فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال سیزدهم شماره 3 (پیاپی 44، پاییز 1400)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال سیزدهم شماره 3 (پیاپی 44، پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/03
  • تعداد عناوین: 11
|
  • بیتا کاظمی اسکوئی، علی بنده حق* صفحات 1-24
    هدف

    تنش خشکی یکی از عمده ترین محدودیت ها در تولید محصولات زراعی است که اثر نامطلوبی بر کمیت و کیفیت آن ها دارد. کلزا همانند بسیاری از گیاهان زراعی از تنش ناشی از کمبود آب متاثر می شود. در سطح سلولی گیاهان از طریق سنتز پروتئین های خاص به تنش خشکی پاسخ می دهند. از این رو پژوهشی با هدف مطالعه مکانیسم پاسخ کلزا به تنش خشکی و تعیین پروتئین های دخیل در تحمل تنش انجام شد.

    مواد و روش ها

    الگوی پروتئینی برگ ارقام Hyola308 و  Sarigol بترتیب به عنوان ارقام حساس و متحمل با استفاده از تکنیک پروتیومیک فاقد ژل/فاقد (شاتگان پروتیومیکس) برچسب تحت سطوح مختلف تنش خشکی (6/. و 2/1 مگا پاسکال (MPa) به همراه شاهد) مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعتبارسنجی تغییر محتوای پروتئین های شناسایی شده از وسترن بلات استفاده شد.

    نتایج

    در کل 56 پروتئین شامل 16 پروتئین به صورت اختصاصی برای Hyola308، 16 پروتئین به صورت اختصاصی برای Sarigol و 12 پروتئین مشترک بین هر دو شناسایی شد. در Sarigol فراوانی اکثر پروتئین های درگیر در متابولیسم پروتئین، فتوسنتر و انرژی در مواجهه با سطوح مختلف تنش خشکی کاهش نشان داد، در مقابل در Hyola308 افزایش در فراوانی پروتئین های درگیر در متابولیسم انرژی، فتوسنتز و دفاع آنتی اکسیدان به صورت اختصاصی مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    استنباط می شود که افزایش فراوانی این پروتئین ها در برگ های Hyola308 قسمتی از مکانیسم تحمل این رقم در مواجهه با تنش می باشد و تقلیل کارایی چرخه کلوین و کاهش تولید قند و انرژی در Sarigol، کاهش رشد این رقم را تحت تنش خشکی می تواند توجیه کند.

    کلیدواژگان: ایمنوبلات، پروتئومیک، تنش غیرزیستی، کلزا
  • یعثوب شیری*، نوشین کلکلی صفحات 25-42
    هدف

    انگور بی دانه یاقوتی یکی از زودرس ترین ارقام انگور در ایران است که اواخر اردیبهشت ماه محصول آن به بازار ارایه می-شود. همچنین تحمل بالای آن در برابر گرمای شدید منطقه سیستان و بلوچستان، آن را به یک رقم منحصر به فرد تبدیل کرده است. پروتئین های شوک حرارتی با وزن بالا نظیر HSP70 ، HSP60 و HSP90 به نظر می رسد نقشی اساسی در بقاء و رهایی از تنش گرمایی در گیاهان را دارند. با توجه به ویژگی برجسته تحمل در برابر تنش گرمایی در انگور یاقوتی سیستان و نقش کلیدی ژن HSP-70 در القای تحمل تنش گرمایی، در این مطالعه بیان ژن HSP-70 در سه مرحله رشدی نمو خوشه، تحت تاثیر تیمارهای هورمونی آبسیزیک اسید، جیبرلیک اسید و ایندول استیک اسید مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    مواد گیاهی مورد استفاده برای استخراج RNA کل در سه مرحله شکل گیری خوشه، شکل گیری حبه ها و پایان فرایند رشد طولی خوشه نمونه برداری شد. آغازگرهای اختصاصی ژن HSP-70 (1104687527) و ژن Actin-7 (100232866) به عنوان کنترل داخلی، جهت انجام واکنش Real Time-PCR مورد استفاده قرار گرفتند. در نهایت میزان بیان نسبی ژن مورد مطالعه بر اساس Ct های بدست آمده و با استفاده از فرمول Pfaffl آنالیز و نتایج با استفاده از طرح کاملا تصادفی بر پایه فاکتوریل و آزمون دانکن سطح معنی داری یک درصد با استفاده از نرم افزار SAS 9.0 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار Cytoscape شبکه هم بیانی ترسیم شد.

    نتایج

    بالاترین میزان بیان نسبی بدست آمده برای ژن HSP-70 در مرحله دوم نمو خوشه همزمان با گلدهی و تحت تاثیر تیمار هورمون آبسیزیک اسید بود. افزایش سطح هورمون آبسیزیک اسید سبب افزایش بیان ژن ABI2 می گردد که نتیجه آن سرکوب سنتز داخلی هورمون آبسیزیک اسید و افزایش بیان ژن HSP-70 می شود.

    نتیجه گیری

    هورمون آبسیزیک اسید در مقایسه با تیمار هورمون ایندول استیک اسید و هورمون جیبرلین نقش اصلی را در افزایش بیان و القای تحمل تنش گرمایی انگور یاقوتی داشت. خوشه های تیمار هورمونی در مقایسه با نمونه شاهد از تراکم خوشه کمتری برخوردار بودند. تیمار جیبرلین علاوه بر کاهش تعداد حبه ها، افزایش طولی خوشه به دلیل رشد محور اصلی خوشه را نشان داد.

    کلیدواژگان: QRT-PCR، تنش، بیان ژن، شبکه ژنی
  • پیمان ابراهیمی، عزت کرمی*، علیرضا اطمینان، رضا طالبی، رضا محمدی صفحات 43-68
    هدف

    گندم دوروم (Triticum turgidum L.) با متوسط تولید سالانه 40 میلیون تن، دهمین غله ی بسیار مهم و متداولی است که در سراسر جهان کشت می گردد. لذا هدف از این مطالعه تجزیه تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت ژنوتیپ های گندم دوروم برای آگاهی و استفاده از آن در مطالعات ژنومیک آینده با استفاده از نشانگرهای SilicoDArT تولید شده از DarTseq بود.

    مواد و روش ها

    DNA مربوط به 94 ژنوتیپ گندم دوروم به روش CTAB از برگ های تازه استخراج شد. کیفیت و کمیت DNA استخراج شده با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری و غلظت DNA نمونه ها به میزان 50 نانوگرم در میکرولیتر تصحیح گردید. نمونه های DNA درDiversity Array Technology Pty, Ltd, Australia (https://www.diversityarrays.com) برای تجزیه ژنوتیپی DArTseq با استفاده از پلاتفرم تجزیه ژنوتیپی بوسیله تعیین توالی (GBS) پردازش شدند. تجزیه تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت بر روی 7882 نشانگر باقیمانده با استفاده از نرم افزارهایPower Markerv.3.25 ، DARwinver5.0، STRUCTURE 2.1.، GenAlex v. 6.41و Rv3.2.3 انجام گرفت.

