فهرست مطالب

ژنتیک نوین - سال شانزدهم شماره 3 (پیاپی 66، پاییز 1400)

فصلنامه ژنتیک نوین
سال شانزدهم شماره 3 (پیاپی 66، پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/07/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • هلن پورمظاهری، رضا معالی امیری*، فرید اسحقی صفحات 183-192

    در این پژوهش، اثر تنش سرما بر میزان شاخص خسارت سلولی (H2O2) و فعالیت آنزیم فتوسنتزی فسفوانول پیروات کربوکسیلاز (PEPC) و بیان نسبی ژن های زیرواحد کوچک و بزرگ روبیسکو و پروتئین اتصالی به کلروفیل a/b در دو ژنوتیپ متحمل Sel96th439 و حساس ILC533 به سرما نخود زراعی (Cicer arietimun L.) تحت تنش سرما (C 4) بررسی شد. تحت تنش سرما میزان H2O2 در ژنوتیپ متحمل در مقایسه با ژنوتیپ حساس به طور معنی داری کمتر بود (تا %8/40). نتایج نشان داد که فعالیت فسفوانول پیروات کربوکسیلاز (PEPC) در هر دو ژنوتیپ و به خصوص در ژنوتیپ متحمل (تا 69%) افزایش یافت با این وجود در روز ششم پس از تنش سرما فعالیت PEPC 9/16 درصد در ژنوتیپ متحمل بیشتر از حساس بود. در ژنوتیپ متحمل میزان بیان ژن های زیرواحد کوچک و بزرگ روبیسکو در روز اول تنش سرما نسبت به شرایط کنترل به طور معنی داری افزایش (به ترتیب %3/80 و %6/70) یافت در حالی که در روز ششم تنش میزان بیان این ژن ها (به ترتیب %5/93 و %2/38) کاهش یافت. در ژنوتیپ حساس، میزان بیان ژن ها در مقایسه با شرایط کنترل کاهش مداوم و معنی داری داشت. میزان بیان نسبی ژن پروتئین اتصالی به کلروفیل a/b روند تغییرات تقریبا مشابهی در مقایسه با ژن زیرواحد کوچک و بزرگ روبیسکو نشان داد، با این تفاوت که در روز ششم تنش سرما میزان بیان این ژن در ژنوتیپ متحمل هم سطح کنترل شد. این نتایج احتمالا به استقرار مجدد هموستازی سلولی از طریق فعالیت های متابولیکی و فتوسنتزی در جهت سازگاری گیاه به تنش سرما اشاره دارد. کاهش شاخص خسارت سلولی (H2O2) در ژنوتیپ متحمل در روز ششم تنش سرما در مقایسه با ژنوتیپ حساس تایید کننده این موضوع می باشد. بنابراین تغییر متابولیسم مشارکت کننده در فتوسنتز می تواند شاخصی در ارزیابی درجه تحمل نخود زراعی به سرما باشد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، تنش سرما، پراکسیدهیدروژن (H2O2)، فتوسنتز، متابولیسم
  • النا خبیری، علی اصغری*، سید ابوالقاسم محمدی صفحات 193-201

    به منظور شناسایی QTL های کنترل کننده صفات مورفولوژیک در گندم نان، 148 لاین اینبرد نوترکیب گندم نان بهاره حاصل از تلاقی رقم Yecora Rojo(زودرس و پاکوتاه به عنوان والد پدری با منشاء آمریکا) و ژنوتیپ No.49 (دیررس و پابلند به عنوان والد مادری با منشاء سیستان و بلوچستان) به همراه والدین مورد مطالعه قرار گرفتند. صفات مورد مطالعه شامل طول پدانکل، طول سنبله، طول ریشک، طول برگ پرچم، تعداد سنبله، وزن سنبله و تعداد دانه در سنبله بود. نقشه پیوستگی براساس 202 نشانگر (177 نشانگر ریزماهواره و 51 نشانگر رتروترانسپوزون) در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت که طول نقشه حدود 36/691 سانتی مورگان با میانگین فاصله 42/3 بین هر جفت نشانگر بود و 21 کروموزوم گندم نان را پوشش می داد. تجزیه QTL بر اساس روش مکان یابی فاصله ای مرکب (CIM) انجام شد و برای QTL های شناسایی شده، اثرات افزایشی  برآورد گردید. نتایج تجزیه QTL نشان داد که برای ارتفاع بوته طول پدانکل، طول سنبله، طول ریشک، طول برگ پرچم و تعداد دانه در سنبله یک QTL   به ترتیب روی کروموزوم های 7B،5A ، 3A، 4A، 3Aو 3Aو دو  QTL برای تعداد سنبله و وزن دانه در سنبله برر وی کروموزوم های 3Aو 2Dو برای وزن سنبله سه QTLبر روی کروموزوم های 2A ، 5Dو 7Dشناسایی و مکان یابی گردید. در بین QTL های شناسایی شده QSNS3Aبیشترین اثر افزایشی را داشت. برای صفات طول پدانکل، وزن سنبله، تعداد دانه در سنبله و وزن دانه در سنبله اثر افزایشی منفی QTL های مکان یابی شده نشان دهنده توارث الل مطلوب در این جایگاه از والد No.49 به نتاج بود. واریانس فنوتیپی توجیه شده توسط این QTL ها از 93/4 تا 63/13 درصد متغیر بود. در این مطالعه تعداد QTL های شناسایی شده برای خصوصیات مرتبط با سنبله گندم بسیار کم بودند که می تواند به دلیل تعداد بالای QTL های با اثر کم، وجود اثرات متقابل و همچنین اثرات محیطی باشد.

