عرض برگ پرچم، Xgwm885-7D با صفات طول دانه، وزن صد دانه و طول سنبله ارتباط معنی داری نشان دادند. از این نتایج می‏توان در برنامه‎‏های اصلاحی گندم نان استفاده کرد.

    کلیدواژگان: اصلاح مولکولی، گندم نان، تجزیه ارتباطی، SSR، روش GLM
|
  • M Eslamzadeh, M Omidi*, V Rashidi, A Etminan Pages 1-8

    In the present study, genetic diversity and population structure in the 80 Iranian Aegilops accessions were investigated using CBDP markers (CAAT-box derived polymorphism) markers. Twelve CBDP primers amplified a total of 94 fragments, which out all of them were polymorphic. The mean values of polymorphic information content (PIC), resolving power (Rp) and marker index (MI) indicated that the used primers could exploited for further assessing relationships among investigated genotypes and population structure analysis. The results of molecular analysis of variance (AMOVA) showed that the genetic variation between populations is more than variation within them. Based on genetic variation parameters, the highest number of observed alleles (Na), number of effective alleles (Ne), gene diversity (He), Shannon’s information index (I) and percentage of polymorphic loci (PPL) were found in Ae. triuncialis species. Cluster analysis and population structure grouped all investigated genotypes into three main clusters, so that the grouping patterns were consistence with their genomic constitutions. In conclusion, our results revealed the high rate of genetic diversity in Iranian Aegilops accessions. Due to high adaptation of wild relatives to their habitats, hence they can be used as a valuable gene source for wheat breeding programs.

    Keywords: Wild wheat, molecular markers, allelic diversity, population structure
  • Amiratabak Rajaei, Ali Rashidi-Nezhad*, Masoud Alebouyeh, Reza Shirkoohi Pages 9-16

    Gastritis is one of the most common diseases of human stomach. Most of the time, it is asymptomatic and if not treated, can cause atrophy in gastric tissue. Gastritis seems to be a consequence of Helicobacter pylori infection. H. pylori can induce DNA double strand breaks in DNA and activates the error-prone DNA repair pathways that result in accumulation of mutations and genomic instability which may mediate gastric carcinogenesis. In this study, we assessed expression of CHEK2, DCLRE1C and XRCC4 genes which are involved in cell cycle arrest and DNA double strand break repair systems happening with Gastritis. One hundred and eighty biopsy specimens were collected from patients who were referred for endoscopic examination. 60 samples including 30 cases (H. pylori positive Moderate chronic gastritis) and 30 controls (H. pylori negative Mild chronic gastritis) were selected for RNA extraction. Later cDNA was synthesized and Real-Time PCR was used to assess expression of CHEK2, DCLRE1C, XRCC4 and B2M genes. CHEK2, DCLRE1C and XRCC genes showed 5.88, 6.7 and 3.4 up-regulation respectively in comparison to the controls. Increasing level of CHEK2, DCLRE1C and XRCC4 genes might be related to activation of these genes after H. pylori infection.

    Keywords: Gastritis, Error-prone repair pathways, Double strand DNA breaks, H. Pylori, CHEK2, XRCC4, DCLRE1C
  • Niloufar Peykari, Alaeddin Kordenaeej, Katayoun Zamani* Pages 17-23

    Weeds are amongst the major constraints on crop production, which compete with crop plants for sunlight, water, nutrients, and space. Crops’ growth, development and yield are significantly affected by weeds. Glyphosate is one of the most important herbicides which is widely used around the world. Glyphosate inhibits the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) enzyme, which is a key enzyme in the biosynthesis pathway of aromatic amino acids. The goal of this study was transfer genes of plant origin in order to induce herbicide resistance in plants. The EPSPS gene from chickpea was cloned and two amino acid (Pro187Ala Thr183Ile) at key sites were substituted to make a glyphosate resistant enzyme. The expression of the EPSPS gene was investigated in the tobacco plant. The regeneration of EPSPS overexpressed leaves were examined in different concentrations of glyphosate (from 0 to 1 mM), the leaves regenerated in all glyphosate concentrations even at 1 mM. Moreover, the transgenic plants were sprayed with 1% glyphosate and they were survived and showed high level of tolerance. In conclusion, the edited EPSPS gene from chickpea is recommended as a suitable candidate gene for development of commercial transgenic crops.