    نتایج

    مقدار محتوی اطلاعات چندشکلی (PIC) نشانگرهای SilicoDArT از 023/0 تا 499/0 با میانگین 38/0 متغیر بود. متوسط تکرارپذیری و میزان قرایت توالی ها در تمام گروه های لینکاژی به ترتیب بالای 98/0 و 92/0 بود. تعداد نشانگرهای SilicoDArT نقشه یابی شده از 300 نشانگر در گروه لینکاژی (Chr1A) تا 853 نشانگر در گروه لینکاژی (Chr7B) متفاوت بود. اندازه کروموزوم تحت پوشش نشانگرهایSilicoDArT از kbp1/829200 در گروه لینکاژی (Chr3B) تا kbp 79/589293 در گروه لینکاژی(Chr1A) متغیر بود. نتایج تجزیه کلاستر به روش اتصال- همسایگی (NJ)، ساختار جمعیت و تابع تشخیص مولفه های اصلی همخوانی بالایی با هم داشتند و بطور واضح ژنوتیپ های مورد بررسی را در چهار گروه مجزا قرار دادند. بیشترین میزان تنوع ژنتیکی مربوط به تنوع درون جمعیتی بود.

    نتیجه گیری

    تعداد نسبتا بالای زیرجمعیت ها و وجود تنوع ژنتیکی بالا در میان و درون جمعیت ها از ویژگی های مجموعه ژنوتیپ های گندم دوروم مورد مطالعه در این تحقیق بود. لذا با توجه به اتلاف 84% تنوع ژنتیکی گندم دوروم طی فرآیندهای اولیه اهلی سازی، این جمعیت ها می توانند به عنوان یک منبع ارزشمند در تحقیقات بنیادی و کاربردی در پروژه های به نژادی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: چند شکلی، گروه لینکاژی، جمعیت، نشانگر، گندم دوروم
  • مهدی محب الدینی*، رقیه فتحی صفحات 69-90
    هدف

    بیشتر متابولیت های ثانویه توسط گیاهان تولید می شوند و در تولید داروها و درمان های نوین کابرد دارند. اما سنتز شیمیایی بسیاری از این متابولیت ها مشکل، پرهزینه و یا غیر ممکن است. با استفاده از پیشرفت های بیوتکنولوژی، تولیدات طبیعی گیاهان می تواند منبعی غنی از ترکیبات جدید با منشا گیاهی را برای کاربردهای گوناگون فراهم سازد. گیاه خرفه از جمله ی گیاهان دارویی مهم بوده و سازمان بهداشت جهانی به آن لقب اکسیرجهانی داده است. القای ریشه های مویین با استفاده از rhizogenes Agrobacterium یکی از روش های کاربردی برای افزایش بیوسنتز متابولیت های ثانویه می باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش ریشه های مویین خرفه با استفاده از Agrobacterium rhizogenes سویه های A4 و ATCC15834 تولید شد و به منظور تایید تراریختی ریشه ها، حضور ژن rolB توسط PCR و با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن rolB بررسی شد. تاثیر سویه ی باکتری (A4 و ATCC15834)، ریز نمونه ی گیاهی (کوتیلدون، هیپوکوتیل و گیاهچه کامل) و غلظت های مختلف نانوذرات اکسید آهن (صفر، 20، 40 و 60 میلی گرم در لیتر) به عوان محرک غیرزیستی بر میزان القا و رشد ریشه های مویین و افزایش تولید متابولیت های ثانویه بررسی شد.

    نتایج

    نتایج بدست آمده نشان داد بیشترین درصد القای ریشه های مویین (80 درصد) توسط سویه ی A4، بر روی ریزنمونه ی گیاهچه کامل و با استفاده از 40 میلی گرم در لیتر نانوذرات اکسید آهن به دست آمد. بیشترین طول ریشه در غلظت 60 میلی گرم در لیتر نانوذرات اکسید آهن تولید شد و همچنینن سویه ی ATCC15834، ریزنمونه ی گیاهچه کامل و 40 میلی گرم در لیتر نانوذرات اکسید آهن بیشترین تاثیر را در افزایش محتوای فنول و فلاونویید (92/4 و 48/0 میلی گرم بر گرم وزن خشک ریشه) و همچنین میزان مهار رادیکال آزاد (59/52 درصد) و قدرت آنتی اکسیدانی احیا آهن فریک (37/60 مول بر گرم وزن خشک ریشه) داشتند. لاین های ریشه های مویین تفاوت معنی داری را از نظر میزان رشد و تولید زیست توده نشان دادند و همچنین لاین G بیشترین میزان زیست توده را داشت.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نوع سویه ، ریزنمونه و مقدار نانوذرات اکسید آهن نقش مهمی در القای ریشه های مویین گیاه خرفه و تولید متابولیت های ثانویه دارند. نتایج به دست آمده نشان داد سویه ی A4 و ATCC15834، ریزنمونه ی گیاهچه کامل و 40 میلی گرم در لیتر نانوذرات اکسید آهن افزایش معنی داری در تولید ریشه های مویین و ترکیبات دارویی گیاه خرفه سبب شدند. همچنین لاین های ریشه های مویین تفاوت معنی داری از نظر رشد و تولید زیست توده نشان دادند و بیشترین زیست توده توسط لاین G تولید شد.

    کلیدواژگان: ژن rolB، فنول، گیاهچه کامل، نانوذرات اکسید آهن
  • الهه رستم زاده، مسعود اسدی فوزی*، علی اسماعیلی زاده کشکوئیه، احمد آیت اللهی مهرجردی، سید حجت مسعود زاده صفحات 91-106
    هدف

    حیوانات بومی به عنوان سرمایه ملی و ذخایر استراتژیک هر کشوری محسوب می شوند. حفظ و تکثیر آن ها از ارزش و اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. با توجه به اینکه تاکنون انتخاب مصنوعی در مرغان نژاد بومی ایران انجام نشده است، تنوع قابل توجهی در ژنوم آن ها مشاهده می شود. از این رو کسب اطلاعات و شناخت دقیق تر ژنوم این حیوانات برای برنامه های اصلاح نژادی ضروری می باشد. بنابراین، هدف از انجام این تحقیق، شناسایی و بررسی آثار عملکردی چندشکلی های تک نوکلیوتیدی و همچنین بررسی تنوع ژنتیکی در 17 مرغ بومی خزک با استفاده از اطلاعات توالی کل ژنوم می باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، تعداد 17 نمونه مرغ خزک با استفاده از روش توالی یابی نسل بعد (NGS) توالی یابی شد. بعد از انجام مراحل پیش پردازش توالی های کوتاه با استفاده از نرم افزارهای FastQC، Trimmomatic، BWA، Picard و ابزارهای برنامه GATK، در نهایت چند شکلی های تک نوکلیوتیدی با استفاده از ابزارUnifiedGenotyper در برنامه GATK شناسایی شدند. جهت محاسبه میزان پوشش خوانش ها و درصد الاینمنت خوانش ها با ژنوم مرجع از نرم افزار Samtools استفاده شد. مراحل کنترل کیفیت چندشکلی های تک نوکلیوتیدی با استفاده از نرم افزار Plink انجام شد، سپس تنوع ژنتیکی درون جمعیت مورد نظر با برنامه VCFtools محاسبه شد.