    کلیدواژگان: اثرات افزایشی، صفات مورفولوژیک، گندم نان، مکان یابی، نشانگر
  • رضا آذربایجانی، محمدرضا نقوی*، قاسم حسینی سالکده، سید ابوالحسن شاهزاده فاضلی، احمدعلی پوربابایی، لاله پارسا یگانه صفحات 203-210

    چشمه های آبگرم جمعیت میکروارگانیسم های متنوعی را که حایز اهمیت تجاری و علمی برای محققان و صنایع زیست فناوری فعال در حوزه آنزیم ها ، قندها ، املاح سازگار و آنتی بیوتیک ها هستند، برخوردار می باشند. تجزیه و تحلیل تنوع در چنین محیط های شدید به دلیل اکولوژی متنوع و منحصر به فرد ، خصوصیات و فرصتی که برای شناسایی ترکیبات و ژن های نادر ارایه می دهند ، کاملا مورد توجه قرار گرفته است. چشمه های آب گرم در مجاورت محیط های آتشفشانی اغلب اسیدی هستند و pH در مناطق نزدیک به سنگ آهک کمی قلیایی است. اگر چه مطالعات متعددی بر روی میکروبیوم این زیست بومها در سالهای اخیر در دنیا صورت گرفته است اما تا کنون مطالعات کمی بر روی چنین محیطهای اکستریم بومی ایران انجام گرفته است. کشور ایران دارای مناطق ژیوترمال و آتشفشانی مختلف بوده و چشمه های آبگرم متعدد و منحصر به فرد دارای خصوصیات ضد میکربی و ضد قارچی، ضد روماتیسم و سایر دردهای عضلانی را در خود جای داده است. در بین ساکنان و مردم این باور عمومی وجود دارد که آب بعضی از چشمه های آب گرم دارای خواص درمانی در برابر بیماری های مختلف پوستی است که می تواند متاثر از خواص فیزیکوشیمایی و یا ویژگیهای میکروبیولوژیک آنها باشد. از سوی دیگر مطالعات وابسته به کشت برای جداسازی ارگانیسم های جدید و کاوش در دارایی های آنها ارزشمند است ، اما روش های مستقل کشت ارزیابی جامع تری از تنوع میکروبی را ارایه می دهند. در این مطالعه شناسایی ترکیب و تعیین فراوانی تاکسون های مختلف جامعه باکتریایی و آرکیایی چشمه آبگرم قوتورسویی به عنوان یکی از اسیدی ترین چشمه های آبگرم جهان با روش های مستقل از کشت و با استفاده از تکنیکهای نسل جدید توالی یابی انجام گردید.جهت پروفایلینگ کمی جوامع باکتریایی و آرکیایی مربوطه ، به ترتیب ساخت کتابخانه های ژن 16s rRNA از دو ناحیه عملکردی طبقه بندی تاکسونومیک  V4 تا V5 و V3 تا V4 با آغازگر های بارکد شده صورت پدیرفت. با آنالیز بیوانفورماتیکی داده ها با سامانه های MG-RAST ، تعداد 26 تاکسون مختلف مربوط به خانواده ها و جنس های مختلف باکتریایی و 11 تاکسون مختلف مربوط به خانواده ها و جنس های مختلف آرکیایی مورد شناسایی قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: زیست بوم اکستریم، چشمه آبگرم قوتورسویی، متاژنومیکس، میکروبیوم
  • رویا کریمی گویجه لو، بابک عبدالهی مندولکانی* صفحات 211-218

    اسانس ریحان (Ocimum basilicum L.) سرشار از ترکیبات فنیل پروپانوییدی مانند فنیل سینامات، متیل چاویکول، متیل اوژنول و اوژنول می باشد. در مسیر بیوسنتز فنیل پروپانوییدها ژن های کلیدی مهمی از جمله سینامات-4- هیدروکسیلاز دخالت دارد. امروزه با توجه به اهمیت پروموتر در دستکاری های ژنتیکی، انتقال ژن و تولید متابولیت های ثانویه در گیاهان، آگاهی از توالی پروموتر و عناصر تشکیل دهنده آن ضروری می باشد. بنابراین در این تحقیق با استفاده از روش واکنش زنجیره ای پلیمراز نامتقارن دمایی (Thermal asymmetric interlaced PCR) توالی ناحیه بالادست ژن سینامات-4- هیدروکسیلاز در گیاه ریحان شناسایی شد. در این تحقیق از دو نوع آغازگر که از نظر طول و دمای اتصال باهم متفاوت هستند استفاده شد تا توالی هدف تکثیر گردد. آغازگرهای نوع اول اختصاصی با دمای اتصال بالا و دارای سه توالی متفاوت بود. آغازگرهای نوع دوم اختیاری (شش عدد) با طول کوتاه و دمای اتصال پایین بود. واکنش های TAIL- PCR در سه مرحله صورت گرفت که در مرحله دوم و سوم به ترتیب از فرآورده های رقیق شده مراحل اول و دوم به عنوان DNA الگواستفاده گردید. بعد از الکتروفورز محصولات PCR و شناسایی باند مورد نظر، قطعه مورد نظر از ژل آگارز استخراج و تلخیص گردید و توالی یابی آن در دو جهت انجام گرفت. آنالیزهای بیوانفورماتیکی توالی با استفاده از برنامه های Softberry, PLANT CARE, PLACE وNeural Network Promoter  Prediction  انجام گرفت و مشخص شد پروموتر مورد نظر 794 جفت باز طول دارد. ناحیه TATA Box این پروموتر در اطراف نوکلیوتید 35- و ناحیه شروع رونویسی 170 نوکلیوتید بالا دست کدون آغاز ترجمه قرار دارد. چندین ناحیه تنظیمی عملکردی نظیر CAAT box ،W box،  G box و I box  نیز در توالی پروموتر شناسایی شد. بنابراین پروموتر شناسایی شده (بعد از ارزیابی و تایید نهایی) می تواند در برنامه های انتقال ژن و دستکاری های ژنتیکی در گیاه ریحان جهت افزایش برخی متابولیت های با ارزش استفاده شود.