    Keywords: Glyphosate, EPSPS, herbicide, TIPS, TIPA
  • Narges Soltani, Farhad Nazarian Firouzabadi*, Alireza Shafeinia, Ayeh Sadat Sadr, Masoud Shirali Pages 25-32

    Catharanthus roseus is an ornamental and evergreen plant, which is used in cancer treatment due to production of important alkaloids, Vinblastine and vincristin. C.  roseus is also of great importance for pharmaceutical industry. Vinblastine and vincristine in the terpenoid indole-alkaloid pathway (TIAs) synthesis in Low level. Difficulties with chemical synthetic production and low production level in plant lead to find practical solutions to increase the amount of these two economically important alkaloids. It seems plant growth regulators such as salicylic acid (SA) induce expression of major genes involved in vinblastine and vincristine production. In addition to increasing in the alkaloid content, especially vinblastine and vincristine, application of SA activates the plant defense system and under normal condition and in dealing with stresses, improve C.  roseus yeild. To this end, the relative expression of terpenoid indole alkaloids (TIAs) pathway genes in all three Indole, Terpenoid and Alkaloid pathways studied following foliar application of SA at a concentration of 0.01 mM by using qRT-PCR analysis. The results of this experiment showed that the mRNA transcript level of the first gene in the phenolic pathway reduced, although the down-regulation was not statistically significant. The transcript level of TIAs pathway genes were also increased after SA foliar application. The highest 4-O-acetyltransferase (Dat) gene transcription level observed at 24 and 48 h after treatment, suggesting Dat could be a primary responsive gene to SA treatment.

    Keywords: Gene expression, Periwinkle, Salicylic acid treatment, TIA pathway
  • Ehsan Shahbazi*, Zahra Khajeh, Mohammad Moradi Pages 33-41

    Salinity is considered as one of the abiotic stresses, which decreases the agricultural production of most crops around the world. Plants use different of adaptive mechanisms to counteract the deleterious effects of salinity as changes in gene expression patterns and the content of compatible osmolytes such as proline. This study was conducted to investigate the effects of salinity stress on expression of P5CS and PDH genes and proline content in canola. To do this, a factorial experiment with three replications was carried out in greenhouse of Agricultural Sciences and Natural Resources of Khuzestan University. Three different lines of doubled haploids (Tolerant, Semi- Tolerant and Sensitive) and two sampling times were considered as the first and second factors. The plant seedling were exposed to 150 mM NaCl as salinity stress at 4-leaf stage. Then, the sampling was performed at 6 and 24 hours after stress application. The results of P5CS gene expression showed that this gene was expressed more in the sensitive line after 6 hours from NaCl application, its expression decreased after 24 hours from starting of stress. On the other hand, the gene expression of P5CS increased sharply in the tolerated line after 24 hours of stress. Comparison of the relative mean of PDH gene expression showed that the sensitive line had a significant increase at both times (6 and 24 hours after stress), while a semi-tolerant line had a significant decrease in PDH expression. The content of proline was more in tolerant line than the others, but non-significant difference observed between the semi-tolerant and sensitive lines in terms of proline content. The results of this study indicated that the expression of PDH and P5CR genes depends on the intensity of plant tolerance and post stress times. With considering the more gene expression in P5CS and greater inhibition of PDH activity in tolerant line, more proline accumulation was occurred in tolerant genotype rather than sensitive one. Therefore, proline may be used as an indicator osmolality in the identification of salt stress tolerance in canola.