    نتایج

    میانگین عمق پوشش توالی ها برای 17 مرغ خزک 45/6 بدست آمد. بعد از پردازش توالی های کوتاه، تعداد 15،981،176 و 10،552،735 SNP به ترتیب قبل و بعد از مرحله کنترل کیفیت شناسایی شد. نتایج حاشیه نویسی عملکردی چند شکلی های تک نوکلیوتیدی نشان داد که اکثر SNPها در نواحی اینترون و بین ژنی قرار دارند و تنها 8/2 درصد آنها متعلق به ناحیه اگزون می باشند. نسبت جهش های انتقالی به جهش های متقاطع (Ti / Tv) 43/2 و نسبت SNPهای هتروزیگوت به هموزیگوت به طور میانگین در مرغان خزک 3/3 بدست آمد.

    نتیجه گیری

    تعداد SNPهای هتروزیگوت بالاتر، نشان دهنده ی تنوع ژنتیکی بالا در اکوتیپ خزک می باشد. این اکوتیپ مانند سایر اکوتیپ های بومی ایران دارای تنوع می باشد که می تواند به عنوان یک اکوتیپ تخم گذار بومی در برنامه های اصلاح نژاد حایز اهمیت باشد.

    کلیدواژگان: تنوع ژنتیکی، چند شکلی تک نوکلئوتیدی، مرغ بومی خزک
  • سمیه نظری، حسین علایی*، ولی الله بابایی زاد، علی مومنی صفحات 107-130

    برنج از مهم ترین گیاهان زراعی دنیا است که سطح وسیعی از اراضی زراعی قابل کشت را به خود اختصاص داده است. بیماری بلاست از مهم ترین و مخرب ترین بیماری های برنج می باشد که موجب کاهش تولید این محصول می گردد. به دلیل آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف بی رویه قارچکش ها جهت کنترل این بیماری و از طرفی مقاومت بیمارگر به این مواد شیمیایی، توسعه راهکار های بهتر و سالم تر برای کنترل این بیمارگر ضروری به نظر می رسد. کنترل بیولوژیک بیماری های گیاهی با استفاده از آنتاگونیست ها می تواند یک روش جایگزین امید بخش باشد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه تاثیر غیر مستقیم قارچTrichoderma harzianum بر قارچ بیمارگرMagnaporthe oryzae در شرایط گلخانه از طریق القاء مقاومت سیستمیک در رقم حساس طارم محلی بررسی شد. بدین منظور، بیان چند ژن مهم دفاعی در گیاهان همزیست شده با تریکودرما و گیاهان شاهد (فاقد تریکودرما) در زمان های مختلف پس از تلقیح بیمارگر با استفاده از روش Real-time qPCR مورد بررسی قرار گرفت.

    نتایج

    نتایج حاکی از افزایش سطح بیان ژن های NPR1، PR2 و PR3 پس از تلقیح بیمارگر در گیاهان همزیست شده با تریکودرما در مقایسه با گیاهان شاهد بود که در مورد ژن های PR2 و PR3 از نظر آماری اختلاف معنی داری وجود داشت. با این وجود در بعضی از زمان ها، اختلاف معنی داری در سطح بیان ژن های مورد ارزیابی بین دو تیمار مشاهده نشد. بررسی صفات مرفولوژیکی مختلف از قبیل وزن خشک ریشه، ساقه و برگ، طول ریشه، قطر ساقه و ارتفاع بوته حاکی از افزایش آن ها در گیاهان همزیست شده در مقایسه با گیاهان شاهد بود هر چند این اختلاف بجز صفت ارتفاع بوته در مورد بقیه صفات معنی دار نبود. میزان کلروفیل a وb نیز بعنوان صفات فیزیولوژیکی در هر دو تیمار اندازه گیری شد. اگرچه مقدار کلروفیل a در گیاهان همزیست شده بیشتر از گیاهان شاهد بود اما اختلاف معنی داری مشاهده نشد. بررسی بر همکنش گیاه برنج و بیمارگر در حضور تریکودرما نشان داد که اختلاف معنی داری از نظر شدت بیماری بین گیاهان همزیست شده و گیاهان شاهد وجود دارد به طوری که همزیستی گیاهان با تریکودرما موجب کاهش شدت بیماری در مقایسه با گیاهان شاهد گردید.

    نتیجه گیری

    این نتایج می تواند تا حدودی بیانگر حفاظت سیستمیک گیاه برنج در مقابل قارچ M. oryza در اثر همزیستی ریشه گیاه با قارچT. harzianum و در نتیجه، القاء مقاومت و افزایش ژن های مرتبط با بیماری زایی باشد اما کافی نیست. بنابراین، لزوم تکرار آزمایش گلخانه و در نتیجه، اطمینان از وجود اختلاف معنی دار در بیان ژن های مورد مطالعه بین گیاهان همزیست شده و گیاهان شاهد ضروری به نظر می رسد.

    کلیدواژگان: آنزیم های دفاعی، برنج، بیان ژن، بیماری بلاست، قارچ همزیست
  • فرزانه کرم زاده*، احمد ارزانی، سید علی محمد میرمحمدی میبدی، فاطمه ابراهیم صفحات 131-154
    هدف

    تنوع ژنتیکی در گیاهان در طی مدت طولانی اهلی شدن جو زراعی، بویژه پس از استفاده از روش های اصلاحی مدرن و کشت فشرده، به میزان قابل توجهی کاهش یافته و معضل فرسایش ژنتیکی در این گیاه مطرح می باشد. خویشاوندان وحشی جو زراعی دارای مواد ژنتیکی با ارزش برای اصلاح جو هستند. تنوع ژنتیکی گونه های وحشی متعلق به خزانه ژنی اولیه جو در بکارگیری برنامه های اصلاحی جو به خصوص برای تحمل در برابر تنش های زنده و غیر زنده حایز اهمیت بسیاری است. با توجه به قرابت گونه وحشی (spontaneum L. Hordeum.) با گونه زراعی و عدم اقبال در یافتن ژن های مقاومت در گونه زراعی، اینترگرسیون ژنی راه حلی مناسب برای انتقال ژن های مطلوب است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش تنوع ژنتیکی جمعیت تلاقی برگشتی حاصل از تلاقی بین گونه ای جو زراعی و وحشی با استفاده از نشانگرهای مولکولی که در تسریع انتخاب برای سهم بیشتر والد دوره ای در روند تلاقی برگشتی مفید است، با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره ارزیابی شده است.

    نتایج

    برای بررسی تنوع ژنتیکی و تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) در بین 142 فامیل حاصل از تلاقی برگشتی، به ترتیب از دو نرم افزار POPGENE و ARlIQUIN استفاده شد. میانگین شاخص های Gst و Nm که نشان دهنده میزان تفرق ژنی و جریان ژنی بین گروه ها است به ترتیب معادل 59/0 و 34/0 بود، که بیانگر یک تبادل ژنی پایین بین 9 گروه حاصل از تلاقی برگشتی بوده است. تجزیه واریانس مولکولی گروه ها نشان داد که عمده تنوع ژنتیکی 5/86 شناسایی شده مربوط به درون گروه ها بوده است. داده های حاصل از تشابه ژنتیکی نی در دامنه ای از 92/0-41/0 قرار گرفتند، که با نتایج فاصله ژنتیکی تطابق داشت. تجزیه ساختار جمعیت با استفاده از نرم افزار STRUCTRE جمعیت را به پنج گروه با تعداد 40، 22، 27، 20 و 35 فامیل برای هر گروه تقسیم کرد.