    کلیدواژگان: ریحان، پروموتر، سینامات-4- هیدروکسیلاز، TAIL-PCR
  • عطاالله رحیمی*، علی نقی میرمویدی، دانیال کهریزی، لیلا زارعی، صمد جمالی صفحات 219-233

    امروزه، تکنیک های متفاوتی برای ارزیابی تنوع ژنتیکی در حشرات استفاده می شود. با توجه به اهمیت مطالعه تنوع ژنتیکی و ساختار ژنتیک جمعیت در حفاظت گونه ها، تنوع ژنتیکی زنبورعسل ایرانی جمع آوری شده از 20 استان کشور به کمک نشانگرPCR-RFLP بررسی شد. تعداد 300 نمونه زنبور کارگر جوان از مناطق مختلف کشور جمع آوری و استخراج DNA از قسمت های سر و قفسه سینه آنها با استفاده از روش Salting-out با اندکی تغییرات انجام شد. در این مطالعه از آنالیزهای نشانگر PCR-RFLP نواحی DNA میتوکندریایی (ژن های COI و 16S rDNA) استفاده و هر کدام از این ژن ها با استفاده از چهار آنزیم برشی مورد هضم آنزیمی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیزهای این نشانگر، تنوع ژنتیکی خیلی پایینی را در جمعیت های زنبورعسل مورد مطالعه نشان داد. میزان هتروزایگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار، شاخص شانون، تعداد آلل مشاهده شده و موثر و تنوع ژنی در اکثر جمعیت ها صفر بود. نتایج تجزیه کلاستر نشان داد که نمونه های زنبورعسل مورد مطالعه بصورت پراکنده در سرتاسر شاخه ها توزیع و در هم ادغام شده اند و هیچ کدام به تنهایی جمعیت مجزایی را تشکیل نداده اند که می‎تواند به دلیل ماهیت نشانگر PCR-RFLP، چندشکلی آنزیمی پایین، سیستم تولیدمثلی هاپلودیپلوییدی زنبورعسل، فعالیت های انسانی، خرید و فروش ملکه و کندو بین زنبورداران و داشتن مناطق کوچ و قشلاق- ییلاق مشترک باشد. در نتیجه، با توجه به نتایج مطالعه حاضر و عدم مطابقت آن با تحقیقات قبلی، بهره‎گیری از نشانگر PCR-RFLP برای مطالعات آینده جهت بررسی تنوع ژنتیکی جمعیت های زنبورعسل پیشنهاد نمی گردد.

    کلیدواژگان: : تنوع ژنتیکی، زنبورعسل، نشانگر PCR-RFLP، DNA میتوکندریایی
  • شیرین خدادادی، حسین دشتی*، روح الله صابری، خلیل ملکزاده، علی تاج آبادی پور صفحات 235-248

    دانش تنوع ژنتیکی همراه با مدیریت صحیح ژرم‏پلاسم را می‎توان در انتخاب ژنوتیپ‎ها در برنامه‎های به‎نژادی و حفاظت منابع ژنتیکی استفاده نمود. روش‎های ملکولی همراه با روش‎های آماری چندمتغیره، پتانسیل قابل توجهی جهت بررسی تنوع ژنتیکی گیاهان دارند. در این پژوهش، تعداد 20 رقم پسته در گلخانه نسبت به قارچ عامل پوسیدگی ریشه و طوقه ارزیابی شدند و صفات نمره بیماری (score)، درصد مرگ و میر و وزن خشک گیاه اندازه گیری شد. جهت بررسی تنوع ژنتیکی مقاومت به این بیماری از 12 آغازگر مولکولی SCoT استفاده شد. ارزیابی فنوتیپی، ارقام پسته را به 4 گروه مقاوم، نیمه‏مقاوم، نیمه‏حساس و حساس تقسیم نمود. در ارزیابی تنوع ژنتیکی با آغازگرهای SCoT، از 122 باند تولید شده 105 باند، چند شکل بودند. تجزیه خوشه‎ای ژنوتیپ‎ها براساس باندهای بدست آمده مطابقت خوبی با گروه‎بندی فنوتیپی نداشت؛ لذا به منظور شناسایی باندهایی که بیشترین ارتباط را با صفات فنوتیپی مربوط به مقاومت به گموز داشتند، از روش‎های رگرسیون جزیی (PLS) و رگرسیون گام‎به‎گام استفاده شد. در رگرسیون گام به گام 7 مکان انتخاب شدند که مقاومت به بیماری گموز را 77 تا 86 درصد توجیه نمودند و با تجزیه خوشه‎ای براساس این 7 مکان، دو گروه حاصل گردید که از طریق تجزیه ارتباط (جدول توافق) رابطه این گروه‎بندی با گروه‎بندی براساس صفات فنوتیپی اثبات شد .این 7 مکان، عکس‎العمل ژنوتیپ‎های پسته در مقابل بیماری گموز را به مقدار زیادی توجیه نمودند که از آغازگرهای SCoT12، SCoT16، SCoT17 و SCoT20 تولید شدند؛ لذا برای مطالعه تنوع ژنتیکی ارقام پسته در مقابل گموز می توان این آغازگرها را پیشنهاد نمود.