    Keywords: Gene expression, Prolin dehydrogenase, P5CS, Salt stress, Canola
  • Seyed Mohammad Mahdi Mortazavian* Pages 43-54

    Cumin (Cuminum cyminum) from Apiaceae family is one of the important plants in traditional medicine because of its pharmaceutical properties. For the first time, we studied the meiotic behavior and seed pollen fertility under late-season drought stress condition (reproductive stage) and TiO2 nanoparticle treatment. To examine the different meiosis phases and determine meiotic aberration, premature flowers were collected from plants grown under drought stress and different levels of nanoparticles. Different aberration types, including stickiness, clumping, disorganized chromosome, anaphase bridge, delayed chromosome, leader chromosome, laggard chromosome, micronucleus, tripolar, syncyte and the nondisjunction of chromosomes were examined at all levels and different frequencies identified. Pollen fertility was evaluated with regard to its size. Pollen grains with natural size were considered as normal and potentially fertile. The highest reduction rate in fertility (13.33%) was observed in 0.03% nanoparticles with drought stress. The lowest fertility rate (0.69%) was observed in 0.015% nanoparticle with drought stress condition.

    Keywords: Abiotic stress, Chromosome aberration, Medicinal plant, Reduction division
  • Mohammad Haddadi*, Mohammad Keikha Pages 55-61

    Central Nervous system provides body homeostasis and adaptation to environmental changes, thus deregulated nervous processes can accelerates aging. On the other hand, neurodegenerative disorders are age-dependent conditions. Since neurons are highly vulnerable to oxidative damage thus, the normal brain aging and neurodegenerative conditions share similar characteristics. Drosophila melanogaster is an excellent model organism to study brain aging and age-related neurodegenerative changes. It has been reported that human Tau over-expression in Drosophila brain leads to DNA oxidation and a wide spread chromatin relaxation leading to changes in expression level of specific target genes. In this study, in order to obtain a more accurate insight into the normal aging of the nervous system we quantified and compared expression levels of the same target genes in young flies (4 days old) and old flies (40 days old) of wild-type Oregon K Drosophila insects applying qRT-PCR technique. The results showed that a group of genes including Nvd, CG15115, Ir41a, CG15661 and Uif show decreased expression by getting aged, and CG40006, Dscam1, Ints3, and Gprk1 genes are up-regulated as the flies’ age is increased. The Snap25 gene expression did not change during aging. These results showed that as the age rises, the expression of the genes in the organisms of this living creature undergoes changes that are due to changes in the epigenetic patterns. But the observed changes are different than that of reported in tauopathy fly models. This pattern of changes in gene expression reflects reduction of metabolic and signaling activity and increased accumulation of damage in the cells, which ultimately leads to aging.

    Keywords: Tauopathy, Epigenetic gene regulation, Brain aging, Drosophila melanogaster
  • Mohammad Sadegh Sabet*, Mohaddeseh Zal, Mohammad Ali Malboobi Pages 63-72

    Phosphorus (P) is one of the most vital elements for all living organisms, which acts as a constituent of essential biomolecules and metabolic reactions. Plants to cope with phosphate (Pi) deficiency have developed different adaptive mechanisms, including induction of acid phosphatases genes, Pi transporters and release of organic acids in rhizosphere as well. Under conditions of phosphorus deficiency stress, maintaining cellular phosphorus homeostasis depends on the interactions between these components. In the present study, the relationship between gene expression pattern of three families of phosphate transporters PHT1, PHT2 and PHO1 in Arabidopsis thaliana in interaction with AtPAP26 as the dominant purple acid phosphatase among 29 identified PAPs in A. thaliana genome were studied under Pi-deficient and Pi-sufficient conditions (MS culture medium). For this purpose, three different genotypes including the wild type (Wt) plants Col-0 as the control, mutated homozygote plants with T-DNA fragment insertion (Mu26), and the homozygous overexpress plants (OE26) for AtPAP26 gene were used in all experiments. Our results showed a significant reduction in the expression level of PHT1, PHT2 and PHO1 genes, as well as the phosphatase activity in Mu26 plants compared to the Wt ones under -P condition. Under +P conditions, 58% and 42% incensement were observed in total and free phosphate content. In addition, the dry weight biomass increased 3- folds in the mutant plants compared to the wild type, respectively. On the other hand, the results showed the improvement of morphological and physiological characteristics in OE26 plants compared to Wt plants in both environmental conditions. Our result demonstrated that maintaining cellular phosphorus homeostasis in Arabidopsis plant requires the interaction of important phosphatases such as AtPAP26 with phosphate transporter in Pi stress conditions. These findings can be use in production of plants with the ability to absorb the minimum amount of phosphorus for plant growth under phosphorus stress.