    نتیجه گیری

    نتی نشانگرهای SSR جهت افزایش کارایی برنامه های انتقال ژن از گونه های خویشاوند جو به منظور اصلاح جو به-ویژه برای تحمل تنش های زنده و غیرزنده دارای پتانسیل ارزشمندی هستند.

    کلیدواژگان: تنوع ژنتیکی، جمعیت تلاقی برگشتی، نشانگر مولکولی، نرم افزار استراکچر
  • پژمان مردانی، فرشته تیموری، صاحب فروتنی فر*، هادی حجاریان صفحات 155-170
    هدف

    میتوکندری به دلیل نقش های مهمی که در متابولیسم سلول دارد و به دلیل اینکه عمدتا از طریق مادر در حیوانات به ارث می رسد، یک منبع عالی برای توضیح وراثت سیتوپلاسمی است. در حیوانات اهلی مطالعات مختلفی ارتباط بین چندشکلی های DNA میتوکندری و صفات تولیدی و تولید مثلی را گزارش کرده اند. هدف از این مطالعه بررسی چندشکلی ژن های ATPase6 و ATPase8 و اثر آنها بر میزان موفقیت بلوغ برون تنی تخمک ها (IVM) و کشت برون تنی جنین ها (IVC) در گوسفندان سنجابی بود.

    مواد و روش ها

    نمونه های خون و تخمدان میش های بالغ از کشتارگاه بیستون واقع در کرمانشاه جمع آوری شد. در آزمایشگاه پس از جداسازی بافت اضافی پیرامون تخمدان ها و شستشوی آنها، مجموعه کومولوس- تخمک های با قطر بیشتر از 3 میلی متر از فولیکول ها آسپیراسیون شد. تعداد 100 نمونه که تعداد بیش از دو تخمک داشتند، به دیش های حاوی محیط بلوغ انتقال داده شدند. بعد از بلوغ تخمک ها، برای لقاح برون تنی هر نمونه، از اسپرم تازه قوچ سنجابی استفاده شد. برای کشت برون تنی، زیگوت های تشکیل شده در مرحله قبلی در محیط مایع تخمدانی سنتز شده به مدت 48 ساعت کشت داده شدند. استخراج DNA با استفاده از روش نمکی انجام شد. قطعه 895 جفت بازی از DNA میتوکندری که شامل ژن های ATPase6 و ATPase8 بود با استفاده از PCR تکثیر شدند و نمونه ها با استفاده از یک روش تغییر یافته SSCP ژنوتیپ شدند. برای بررسی ارتباط الگوهای مشاهده شده با نرخ بلوغ و کشت رویان از آزمون ناپارامتری کروسکال-والیس استفاده شد.

    نتایج

    نتایج این مطالعه وجود چند شکلی ها در نواحی ژنی مورد مطالعه را نشان داد و پنج الگوی مختلف باندی A (50 درصد) ، B (12 درصد) ، C (9)، D (21) و E (8 درصد) برای ژنها مشاهده شد. تجزیه و تحلیل ارتباط این الگوها با نرخ بلوغ و کشت رویان حاکی از نبود ارتباط معنی دار بین آنها بود (p>0.05).

    نتیجه گیری

    با وجود مشاهده چندشکلی در ژن های ATPase6 و ATPase8 با استفاده از روش تغییر یافته SSCP، این چندشکلی های تاثیری بر نرخ بلوغ و کشت رویان نداشتند.

    کلیدواژگان: بلوغ برون تنی، چند شکلی، کشت برون تنی، گوسفند، میتوکندری
  • حمیدرضا صباغی، غلامرضا شریفی سیرچی*، پژمان آزادی، محمدحسین عظیمی صفحات 171-186
    هدف

    اصلاح ژنتیکی میخک به عنوان یکی از مهم ترین گلهای شاخه بریده دنیا، از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. به این منظور استفاده از تکنیک های اصلاح درون شیشه ای بسیار ضروری است. یکی از مهم ترین ملزومات اصلاح درون شیشهای میخک، دسترسی به یک روش باززایی با بهره وری بالا و کم ترین احتمال تغییر ژنتیکی می باشد. در پژوهش حاضر به منظور تعیین روشی بهینه و با سرعت بالا، برای باززایی مستقیم ارقام میخک با استفاده از تنظیم کننده های مختلف از جمله استفاده از آدنینهمی سولفات، برای اولین بار در ارقام میخک طراحی و اجرا شد.

    مواد و روش ها

    به منظور تعیین سطح بهینه ترکیبات محیط کشت جهت باززایی مستقیم ارقام میخک (اسکیمو، تیبور و لابرتی)، آزمایشی با استفاده از محیط کشت MS به همراه غلظتهای مختلف تنظیم کننده های رشد شامل تیدیازورون (TDZ) در چهار سطح (0.5, 1, 2, 3 mg/L)، IAAدر دو سطح (0.5,1, mg/L) و آدنین همی سولفات در چهار سطح (0, 20, 40, 80 mg/L) به صورت طرح کاملا تصادفی طراحی و اجرا شد.

    نتایج

    مدل استفاده شده برای این آزمایش، در سطح یک درصد با R2= 96% و CV=22 معنی دار شد که نشان دهنده دقت قابل قبول آزمایش می باشد. با توجه به نتایج، مشاهده شد که در ریزنمونه های برگی ارقام مختلف میخک، استفاده از محیط کشت MS در شرایط نوری به همراه TDZ 2 mg/L+ IAA 0.5 mg/L به طور مطلوبی سبب باززایی مستقیم از ریزنمونه های برگی شد. قابل ذکر است، با اضافه کردن40 میلی گرم در لیتر آدنین همی سولفات به محیط کشت، میانگین باززایی در بین ارقام مختلف، از 66 درصد به 94 درصد و میانگین تعداد شاخه در هر ریزنمونه از 12 شاخه به 36 شاخه افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نتایج آزمایش نشان داد که استفاده از ترکیب محیط پایه MS، ریزنمونه برگی در شرایط روشنایی و همچنین استفاده از ترکیب تنظیم کننده TDZ 2mg/L+ IAA 0.5 mg/L+ Adenine sulfate 40 mg/L به طور معنی داری سبب باززایی از برگ ارقام میخک شد. به طور خلاصه نتایج این پژوهش گواه این بود که استفاده از آدنین همی سولفات تاثیر معنی داری در افزایش نرخ باززایی مستقیم ارقام میخک دارد.