    کلیدواژگان: گیاه پسته، تنوع ژنتیکی، رگرسیون جزئی (PLS)، گموز، آغازگر SCoT
  • حجت اسدالله پور نعنایی، علی اسماعیلی زاده*، حامد خراتی کوپایی صفحات 249-261

    در طول فرآیندهای انتخاب طبیعی و مصنوعی، نژادهای اسب نیروی انتخاب را برای توسعه ویژگی های مطلوب تجربه کرده اند. این امر منجر به تنوع زیادی در بین نژادهای مختلف گردیده است که در بسیاری از صفات فنوتیپی مانند اندازه بدن، ترکیب عضله، سرعت رشد، تولید مثل و رفتار با یکدیگر متفاوت هستند. هدف از انجام این پژوهش بررسی نشانه های انتخاب مرتبط با صفات کنترل کننده اندازه بدن و نیز عملکرد ورزشی در نژاد های اسب می باشد. در این مطالعه، از داده های توالی یابی کل ژنوم 86 راس اسب استفاده شد.  برای بررسی نشانه های انتخاب از روش شاخص تثبیت (Fst) و نسبت درست نمایی مرکب بین جمعیتی (XP-CLR) استفاده شد. برای صفت اندازه بدن، مطالعه ژنتیکی بر مبنای اندازه کوچک بدن نژاد پونی دبایو انجام گرفت. بررسی ژنتیکی نشان داد که مهمترین نشانه انتخاب مربوط به ژن FGFR1 برای قد کوتاه در این جمعیت می باشد که طی سالیان متمادی تحت انتخاب بوده اند. علاوه بر این، چهار جایگاه ژنومی دیگر در کروموزوم های 2، 3 و 4 شناسایی شد، که در ارتباط با توسعه اندازه بدن بودند. بررسی نشانه های انتخاب در ارتباط با شناسایی ژن های کاندید موثر بر عملکرد ورزشی بر مبنای نژاد اسب هانوواریان انجام گرفت. واکاوی ژنتیکی نشان داد که ژن ACTA1 در عملکرد ورزشی این نژاد دارای اهمیت است، که با نقش آن در جمعیت انسانی همخوانی دارد. علاوه بر این، سه جایگاه ژنومی دیگر نیز در کروموزوم های 1 و 20 گزارش گردید، که می توانند در عملکرد فیزیکی اسب موثر باشند. ژن های کاندید گزارش شده در این پژوهش می توانند درک روشنی از پایه ملکولی مربوط به صفات اندازه بدن و عملکرد ورزشی در اسب را ایجاد نمایند. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند دیدگاه جدیدی در رابطه با معماری ژنتیکی صفات در برنامه های اصلاح نژادی اسب ایجاد نماید.

    کلیدواژگان: اندازه بدن، عملکرد ورزشی، ژنومیکس اسب
  • فهیمه حیدری قره سو، نسرین مشتاقی*، براتعلی مشکانی، سعید ملکزاده شفارودی صفحات 263-270

    مصرف انرژی و تاثیر آن بر محیط زیست یکی از بزرگترین چالش های بشر است و تولید اتانول زیستی یا سایر مواد شیمیایی به وسیله هیدرولیز آنزیمی سلولز می تواند تاثیر مهمی در جایگزینی سوختهای فسیلی و کاهش تولید CO2 در اتمسفر داشته باشد. آنزیم Cel6B از باکتری گرمادوست Thermobifidia fusca، یک CBHII متعلق به خانواده بی سلولازهاست که تا C° 55 مقاوم به حرارت است. به علت میزان پایین تولید این آنزیم در میزبان اولیه جهت مصارف صنعتی، ابتدا باید تولید آن در سیستم هایی نظیر باکتری، بهینه سازی شود. در این پژوهش، از آغازگرهای اختصاصی جهت تایید وجود ژن Cel6B در وکتور PSZ143 استفاده شد سپس وکتور PSZ143 حاوی ژن Cel6B با روش شوک حرارتی به سلول های مستعد E. coli BL21(DE3) منتقل شد. پس از استخراج پروتئین، بیان یک پروتئین با وزن مولکولی 59.6 KDa با استفاده از ژل الکتروفورز SDS-PAGE تایید شد. نتایج بهینه سازی تولید پروتئین نشان داد که بهترین زمان و بهترین غلظت IPTG برای القا و بیان پروتئین در باکتری به ترتیب 6 ساعت بعد از القا و 8/0 میلی مولار است. فعالیت آنزیم سلوبیوهیدرولاز با استفاده از سوبسترای پنبه پیش تیمار شده با اسید فسفریک در باکتری لیزشده با روش DNS مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت آنزیمی cel6B در هیدرولیز سلولز، در لیزات باکتری و محیط کشت آن پس از 6 ساعت القا با 8/0 میلی مولار از IPTG ، به ترتیب 21/1 و U(mmol/min) / ml 07/0 به دست آمد و در نهایت نشان داده شد که میزان بیان پروتئین cel6B به علت پایین بودن شاخص CAI (انطباق کدونی) و تفاوت کدون های مورد ترجیح E. coli، پایین است. همچنین با بررسی توالی سیگنال بومی این ژن در سرویس دهنده Signal P4.1 عدم قابلیت ترشح این پروتئین در E. coli اثبات شد.