    Keywords: Purple acid phosphatase, Overexpression, Mutant, Seedling biomass Phosphatase activity, Phosphate content
  • - Morteza Barati, - Mohamad Reza Azimi*, Mohamad Reza Naghavi, - Ehsan Mohseni Fard Pages 73-83

    Bread wheat is one of the most important cereals widely cultivated in the world. miRNAs are a type of small regulatory RNAs that have about 18-22 nucleotides long and can use as a novel breeding tool for plant genetic improvement. Because miRNAs are evolutionarily conserved between plant and animal kingdoms, the use of comparative genomics and computational methods to identify miRNAs is interesting. In this study, the goal was to identify potential new miRNAs in bread wheat by EST-based similarity search method. For this purpose, known plant miRNAs were used as reference against wheat ESTs and BLASTn was performed. Then, protein coding sequences were identified and deleted by BLASTx. The secondary structure was examined and then the candidate miRNAs were analyzed in the Rfam database. Finally, three new miRNAs were identified from this method, which were sequentially similar to the miRNAs known in Ae. tauschii. In order to confirm their presence in wheat and Agileops species containing D genome including tauschii, cylindrica and crossa, Real time PCR reaction was performed and finally confirmed the presence of myseq2 sequence in the shoots of studied plants. Identification of target genes of the confirmed miRNA revealed that most of them such as RGA, PIK and NB-ARC had an impact on resistance to various diseases and some of them played a role in resistance to abiotic stresses, such as drought and salt stress. The results showed that computational methods can be a suitable tool for predicting candidate miRNAs, which saves time and cost in identifying miRNAs.

    Keywords: Aegilops, Comparative Genomics, Computational Approach, qRT-PCR, micro RNA
  • Zeinab Maleki Rad, Khalil Zaynali Nezhad*, Mohammad Hadi Pahlavani Pages 85-90

    Molecular markers have important role to improve yield of wheat through molecular plant breading. In this study, 13 SSR markers were applied to find marker trait association of 34 bread wheat and Chines Spring genotypes. The genotypes were cultivated in the field and 12 quantitative traits such as seed width, seed length, hundred-grain weight, spike length, No. seeds per spike, No. spikelet, flag leaf length, flag leaf width, days to anthesis, awn length, plant height, and peduncle length were recorded. In first, structure of population was studied by structure software. Marker trait association analysis with morphological data was done by tassel v.5 and General linear model (Glm). Structure study of population with ISSR data showed there were two subpopulations. The results from the SSR marker-trait association showed that Xgwm998-4B marker had significant association with seed length, 100-grain weight, seed width, no seeds per spike, plant height and peduncle length, Xgwm925-4B with seed width, no seeds per spike and days to anthesis, Xgwm910-4B with seed length, awn length and seed width, Xgwm891-4B with awn length and days to anthesis, Xgwm898-4B with seed width, days to anthesis and peduncle length, Xgwm710-4B with plant height, Xgwm888-4B with days to anthesis, Xgwm930-4B with peduncle length, Xgwm1084-4B with awn length, Xgwm295-7D with awn length, flag leaf length, days to anthesis and plant  height, Xgwm44-7D with 100-grain weight, days to anthesis, flag leaf length and flag leaf width, Xgwm885-7D with seed length, 100-grain weight and spikelet length. According to the results, the markers used in this study can be used for bread wheat molecular breeding.

    Keywords: Molecular breeding, Bread wheat, Association analysis, SSR, GLM method