    کلیدواژگان: اصلاح درون شیشهای، کوفاکتورها، تنظیمکننده های رشد، اندام زایی مستقیم، کشت بافت
  • صبا مروتی، علیرضا زبرجدی*، صحبت بهرامی نژاد، عبدالله نجفی صفحات 187-204
    هدف

    زوفا (Hyssopus officinalis)، از مهم ترین گیاهان دارویی و ادویه ای متعلق به تیره نعناعیان و غنی از اسانس های روغنی است که برای اهداف دارویی، بهداشتی و خوراکی مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از روش کشت بافت از جمله تولید کالوس و باززایی این گیاه دارویی مهم می توان راندمان تولید متابولیت های ثانویه موثر آن را از نظر کمی و کیفی ارتقاء بخشید. مطالعه حاضر در محیط کشت پایه MS، به منظور تعیین مناسب ترین غلظت تنظیم کننده های رشد اکسینی و سیتوکینینی برای بدست آوردن بیشترین بازده در القاء و تولید کالوس و همچنین باززایی گیاهچه های درون شیشه ای از ریز نمونه های برگ و هیپوکوتیل در گیاه زوفا انجام گرفت.

    مواد و روش ها

    آزمایش کالوس دهی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی (CRD) با سه تکرار اجرا گردید. در این آزمایش از سطوح مختلف تنظیم کننده رشد گیاهی (صفر، 5/0، 1 و 2 میلی گرم در لیتر NAA) و دو نوع ریز نمونه برگ و هیپوکوتیل استفاده گردید. صفات مختلف از جمله سرعت رشد نسبی، وزن خشک و تر، قطر، رنگ و ساختار فیزیکی و درصد القای کالوس اندازه گیری و بررسی شد. آزمایش باززایی مستقیم و غیر مستقیم نیز به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار صورت گرفت. از سطوح مختلف تنظیم کننده رشد (1 و 2 میلی گرم در لیتر NAA) و (2 و 4 میلی گرم در لیتر BAP) استفاده شد و صفت درصد باززایی اندازه گیری شد.

    نتایج

    بهترین درصد القای کالوس (100%) در محیط MS همراه با 2 میلی گرم در لیتر NAA و در ریز نمونه هیپوکوتیل بدست آمد. بیشترین درصد باززایی مستقیم (73%) و غیر مستقیم (80%) در محیط MS و ترکیب هورمونی 2 میلی گرم در لیتر NAA و 4 میلی گرم در لیتر BAP در ریز نمونه هیپوکوتیل و کالوس حاصل از هیپوکوتیل مشاهده گردید.

    نتیجه گیری

    این آزمایش مشخص نمود که ریزنمونه هیپوکتیل مناسب جهت کالوس زایی و باززایی در زوفا می باشد.

    کلیدواژگان: کالوس، زوفا، تنظیم کننده رشد گیاهی، محیط کشت MS
  • محمدرضا محمدآبادی*، فاطمه حسن زاده داورانی صفحات 205-222
    هدف

    نظر به این که تغذیه بر تمامی فعل و انفعالات بدن، به ویژه بر ژنوم و نیز بیان ژن ها تاثیر گذار است و همه موجودات همواره در حال تغذیه هستند و بدون تغذیه حیات امکان پذیر نیست. لذا هدف این پژوهش بررسی اجمالی نقش تغذیه در بیان ژن، همانندسازیDNA ، جلوگیری از آسیب DNA و ترمیمDNA بود.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه با استفاده از کلید واژه های سرطان، ریبونوکلیاز، مهارکننده ریبونوکلیازی و اسید ریبونوکلییک، در پایگاه های اطلاعاتی معتبر Scopus، SID، IranDoc، PubMed، Google Scholar، Web of Science و IranMedex جستجو انجام شد. به منظور انتخاب مستندات مورد استفاده، تمام مقالاتی که به زبان غیرانگلیسی و فارسی چاپ شده بودند، مقالات تکراری، مقالاتی که امکان دستیابی به متن کامل مقاله وجود نداشت و هم چنین مقالاتی که به صورت چکیده ارایه شده بودند حذف گردیدند. نهایتا موارد منتخب به منظور تنظیم مقاله حاضر به طور کامل مطالعه و خلاصه سازی شدند.

    نتایج

    تنظیم بیان ژن برای حیات و سلامت ضروری است و به عوامل درون زا و رژیم غذایی و سایر عوامل محیطی که در سطوح مختلف و با مکانیسم های متعدد عمل می کنند حساس است. پیوندهای مهم و نزدیکی بین رژیم غذایی/تغذیه، وضعیت متابولیک، مسیرهای سیگنال دهی و تنظیم ژن وجود دارد. فناوری های پسا ژنومی شامل هیبریداسیون ریزآرایه و توالی یابی نسل بعدی امروزه امکان تجزیه و تحلیل با بازدهی و خروجی بالا، در سطح گسترده ژنوم، رونویسی و پویایی آن (حضور و کمیتRNA ها، الگوهای بیانRNA) را فراهم می کند. علاوه بر این، تغییرات ناشی از رژیم غذایی یا عوامل دیگر در اشغال محل اتصال فاکتورهای نسحه برداری، ویژگی های کروماتین، الگوهای جهانی تباهی رونویسی و پروفایل ترجمه نیز امروزه می تواند در سطح ژنوم مورد مطالعه قرار گیرد. شواهد زیادی وجود دارد که تعداد زیادی از ریز مغذی ها، از جمله ویتامین ها و مواد معدنی به عنوان کوفاکتورهای آنزیم ها یا به عنوان بخشی از ساختار پروتئین ها (متالوآنزیم ها) در ترمیمDNA ، جلوگیری از آسیب اکسیداتیو به DNA و همچنین نگهداری و متیلاسیون DNA مورد نیاز هستند. نقش ریز مغذی ها در حفظ ثبات ژنوم به طور گسترده ای بررسی شده است. بسیاری از ریز مغذی های در فرآیندهای مختلف پایداری ژنوم درگیر هستند. همچنین مکانیسم های مختلفی وجود دارند که به وسیله آن ها کمبود ریز مغذی می تواند باعث آسیب بهDNA ، تسریع پیر شدن و ناپایداری کروموزومی شود.

    نتیجه گیری

    ادغام نتایج حاصل از این فناوری های متنوع در نهایت به درک جامع و گسترده ای از سیستم کنترل بیان ژن و روابط رژیم غذایی-ژن-سلامت در علم تغذیه مدرن کمک می کند.

    کلیدواژگان: تغذیه، بیان ژن، همانندسازی، ترمیم، DNA
|
  • Bita Kazemi Oskuei, Ali Bandehagh * Pages 1-24
    Objective

    Drought stress is the main restriction factor in crop production that has an adverse effect on crop quantity and quality. Canola, like many crops, is affected by stress due to water deficit. At the cellular level, plants respond to drought stress by synthesizing specific proteins. Therefore, a research with the aim of studying the response mechanism of canola to drought stress and determining proteins involved in mediating stress tolerance was carried out. 

    Materials and methods

    In order to comprehend a mechanism of canola plant response to drought stress, the protein profiles of the drought-tolerant Hyola308 and drought-sensitive Sarigol leaf under different drought stress conditions based on a gel-free/label-free proteomic technique were investigated. To validate the content variation of proteins identified in the proteomic analysis, Western blot analysis was used. 