    کلیدواژگان: القای بیان پروتئین، باکتری، سلوبیوهیدرولاز، سلولز
  • زهرا یوسفوند، صمد جمالی*، هادی خاطری صفحات 271-279

    قارچ های گرمادوست آنزیم های مختلفی تولید می کنند که علاوه بر فعالیت بیوکاتالیستی در پروسه های بیولوژیکی در بسیاری از صنایع از جمله صنایع غذایی، کاغذ، مواد شوینده، مواد دارویی، حذف ضایعات سمی و حفاری نفت به طور گسترده استفاده می شوند. استحصال آنزیم ها و به ویژه آمیلاز از قارچ های گرمادوست کمک شایانی به صنعت و اقتصاد جهانی کرده است به طوری که یکی از شاخصهای رونق اقتصادی در کشور های پیشرفته بهره مندی از این آنزیم است. هدف از این تحقیق جداسازی و شناسایی قارچ های گرمادوست از خاک، کمپوست ضایعات شهری و کمپوست قارچ خوراکی و بررسی توانایی تولید آنزیم آمیلاز در جدایه ها می باشد. جداسازی به روش سری رقت روی محیط کشت عصاره سیب زمینی-دکستروز-آگار در دمای 45 و 50 درجه سلسیوس انجام شد. شناسایی مولکولی جدایه ها با تکثیر ناحیه ITS rDNA (ITS1-5.8S-ITS2) با استفاده از آغازگرهای عمومی ITS1 و ITS4 طی واکنش زنجیره ای پلیمراز انجام شد. فعالیت آمیلازی جدایه ها در محیط کشت آگاردار حاوی نشاسته بررسی گردید که با توجه به هاله روشن ایجاد شده در اطراف پرگنه ها پس از 48 ساعت در دمای 37 درجه سلسیوس اکثر جدایه ها قادر به تجزیه و فعالیت آنزیمی بودند. بیشترین هاله روشن و فعالیت آمیلازی مربوط به یک گونه از  Thermomyces sp. و به دنبال آن گونه های Malbranchea cinnamomea، Thermomyces dopuntii ، Thermomyces lanuginosus، Absidia  sp.، Aspergillus nidulance، Aspergillus fumigatus، Aspergillus niger و Aspergillus terreus بترتیب دارای بیشترین فعالیت آمیلازی بودند. دو گونه Thielavia arenaria و Melanocarpus albomyces هیچگونه فعالیتی مبنی بر توانایی تولید آنزیم آمیلاز از خود نشان ندادند. این اولین بررسی جامع در خصوص قارچ های گرمادوست دارای توانایی تولید آنزیم آمیلاز در ایران است. تمام جدایه های مطالعه حاضر جهت نگهداری به موسسه تحقیقات گیاهپزشکی کشور ارسال شدند.

    کلیدواژگان: شناسایی مولکولی، Thermomyces، Malbranchea، Aspergillus
  • لیلا محمدی پور سعادت آبادی، محمدرضا محمدآبادی*، حجت اسدالله پور نعنائی، زینب امیری قنات سامان صفحات 281-297

    گوسفند یکی از مهمترین دام های پرورشی در جهان است، که نقش ویژه ای در تامین مواد پروتیینی، مواد خام مورد نیاز صنایع وابسته و ایجاد اشتغال برای جامعه را دارد. صفات تولید شیر و پشم از مهمترین صفات اقتصادی گوسفند می باشند. اهمیت پشم گوسفند در تولید منسوجات منجر به انجام تحقیقات گسترده ای در مورد ساختار و اساس ژنتیک آن از دهه 1960 تاکنون شده است. همچنین شیر یک رژیم کامل غذایی و حاوی مواد مغذی ضروری برای انجام عملکردهای حیاتی بدن و ماده اصلی تولید محصولات لبنی است. شیر گوسفند نیز از این قاعده مسثتنی نمی باشد، به ویژه در کشورهایی که فاقد زمینهای حاصلخیز می باشند گوسفند منبع اساسی تولید شیر است. برای دستیابی به محصولات تولیدی با کیفیت شناخت ژن های موثر در تولید این محصولات و ارتباط آنها با یکدیگر ضروری است. امروزه با دسترسی به داده های ژنومی، توسعه و پیشرفت تکنیک های مولکولی علاوه بر فهم زمینه ژنتیکی صفات اقتصادی، تعدادی از ژن های مرتبط با این صفات شناسایی و اطلاعات جامعی در مورد آنها ارایه شده است که می توان با استفاده از خواص عملکردی این ژن ها بیشترین استفاده را از پتانسیل ژنتیکی حیوان برای بدست آوردن محصولات تولیدی آنها با بهترین پارامترهای کیفی و کمی به دست آورد. در این مطالعه به جستجوی جامع ژن های موثر در تولید شیر و پشم در گوسفندان سرتاسر دنیا پرداخته شد و سپس با نرم افزار STRING ارتباط بین ژن های موثر در تولید شیر، همبستگی بین ژن های موثر در تولید پشم و نیز ارتباط بین این دو گروه از ژن ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ژن های موثر در تولید شیر CSN1S1، CSN2، CSN3، LALBA، BTN1A1 و PRLR در یک خوشه و ژن های LEP، FASN، SREBF1، ACACA، LPL، SREBF2 و VLDLR نیز در خوشه دوم قرار می گیرند. این دو خوشه به واسطه ژن TLR4 با هم در ارتباط هستند. این نتایج تایید کننده وظایف گزارش شده برای ژن TLR4 است. ژن های موثر در تولید پشم GPRC5A، KRTCAP3، NBEA، EPHA5، GCFC2، K1F16B، DDX47، TSPEAR، NLGN1، RHPN2، USP13، UBE2E3، CALN1، PAPOLA، PGM2L1، SRC و YWHAZ در خوشه 1 قرار می گیرند و ژن های VAV3، NRG3، KAP6-L، PITPNC1، BCO2، FAT1، NRXN1، ASIP، TYRP1، MITF، MC1R، KIT، DCT، TYR، FAM204A، EWSR1 و KRTAP11-1 در خوشه دوم قرار دارند و مرتبط هستند. شناسایی این ژن ها گامی مهم در جهت افزایش بازده شیر و پشم و بهبود کیفیت آنها است.

    کلیدواژگان: ژن کاندیدا، تولید پشم، تولید شیر، گوسفند
|
  • Helen Poormazaheri, Reza Maali-Amiri*, Farid Eshaghi Pages 183-192

    In this experiment, the effect of cold stress on cell damage index (H2O2) and photosynthetic enzyme activity of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) and relative expression of small Rubisco and large Rubisco subunit genes and the chlorophyll a/b binding protein gene were studied in two chickpea (Cicer arietimun L.) genotypes differing in cold sensitivity (tolerant Sel96th11439 and sensitive ILC533) during cold stress (4˚C). Under cold stress, H2O2 was significantly lower in the tolerant genotype compared to the sensitive one (by 40.8%). Results showed that PEPC activity increased in both genotypes particularly in tolerant genotype (by 69%). However, on the sixth day of cold stress, PEPC activity in tolerant genotype was 16.9% more than sensitive genotype. In tolerant genotype, the expression of small and large Rubisco subunit genes on the first day of cold stress showed significant increase (by 80.3% and 70.6%, respectively) compared to control conditions, while on the sixth day of cold stress, the expression of these genes significantly declined (93.5% and 38.2%, respectively) compared to control conditions. In sensitive genotype, the expression of studied genes significantly declined compared to control conditions. The relative expression of chlorophyll a/b binding protein gene has shown almost the same trend compared to small and large subunit, with the difference that in tolerant genotype, on the sixth day of cold stress was equaled to control plants. These results are probably referred further homeostasis of cell through metabolic activities and photosynthesis for acclimatization the plant to cold stress. The reduction of cell damage index (H2O2) in tolerant genotypes on the sixth day of cold stress compared to sensitive genotype confirms this issue. Therefore, changes in metabolism involved in photosynthesis can be an indicator for assessing the degree of cold tolerance in chickpea.

    Keywords: Cold stress, Gene expression, Hydrogen peroxide (H2O2), Metabolism, Photosynthesis
  • Elena Khabiri, Ali Asghari*, Seyed Abulghasem Mohammadi Pages 193-201

    In order to identify the QTLs controlling the morphologic traits of bread wheat, 148 recombinant inbred lines of spring wheat derived from American Yecora Rojo (early maturity and dwarf as the male parent) and No.49 genotype from Sistan Baluchestan (late maturity and tall as the female parent) were studied with the parents. The studied traits included peduncle length, spike length, awn length, flag leaf length, the number of spikes, spike weight, and the number of grains in spike. In this study, linkage map was used based on 202 markers (177 SSR markers and 51 Retro transposon Markers). The map length was about 691.36 cM with the average distance of 3.42 cM in every marker pair and covered 21 chromosomes in bread wheat. QTL analysis was done based on composite interval mapping (CIM) method, and additive effects were estimated for the identified QTLs. The results of QTL analysis showed that one QTL was detected on chromosomes 7B, 5A, 3A, 4A, 3A and 3A respectively for plant height, peduncle length, spike length, awn length, flag leaf length, the number of seed per spikes; two QTL was detected on chromosomes 3A and 2D for the number of spike and seed wieght per spike; and three QTLs were detected and mapped on chromosomes 3A, 4A, and 3A for spike weight. Among the detected QTLs, QSNS3A had the highest additive effect. For spike length, spike weight, the number of grains in spike, and seed weight per spike. The negative additive effect of the mapped QTLs indicate the optimal allele inheritance to crosses in this position of No.49 parent. The phenotypic variance explained by these QTLs varied from 4.93 to 13.63. In this study, the number of QTLs found for spike traits was so limited; it can be due to the large number of small-effect QTLs, mutual effects, and environmental effects.

    Keywords: Additive effects, Bread wheat, Mapping, Marker, Morphological traits
  • Reza Azarbaijani, Mohammad Reza Naghavi*, Ghasem Hosseini Salekdeh, Seyyed Abolhassan Shahzadeh Fazeli, Ahmad Ali Pourbabaee, Laleh Parsa Yeganeh Pages 203-210

    Hot spring extreme ecosystems are important biological resources for identifying the genetic stocks of thermophilic microorganisms and their biological characteristics in terms of tolerance and survival in high temperatures in order to use of their potential in various industries and biotechnology. Although there have been many studies on the microbiome of these biomass in recent years in the world, so far few studies have been done on such indigenous extreme environments of Iran. Iran has a variety of geothermal and volcanic areas which contained numerous unique springs with antimicrobial and antifungal, anti-rheumatism and other muscle aches properties. In this study, the identification of composition of different taxa of the bacterial and archaeal community of Ghotoursooyi hot spring as one of the most acidic chloride springs in the world with the pH of 2.87 was performed by independent cultivation methods using next generation sequencing techniques. For quantitative profiling of the relevant microbial community or so-called metagenomics analysis, 16s rRNA gene libraries were constructed from two functional regions of taxonomic classification V4 to V5 and V3 to V4 with barcoded primers for bacteria and archaea, respectivly. Using bioinformatics analysis, 26 and 11 different taxa belonging to different bacterial and archaeal families and genera were identified with MG-RAST systems, respectivly.

    Keywords: Extreme ecosystem, Ghotoursooyi hot spring, metagenomics, microbiome
  • Roya Karimi Goyjelo, Babak Abdollahi Mandoulakani* Pages 211-218

    Basil (occimum basilicum L.) essential oil is a rich source of phenylpropaniod compounds such as phenyl cinnamate, methyl chavicol, methyl eugenol and eugenol. Cinnamate-4-hydroxylase (C4H) is one of the important key genes involved in phenylpropanoid biosynthesis. Nowadays considering the importance of the promoter in genetic manipulation, gene transfer and the production of secondary metabolites in plants, identification of the promoter sequence and its constituent elements is necessary. Hence, in the current investigation, thermal asymmetric interlaced PCR (TAIL-PCR) was used to identify the upstream sequences of the C4H gene in O. basilicum L. In this method two series of primers differing in length and annealing temperature were applied to amplify the target sequence: three specific primers with high annealing temperature and different sequences and six random primers with a short length and low annealing temperature. TAIL-PCR was performed in three stages which in the second and third stages, diluted PCR product of the first and second stages were used respectively as the template. After electrophoresis of the PCR products and identification of the interested band, the fragments were extracted and purified from the agarose gel, and sequenced in both directions. Subsequent bioinformatic analysis of the sequenced fragment using PLACE, PLANT CARE, Softberry and Neural Network Promoter Prediction softwares revealed a sequence with a length of 794 bp. The TATA Box of the promoter was recognized around nucleotide -35 and the transcription initiation site was 170 nucleotides upstream of the initiation codon. A group of various putative functional regulatory elements such as CAAT box, W box, Gbox and I box were also identified in the promoter. Therefore, the promoter detected (after validation), may be used in the gene transfer and manipulation programs in basil for enhancement of the valuable metabolites.