    Results

    A total of 56 proteins were identified in Sarigol and Hyola308, 16 proteins were specific to Hyola308 and 16 proteins were specific to Sarigol, respectively. Of the identified proteins, 12 proteins were commonly detected between Sarigol and Hyola308. In Sarigol under different drought stress conditions, the abundance of proteins related to protein metabolism, photosynthesis and energy metabolism decreased; whereas, in Hyola308, an enhancement in proteins abundance involved in photosynthesis, energy metabolism and antioxidant defense was observed. 

    Conclusions

    It is inferred that enhancement of these protein abundance in Hyola308 leaf may be a part of tolerance mechanism of this cultivar exposed to stress and decrease in the Kelvin cycle efficiency and production of sugar and energy in Sarigol may justify growth reduction of this cultivar.

    Keywords: abiotic stress, Canola, Immuno-blot, proteomic
  • Yasoub Shiri *, Nooshin Kalkali Pages 25-42
    Objective

    Yaghooti seedless grape is one of the early-ripens variety of grapes in Iran where its fruit marketed by mid-May. This grape has high resistance to extreme heat of the region, which made Yaghooti grape one of the unique and exclusive products of the province and country. Heavy heat-shock proteins like HSP60, HSP70 and HSP90 seems to have key role in survival and rescue the plants against the heat-stress. By considering this unique feature of the plant and key role of the HSP-70 protein in said process studied and analyzed in all three stages of cluster growth and development under influence of hormonal treatment of abscisic acid, gibberellic acid and Indole-acetic acid.

    Materials and methods

    Plant materials used for total RNA extraction were sampled in three stages: cluster formation, berry formation and final size of cluster growth process. Specific primers of HSP-70 gene (1104687527) and Actin-7 gene (100232866) as housekeeping gene were designed by CLC main workbench and used for Real Time-PCR reaction. Finally, the relative expression was calculated based on the obtained Cts using Pfaffl formula. The results were analyzed using a completely randomized factorial design and Duncan test with a significance level of 0.01 using SAS 9.0 software. The co-expression network was rebuilt using Cytoscape software.

    Results

    The relatively highest expression obtained for the HSP-70 at the 2nd stage of development simultaneously with the flowering and under influence of abscisic hormonal treatment. Elevation in the level of abscisic acid resulted in upregulation of ABI2 gene that subsequently supresses the internal synthesis of abscisic acid hormone and upregulation of HSP-70.

    Conclusions

    Abscisic acid in compare with Indole-acetic acid and gibberellin hormone has key role in upregulation and heat-resistance induction in Yaghooti grape. Hormone-treated clusters in comparison to the control clusters had lesser congestion and density. Gibberellin treatment cause the increase in length of cluster in addition to decrease in grapes number per cluster.

    Keywords: qRT-PCR, Stress, Gene Expression, Gene Network
  • Peyman Ebrahimi, Ezzat Karami *, Alireza Etminan, Reza Talebi, Reza Mohammadi Pages 43-68
    Objective

    Durum wheat (Triticum turgidum) with an average annual production of 40 million tons, is the tenth most important and common crop grown worldwide. The aim of this study was to analysis the genetic diversity and population structure of durum wheat genotypes for knowledge and apply in future genomic studies using SilicoDArT markers generated by DarTseq.

    Materials and Methods

    The DNA of 94 durum wheat genotypes were extracted by CTAB method from fresh leaves. The quality and quantity of extracted DNA were measured using spectrophotometer and adjusted to 50 ng / μl. The DNA samples were processed at Diversity Array Technology Pty, Ltd, Australia (https://www.diversityarrays.com) for DArTseq analyses using genotyping by sequencing Platform. Genetic diversity and population structure analysis were performed on the remaining 7882 markers using: Power Markerv.3.25, DARwinver 5.0, STRUCTURE2.1., GenAlexv. 6.41 and Rv3.2.3 software.

    Results

    The amount of polymorphic information content (PIC) of SilicoDArT markers ranged from 0.023 to 0.499 with an average of 0.38. The mean reproducibility and call rate of sequences in all linkage groups were above 0.98 and 0.92, respectively. The number of mapped SilicoDArT markers varied from 300 markers in the linkage group (Chr1A) to 853 markers in the linkage group (Chr7B). Chromosome size covered by SilicoDArT markers ranged from 829200 kbp in the linkage group (Chr3B) to 589293.786 kbp in the linkage group (Chr1A). The results of cluster analysis by Neighbor-Joining (NJ) method, population structure and discriminant analysis of principal components were highly consistent with each other and clearly divided the studied genotypes into four distinct groups. Genetic diversity among populations was primarily within the population (76.36 vs. 23.64%).

    Conclusions

    The relatively high number of subpopulations and the presence of high genetic diversity among and within populations were the characteristics of studied durum wheat genotypes in this study. Therefore, considering the loss of 84% genetic diversity of durum wheat during the early domestication processes, these populations can be used as a valuable resource in basic and applied research in breeding projects.

    Keywords: Durum wheat, Linkage group, Marker, polymorphism, Population
  • Mehdi Mohebodini *, Roghayeh Fathi Pages 69-90
    Objective

    Many secondary metabolites produced by plants are used in manufacturing drugs and new treatments, but are too difficult, expensive or impossible to prepared by chemical synthesis. Biotechnology progresses have provided a huge source of new chemical compounds of plant origin to various applications. Purslane (Portulaca oleracea L.) is one of the valuable medicinal plants that World Health Organization (WHO) called it Global Panacea. Hairy root induction by Agrobacterium rhizogenes is an effective method for production of secondary metabolites.

    Materials and methods 

    In this study, hairy roots of Purslane were produced using Agrobacterium rhizogenes strains A4 and ATCC15834. The presence of the rolB gene in the hairy roots was confirmed by PCR using rolB gene specific primers. The effect of the type of strain (A4 and ATCC15834), explant (cotyledon, hypocotyl and seedling) and also different concentrations of Iron oxide nanoparticles (0, 20, 40 and 6 mg l-1) were examined as abiotic elicitors on the hairy root induction, growth and increase of secondary metabolites of hairy roots.  

    Results

    The results showed that the highest hairy root induction (80 percent) was observed in the A4 strain, seedling explants and 40 mg l-1 the iron oxide nanoparticles. The greatest hairy root length was obtained by 60 mg l-1 the iron oxide nanoparticles (4.17 cm) and also ATCC15834 strain, seedling explants and 40 mg l-1 the iron oxide nanoparticles were superior for highest phenolic and flavonoid content (4.92 and 0.48 mg g DW) and also 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (52.59%) and ferric reducing antioxidant power (60.37(Mol g-1 DW)). Hairy root lines showed significant differences in growth rate and biomass production and the largest biomass production was exhibited by G line.

    Conclusions 

    Overall, the strain and explant types and iron oxide nanoparticles had considerable effects on the hairy roots induction secondary metabolites production. The results indicated significant increases in hairy root induction and medicinal compounds by A4 and ATCC15834 strains, seedling explant and 40 mg l-1 the iron oxide nanoparticles.