    Keywords: basil, promoter, cinnamate-4-hydroxylase, TAIL-PCR
  • Ataollah Rahimi*, Alinaghi Mirmoayedi, Danial Kahrizi, Leila Zarei, Samad Jamali Pages 219-233

    Different techniques are used nowadays to assess genetic diversity in insects. Due to the importance of studying the genetic diversity and populationchr(chr('39')39chr('39'))s genetic structure in the conservation of species, the genetic diversity of Iranian honey bees collected from 20 provinces of Iran was investigated using PCR-RFLP markers. The 300 samples of young honey bee workers were collected from different parts of the country, and their DNA was extracted from the head and thorax according to the salting-out method with minor modifications. In this study, PCR-RFLP analyses of mitochondrial DNA regions (COI and 16S rDNA genes) were used, and each of these genes was digested by four restriction enzymes. The results showed very low genetic diversity in the studied honey bee populations. The observed and expected heterozygosity, Shannon index and the number of observed and effective alleles were calculated and found to be zero in most of the populations. The results of cluster analysis showed that the studied honey bee samples were scattered and integrated throughout the branches, none of them formed a separate population, and all of them formed a single group which can be due to the nature of the PCR-RFLP markers, low enzymatic polymorphism, haplodiploidy reproductive system of the honey bee, human activities, queen and hive trade among beekeepers, winter-summer displacements and migration to similar areas. Therefore, according to the results of the present study and its inconsistency with previous research, using PCR-RFLP marker is not recommended for future attempts to investigate the genetic diversity of honey bee populations.

    Keywords: Genetic diversity, honey bee, mtDNA, PCR-RFLP
  • Shirin Khodadadi, Hossein Dashti*, Rooholah Saberi, Khalil Malekzadeh, Ali Tajabadi Pour Pages 235-248

    Knowledge of genetic diversity along with the management of germplasm can be used to select genotypes in breeding programs and to protect plant genetic resources. Molecular methods, along with multivariate statistical methods, have a high potential for studying relative relationships, evolution and genetic variation of plants. In this research, 20 pistachio cultivars and genotypes were evaluated in the greenhouse for root and crown rot (gummosis). The traits; disease score, mortality and dry weight were measured. Twelve SCoT primers were used to evaluate the genetic diversity of these cultivars in response to gummosis. The results of greenhouse experiment, divided the cultivars into four groups as: resistant, moderately-resistant, moderately-sensitive and sensitive. The results showed that the SCoT primers, produced 122 loci, of which 105 loci were polymorphic. Cluster analysis of genotypes based on obtained bands did not fit well with phenotypic grouping. In order to identify the bands that have the most relationship with phenotypic attributes related to gummosis, PLS and stepwise regression methods were used. Through stepwise regression, 7 loci were entered into the model, which explained the resistance to gummosis by77 to 86 percent. By cluster analysis based on the reduced variables (7 markers), two groups were obtained that association analysis (contingency table) showed association between this grouping with the phenotypic grouping. These 7 loci greatly explained the genetic variation of pistachio genotypes in response to gummosis disease. In general, according to the results, SCOT12, SCoT16, SCoT17 and SCoT20 primers could be used to study the genetic diversity of pistachio cultivars against gummosis.

    Keywords: Pistachio, Genetic Diversity, Partial Regression (PLS), Gummosis, SCoT primer
  • Hojjat Asadollahpour Nanaei, Ali Esmailizadeh*, Hamed Kharrati-Koopaee Pages 249-261

    During domestication and artificial selection, horse breeds have experienced intense selection pressures for the development of desirable traits. This has resulted in a large diversity of breeds that display variation in many phenotypic traits, such as body size, muscle composition, growth rate, reproduction and behavior. The main goal of this study was detection of signatures positive selection associated with body size and athletic performance traits in horse breeds. Herein, we used whole genome sequencing data from 86 horses. To detect genomic signatures of positive selection, we applied fixation index (FST) and cross-population composite likelihood ratio (XP-CLR) methods. For body size trait, genetic study was performed based on the small body size of Debao pony. The most significant signal of positive selection was mapped to the FGFR1 gene, which may have independently been selected for short stature in the Chinese pony population. In addition, four other loci on chromosomes 2, 3 and 4 were identified to be potentially involved in the development of body size. The screen of the potential candidate genes involved in athletic performance was carried out based on Hanoverian horse breed.  Genetic analyses showed that the ACTA1 gene is potentially involved in athletic performance in this breed, consistent with its role observed in human population. In addition, three other loci on chromosomes 1 and 20 were identified to be potentially involved in the equine physical performance. These novel candidate genes identified in this study may be useful targets for clarifying our understanding of the molecular basis of body size and athletic performance in horses. These results can provide new insight for future research into the genetic architecture of relevant traits in horse breeding program.

    Keywords: Athletic performance, Body size, Horse genomics
  • Fahimeh Heydari Gharehsoo, Nasrin Moshtaghi*, Baratali Meshkani, Saeid Malekzadeh-Shafarudi Pages 263-270

    Energy consumption and its impact on the environment is one of the greatest human challenges and the production of bioethanol or other chemicals by cellulose enzyme hydrolysis can have an important effect in replacing fossil fuels and reducing of CO2 production in the atmosphere. The Cel6B enzyme from Thermobifidia fusca, a thermal actinomist, a CBHII, belongs to the family of cellulases B, which is highly resistant to heat. Due to the low level of production of this enzyme in the primary host for industrial use, it must be optimized in systems such as bacteria. In this research, specific primers were used to confirm the presence of Cel6B gene in PSZ143 vector. Then, the PSZ143 vector containing the Cel6B gene was transferred by heat shock to E. coli BL21 (DE3) competent cells. After protein extraction, expression of a protein with a molecular weight of 59.6 KDa was confirmed using SDS-PAGE. Optimization results of protein production showed that the best time and best concentration of IPTG for induction and expression of the protein in E. coli was obtained 6 hours after induction and 0.6 mM, respectively. Also, cellobiohydrolase (CBH) activity on Phosphoric acid pretreated cotton (PC) substrate in lysed bacteria, was investigated by DNS method. The enzyme activity of cel6B in cellulose hydrolysis, in bacterial lysis and its culture media was obtained after IPTG induction of 0.8 mM, 1.21 and 0.07 U(mmol/min)/ml, respectively. Finally It has been shown that the expression of the cel6B protein is low due to the low CAI (Codon Adaptation Index) and the difference in codons preferred by E. coli. Also, by checking the native signal sequence of the cel6B gene in the Signal P4.1 server, the inability to secrete this protein in E. coli was proven.

    Keywords: Bacteria, Cellobiohydrolase (CBH), Induction of protein expression, Cellulose
  • Zahra Yousofvand, Samad Jamali*, Hadi Khateri Pages 271-279

    Thermophilic fungi produce a variety of enzymes that in addition to biocatalytic activity, are widely used in biological processes in many industries, including food, paper, detergents, pharmaceuticals, toxic waste removal, and oil drilling. Extraction of enzymes, especially amylase, from thermophilic fungi has greatly contributed to industry and the global economy, so that one of the indicators of economic prosperity in developed countries. The aim of this study was to isolate and identify thermophilic fungi from soil, municipal waste compost and mushroom compost and to investigate the ability of amylase production of isolates. Isolation was performed by serial dilution method on potato-dextrose-agar extract at 45 and 50 °C. Molecular identification of isolates was performed by amplification of the ITS rDNA region (ITS1–5.8S – ITS2) using the general primers ITS1 and ITS4 during the polymerase chain reaction. The amylase activity of the isolates was studied in agar-bearing culture medium containing starch. Due to the bright halo created around the colonies after 48 hours at 37 °C, most of the isolates were able to decompose and enzymatic activity. The highest bright halo and amylase activity belong to a species of Thermomyces sp. and followed by Malbranchea cinnamomea, Thermomyces dopuntii, Thermomyces lanuginosus, Absidia sp., Aspergillus nidulance, Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger, and Aspergillus terreus had the highest amylase activity, respectively. Thielavia arenaria and Melanocarpus albomyces showed no activity of producing amylase. This is the first comprehensive study on thermophilic fungi with ability of producing amylase in Iran. All isolates of the present study were deposited to the Iranian Plant Protection Research Institute.

    Keywords: Molecular identification, Thermomyces, Malbranchea, Aspergillus
  • Leila Mohammadipour Saadat Abadi, Mohammadreza Mohammadabadi*, Hojjat Asadollahpour Nanaei, Zeinab Zeinab Pages 281-297

    Sheep are one of the most important farming animals in the world, which has a special role in providing protein materials, raw materials needed by related industries, and creating employment for a group of the population. The importance of fleece in textile production has led to extensive research into its genetic structure and basis since 1960s. Milk is a complete diet and contains nutrients necessary for the vital functions of the body and the main ingredient in dairy products. Sheepchr('39')s milk is no exception to this rule, especially in countries that lack fertile land. Sheep are the main source of milk production. To achieve high-quality products, we need to know the genes involved in the production of these products and their relationship with each other. Today, with access to genomic data, development and advancement of molecular techniques in addition to understanding the genetic context of economic traits, several functional genes related to these traits have been identified and comprehensive information about them has been providedthat by using the functional properties of these genes, the most use can be made of the genetic potential of the animal to obtain their products with the best qualitative and quantitative parameters. In this study, a comprehensive search of genes effective in milk and wool production in sheep around the world was conducted and then with STRING software, the relationship between genes involved in milk production, correlation between genes effective in wool production and the relationship between these two groups of genes was investigated. The results showed that the genes effective in milk production CSN1S1, CSN2, CSN3, LALBA, BTN1A1 and PRLR are in one cluster and the genes LEP, FASN, SREBF1, ACACA, LPL, SREBF2 and VLDLR are in the second cluster. The TLR4 gene links the two clusters. These results confirm the reported functions for the TLR4 gene. Genes involved in wool production including GPRC5A, KRTCAP3, NBEA, EPHA5, GCFC2, K1F16B, DDX47, TSPEAR, NLGN1, RHPN2, USP13, UBE2E3, CALN1, PAPOLA, PGM2L1, SRC and YWHAZ are in cluster 1 and genes VAV3, NRG3, KAP6-L, PITPNC1, BCO2, FAT1, NRXN1, ASIP, TYRP1, MITF, MC1R, KIT, DCT, TYR, FAM204A, EWSR1 and KRTAP11-1 are in the second cluster and are related. The identification of these genes is an important step toward the goal of increasing milk and wool yields and improves their quality.

    Keywords: Candidate gene, milk production, sheep, wool production