    Keywords: Iron oxide nanoparticles, Phenolic, RolB gene, Seedling
  • Elaheh Rostamzadeh, Masoud Asadi Fouzi *, Ali Esmaeelizadeh, Ahmad Ayatollahi Mehrjerdi, Seyed Hojat Masoudzadeh Pages 91-106
    Objective

    Indigenous animals are considered as the national treasures and strategic sources of each country. It is essential to preserve and reproduce them. Since no artificial selection has been employed in Iranian native breeds, there is considerable diversity in their genome. Therefore, having detailed information on the animals’ genome can be important for designing breeding plans in the future. The aim of this study was to identify the functional effects of single nucleotide polymorphisms and investigate the genetic diversity in the Khazak chicken ecotype using sequence information of the whole genome.

    Materials and methods

    In this study, 17 Khazak chicken samples were sequenced using Next Generation Sequencing (NGS) technique. After preprocessing short sequences using FastQC, Trimmomatic, BWA, Picard software and the GATK program, single nucleotide polymorphisms were identified in GATK program using the UnifiedGenotyper tool. Samtools software was applied to calculate short reads coverage and the percentage of read alignment with the reference genome. The filtering steps of SNPs were performed using Plink software. The genetic diversity within the target population was calculated using the VCFtools program.

    Results

    The mean coverage depth for 17 chickens was 6.45. After preprocessing the short sequences, were identified 15,981,176 and 10,552,735 SNPs before and after the quality control, respectively. Functional annotation of the single nucleotide polymorphisms indicated that most of the SNPs are located in the intron and intergenic regions and only 2.8% of them belong to the exon region. The rate of Transition to transversion mutations (Ti / Tv) was 2.43 and the ratio of heterozygous to homozygous SNPs was 3.3 in the Khazak birds, on average.

    Conclusions 

    The higher number of heterozygous SNPs indicates that there is a high genetic diversity in the Khazak ecotype. Like other Iranian native chickens, the ecotype has the genetic diversity that can be considered a native laying ecotype in the breeding programs.

    Keywords: : Genetic diversity, single nucleotide polymorphisms, Khazak native chicken
  • Somayeh Nazari, Hossein Alaei *, Valiollah Babaeizad, Ali Momeni Pages 107-130
    Objective

    Rice is one of the most important crops in the world, which occupies a large area of arable land. Blast disease is one of the most important and destructive rice diseases, which reduces production of this product. Due to environmental pollution caused by overuse of fungicides to control this disease and on the other hand, the pathogen resistance to these chemicals, development of better and healthier strategies to control this pathogen is necessary. Biological control of plant diseases using antagonists can be a promising alternative method.

    Materials and methods

    In this study, indirect effect of Trichoderma harzianum fungus on pathogenic fungus, Magnaporthe oryzae, under greenhouse conditions was investigated by induction of systemic resistance in susceptible Tarom cultivar. For this purpose, expression of several important defense genes was investigated using real-time qPCR technique in plants symbiont with Trichoderma compared to control plants (without Trichoderma) at different times after infection with pathogenic fungi.

    Results

    The results showed increasing expression level of NPR1, PR2 and PR3 genes after pathogen inoculation in plants symbiont with Trichoderma compared to the control plants that there was statistically significat difference about PR2 and PR3 genes. Nevertheles in a number of times, there was no significant difference in expression level of the evaluated genes between two treatments. Examination of various morphological traits such as root, stem and leaf dry weight, root length, stem diameter and plant height showed an increase in plants symbiont with Trichoderma compared to control plants (without Trichoderma), although this difference was not significant about these traits except for plant height. Chlorophyll a and b levels were also measured as physiological traits in both treatments. Although amount of chlorophyll a was higher in plants symbiont with Trichoderma than control plants, but no significant difference was observed. Phenotypic study of interaction of rice plant and pathogen in presence of Trichoderma showed a significant difference about disease severity in plants symbiont with Trichoderma compared to control plants.

    Conclusions

    These results could somewhat indicate the systemic protection of the rice plant against M. oryzae due to symbiosis of the plant root with Trichoderma harzianum and induction of resistance and increase in pathogenesis-related genes, but this is not enough. Therefore, it is necessary to repeat greenhouse experiment to ensure that there is a significant difference in expression of the studied genes between symbiotic and control plants.

    Keywords: Blast disease, Defense enzymes, Gene expression, rice, Symbiont fungus
  • Farzane Karamzade *, Ahmad Arzani, Seyed Ali Mohammad Mirmohammady-Maibody, Fateme Ebrahim Pages 131-154
    Objective

    Plant genetic variation, during the long-term domestication of the cultivated barley, especially after the modern breeding and intensive cultivation, reduced significantly, leading to genetic erosion in this crop as well. Wild relatives of cultivated barley are potential source of valuable genetic materials for barley improvement. Genetic variation of wild species belonging to primary gene pool of barley is important in employing in barley breeding program, particularly for tolerance to biotic and abiotic stresses. Being a close relative of wild species (H. spontaneum L.) and the lack of tolerance genes among the cultivated genotypes of barley makes gene introgression the appropriate avenue to transfer desired genes such as abiotic stress tolerance.

    Materials and methods

    In this research a backcross populations (BC2F1) developed from interspecific hybridization between cultivated barley and its wild relative (H. spontaneum L.) was assessed for genetic diversity using molecular markers which are valuable to assist background selection for recurrent parent.

    Results

    Arliquin and POPGENE softwares were used to analyze genetic diversity and molecular variance (AMOVA) among populations, respectively. Gst and Nm parameters had an average of 0.59 and 0.34, respectively, indicating a low gene flow among nine groups of backcross families. The AMOVA results showed that majority of genetic diversity belonged to within population variation (86.48%). Nei's genetic similarity ranged from 0.41 to 0.92 which were consistent with those of genetic distance

    Conclusions

    Microsatellite markers have strong differentiation ability to discriminate the resultant genotypes from a bi-parental cross.

    Keywords: : Genetic variation, Backcross population, Molecular marker, structure
  • Pejman Mardani, Fereshteh Teymouri, Saheb Foroutanifar *, Hadi Hajarian Pages 155-170
    Objective

    Mitochondria are an excellent source for explaining cytoplasmic inheritance because of their important roles in cell metabolism and because they are primarily inherited maternaly in animals. In domestic animals, various studies have reported an association between mitochondrial DNA polymorphism and production and reproduction traits. The aim of this study was to investigate the polymorphism of ATPase6 and ATPase8 genes and their effects on the rates of in vitro maturation of oocytes (IVM) and in vitro culture of embryos (IVC) in Sanjabi sheep.

    Materials and methods 

    Blood and ovary samples of adult Sanjabi ewes were collected from Bistoon slaughterhouse located in Kermanshah. In the laboratory, after separating the excess tissue around the ovaries and washing them, a cumulus-oocyte complex with a diameter of more than 3 mm from the follicles was aspirated. 100 samples containing more than two oocytes were transferred to dishes containing in vitro maturation (IVM) medium. After the oocytes matured, fresh Sanjabi ram sperm were used for in vitro fertilization of each sample. For in vitro culture, putative zygotes formed in the previous stage were cultured in synthesized ovarian fluid medium for 48 hours. DNA extraction was performed using the salting out method. A 895 bp fragments of DNA containing ATPase6 and ATPase8 genes were amplified by PCR and the samples were genotyped using a modified SSCP method. The Kruskal-Wallis nonparametric test was used to investigate the relationship between the observed genotype patterns and IVM and IVC rates.

    Results 

    The results of this study showed the existence of polymorphisms in the studied gene regions and five different band patterns A (50%), B (12%), C (9), D (21) and E (8%) were observed. Analysis of the relationship between these patterns and IVM and IVC showed no significant relationship between them (p>0.05).

    Conclusions

    Despite the observation of polymorphisms in ATPase6 and ATPase8 genes using the modified SSCP method, these polymorphisms had no effect on the rate of IVM and IVC.

    Keywords: in vitro maturation, In vitro culture, polymorphism, sheep, mitochondria
  • Hamidreza Sabaghi, Gholamreza Sharifi-Sirchi *, Pejman Azadi, Mohammad Hossein Azimi Pages 171-186
    Purpose

    The genetic improvement of carnation (Dianthus Caryophyllus), as one of the most important cut flowers in the world, is of utmost significance. For this purpose, the use of in vitro breeding techniques is very important. One of the most crucial in vitro breeding needs of carnation is accessibility to a regeneration method with maximum productivity and minimum genetic modification probability. The present study aimed to determine an optimal and fast method for the direct regeneration of carnation cultivars by employing various regulators and adenine hemi-sulfate for the first time in these cultivars.

    Materials and Methods

    For the determination of the optimal level of the culture medium compositions toward the direct regeneration of carnation cultivars (Skimo, Tibor, and Labret), an experiment with a completely randomized design was designed and implemented in an MS culture medium, in different concentrations of growth regulators, including four levels of TDZ (0.5, 1, 2, and 3mg/L), two levels of IAA (0.5 and 1mg/L), and four levels of adenine hemi-sulfate (0. 20, 40, and 80mg/l), were used.

    Results

    The model used for this experiment was significant at the level of 1%, where R2=96% and CV=22, indicating the acceptable accuracy of the analysis. With respect to the results, it was observed that, in the leaf explants of different carnation cultivars, the utilization of the MS culture medium in light conditions with TDZ 2 mg/L+ IAA 0.5 mg/L occurred the direct regeneration of the leaf explants. It is worth mentioning that the addition of 40mg/L of adenine hemi-sulfate to the culture medium increased the regeneration mean from 66% to 94% among different cultivars. In addition, the mean shoot number per explant increased from 12 to 36 shoots.

    Conclusion

    Generally, the results of the experiments showed that the mixing of the MS base medium, leaf explants in light conditions, and the TDZ 2 mg/L+ IAA 0.5 mg/L+As 40 mg/L regulator composition significantly led to the leaf regeneration of carnation cultivars. Briefly, the results of this study proved that the use of adenine hemi-sulfate significantly impacted the upsurge of the direct regeneration rate of carnation cultivars.

    Keywords: : In Vitro Breeding, Co-factors, growth regulators, Direct Organogenesis, tissue culture
  • Saba Morovatti, Alireza Zebarjadi *, Sohbat Bahraminejad, Abdollah Nadjaphy Pages 187-204
    Objective

    Hyssopus officinalis, one of the most important medicinal plants belongs to the Lamiaceae family and it is rich in essential oils that is used for medicinal purposes, health care and food. By tissue culture method such as; callus production and plant regeneration, we able to increase the production of quality and quantity of effective secondary metabolites in this medicinal important plant. This study was performed on MS medium, aimed to determine the most appropriate concentration of auxin and cytokinin plant growth regulators to obtain the maximum efficiency in induction and production of callus and in vitro regeneration of plantlets from leaf and hypocotyl explants of Hyssopus officinalis.

    Materials and Methods

    Callus induction was evaluated in a factorial experiment based on completely randomized design (CRD) with three replications. In this experiment, different levels of NAA plant growth regulator (0, 0.5, 1 and 2 mg/L) and two different types of explant, leaves and hypocotyl explants were used. Traits including, relative growth rate, fresh and dry weight, diameter, color and physical structure and the percentage of callus induction was measured. Also, the direct and indirect regeneration was evaluated in a factorial experiment based on completely randomized design (CRD) with three replications. The different levels of plant growth regulator (1 and 2 mg/L NAA) and (2 and 4 mg/L BAP) were used and regeneration percentage were measured.

    Results

    The highest percentage of callus induction (100 %) were obtained on MS medium with 2 mg/L NAA in hypocotyl explants. The highest percentage of direct regeneration (73 %) and indirect regeneration (80 %) were observed in MS medium with combinations of 2 mg/L NAA and 4 mg/L BAP in hypocotyl and calli derived from hypocotyl.

    Conclusions

    The results showed that the hypocotyl explant was more suitable for callus induction and regeneration in Hyssopus officinalis.

    Keywords: Callus, Hyssop, Plant Growth Regulators, MS medium
  • Mohammadreza Mohammadabadi *, Fatemeh Hasanzadeh Davarani Pages 205-222
    Objective

    Since nutrition affects all the interactions of the body, especially the genome as well as the expression of genes, and all organisms are always feeding, and without feeding life is not possible. Therefore, the aim of this study was to review the role of nutrition in gene expression, DNA replication, prevention of DNA damage and DNA repair.

    Materials and methods

    In this study, the keywords such as cancer, ribonuclease, ribonuclease inhibitor and RNA were used to search in databases including Scopus, SID, IranDoc, PubMed, Google Scholar, Web of Science and Iran Medex. In order to select the documents used, all articles published in non-English and Persian languages, duplicate articles, articles that could not be accessed to the full text, as well as articles that were presented as abstracts were removed. Finally, the selected cases were thoroughly studied and summarized in order to prepare the current review.

    Results

    Regulation of gene expression is essential to life and health and is sensitive to endogenous and dietary and other environmental factors that exert their action at multiple levels and by multiple mechanisms. There are important and intimate links between diet/nutrition, metabolic status, signaling pathways, and gene regulation. Postgenomic technologies including microarray hybridization and massive next-generation sequencing (RNA-Seq) enable nowadays highthroughput analysis, at genome-wide level, of the transcriptome and its dynamics (presence and quantity of RNAs, RNA expression patterns). Further, changes induced by dietary or other factors in TF binding site occupancy, chromatin features, global patterns of transcript decay, and translational profiling can also be studied nowadays at a genome-wide level. There is overwhelming evidence that a large number of micronutrients (vitamins and minerals) are required as cofactors for enzymes or as part of the structure of proteins (metalloenzymes) involved in DNA repair, prevention of oxidative damage to DNA, as well as maintenance and methylation of DNA. The role of micronutrients in the maintenance of genome stability has been extensively reviewed. Some of micronutrients involved in various genome stability processes. There are various mechanisms by which micronutrient deficiency could cause DNA damage, accelerate senescence and chromosomal instability.

    Conclusion

    Integration of results from these varied technologies will ultimately allow a comprehensive, system-wide understanding of gene expression control and of diet-gene-health relationships in modern nutrition science.

    Keywords: nutrition, Gene expression, replication, repair, DNA