فهرست مطالب

ژنتیک نوین - سال شانزدهم شماره 4 (پیاپی 67، زمستان 1400)

فصلنامه ژنتیک نوین
سال شانزدهم شماره 4 (پیاپی 67، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/12
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حجت اسدالله پور نعنایی، مریم نصرتی*، محمدرضا محمدآبادی صفحات 299-307

    اسب آخال- تکه یکی از قدیمی ترین نژادهای اسب در جنوب کشور ترکمنستان و شمال ایران است که برای زندگی در شرایط سخت محیطی آسیای مرکزی آداپته شده است. این نژاد نزدیک به 100 سال برای صفت سرعت مورد انتخاب قرار گرفته است، لذا بررسی ساختار ژنتیکی آن به انتخاب روند درست برنامه های اصلاح نژادی در نژاد های مختلف اسب کمک خواهد کرد. در این پژوهش از داده های تعیین توالی کل ژنوم 86 راس اسب از 16 نژاد مختلف از سراسر دنیا استفاده شد. درخت فیلوژنی ترسیم شد و آنالیز مولفه های اصلی با نرم افزار GCTA و ساختار جمعیت با نرم افزار ADMIXTURE ترسیم شد. نتایج درخت فیلوژنی نشان داد که همه نژاد ها بر اساس مناطق جغرافیایی که انتخاب شده اند، دسته بندی شده اند. همچنین آنالیز مولفه های اصلی بیشترین فاصله ژنتیکی بین آخال- تکه با نژاد های استانداردبرد و تروبرد را نشان داد. نتایج ادمیکسچر نشان داد اسب آخال- تکه در جمعیت های فرضی K=4 و 5K= همولوگ ژنتیکی بود، اما زمانی که جمعیت فرضی 3K= و 2K= اعمال شد، افراد به ترتیب به سه و دو رنگ مختلف ظاهر شدند. میانگین تعداد Run Of Homozygosity در اسب آخال- تکه نسبت به نژاد های تروبرد، سریا، استانداردبرد و کوارتر کمتر بود. بیشترین میزان عدم تعادل پیوستگی در تمام فواصل ژنوم مربوط به نژاد تروبرد بود و پس از آن، در مقایسه با سایرین، دو نژاد استانداردبرد و آخال- تکه الگوی مشابه داشتند. نتایج این پژوهش نشان داد که نژاد آخال- تکه کمتر از نژد های تروبرد و استانداردبرد تحت برنامه های اصلاح نژادی قرار گرفته است و نیز میزان هتروزیگوسیتی آن در سطح متوسط است. از این رو، با توجه به استفاده از این نژاد در رشته های دو سرعت، دو استقامت، پرش و حرکات نمایشی به نظر می رسد، از تنوع ژنتیکی موجود در سطح ژنوم این نژاد می توان در برنامه اصلاح نژادی مختلف اسب استفاده کرد.

    کلیدواژگان: اسب آخال-تکه، ساختار ژنومی، جهش تک نوکلئوتیدی، عدم تعادل پیوستگی، همخونی
  • ریحانه صادقی، منصور امیدی*، رضا عزیزی نژاد، علیرضا اطمینان، حسنعلی نقدی بادی صفحات 309-319

    دراین پژوهش تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت 90 ژنوتیپ آنغوزه با استفاده از 13 آغازگر ISSR مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج نشان داد که آغازگرهای  ISSRدر مجموع 186 باند چند شکل با متوسط38/14 باند به ازای هرآغازگر در جمعیت مورد بررسی تکثیر نمودند. میانگین مقادیر شاخص نشانگر (MI) و محتوای اطلاعات چند شکل (PIC) برای آغازگرهای ISSR به ترتیب 98/4 و 37/0به دست آمد و نشان داد که آغازگرهای ISSR از کارایی بالایی در شناسایی تنوع ژنتیکی در جمعیت های آنغوزه برخوردارند. درمقایسه بین جمعیت های مورد مطالعه جمعیت کرمان شامل 33 ژنوتیپ بر اساس مقادیر تعداد الل های موثر (Ne)، مقادیر هتروزیگوسی (H)، شاخص شانون (I) و تعداد کل الل های مشاهده شده (Na) که به ترتیب 62/1، 35/0، 51/0 و 93/1 دراین جمعیت از تنوع بیش تری برخوردار بود. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که جمعیت کرمان نسبت به سایر جمعیت های مورد مطالعه از میزان تنوع ژنتیکی بالاتری برخوردار است. نتایج حاصل از تجزیه واریانس ملکولی (AMOVA) نشان داد که 8 درصد از تغییرات کل مربوط به تنوع بین جمعیتی است در حالی که 92% از تغییرات با تنوع درون جمعیتی قابل توجیه می باشد. به عبارت دیگر می توان بیان داشت که آغازگرهای ISSR بیشترین میزان تنوع ژنتیکی را درون خویشاوندان نشان دادند. تجزیه خوشه ای و ساختار جمعیت تمامی ژنوتیپ های ارزیابی شده را به ترتیب به 5 دسته اصلی تقسیم تفکیک کردند. با توجه به نتایج به دست آمده از این تجزیه مقدار K در حالت 5 درحد بهینه قرارداشت. این نتایج نشان داد که تنوع ژنتیکی نسبتا بالایی در جمعیت های مورد مطالعه وجود داشته و نشانگر ISSR ابزار مناسبی جهت بررسی تنوع ژنتیکی در این ژرم پلاسم هستنند.

    کلیدواژگان: تنوع ملکولی، گیاهان دارویی، پارامترهای تنوع ژنتیکی، نشانگر مولکولی
  • امین خوشنویسان، پریسا فرخ* صفحات 321-328

    نوکلیازها پیوندهای فسفودی استر را در اسیدهای نوکلییک می شکنند. TatD DNase پروتئین تکاملی حفاظت شده ای است که در موجودات مختلف بیان می شود، اما عملکردش به طور کامل شناخته نشده است. هدف این پژوهش، شناسایی ژن های tatD در جدایه Bacillus sp. B2 بود که قبلا از خاک شهرستان دامغان جداسازی شده است. شناسایی مولکولی این جدایه با تکثیر و توالی یابی 16S rRNA انجام شد. دو جفت پرایمر چندحالتی برای ژن هایtatD  طراحی شدند و توالی های تکثیر شده با BLAST بررسی شد. توالی های اسید آمینه ای ژن های tatD، با توالی شناخته شده TatD در E. coli هم ردیف شدند. ساختار دوم پروتئین های TatD و دمین حفاظت شده در آن ها به ترتیب با ابزارهای PSIpred و CD-search پیش بینی شدند. توالی 16S rRNA در Bacillus sp. B2، 100% با توالی های B. cereus، B. thuringiensis و B. anthracis همسانی نشان داد. به علاوه، ژن های tatD1 و tatD2 تکثیر شده، بیش از 90% با توالی های tatD DNase در گونه های باسیلوس همسانی داشتند. هم ردیفی توالی های TatD با توالی TatD Dnase از E. coli نشان داد که باقی مانده های متصل شونده به یون فلزی و جایگاه فعال در آن ها حفاظت شده است. ساختارهای دوم توالی های TatD1 و TatD2 مشابه با توالی TatD Dnase در E. coli بودند و CD-Search نشان داد که هر دو پروتئین TatD به ابرخانواده هیدرولازهای وابسته به یون فلزی تعلق دارند. بر اساس این نتایج، جدایه Bacillus sp. B2 دو ژن متفاوت tatD داشت. به نظر می رسد که tatD در ژنوم تعدادی از گونه های باسیلوسی مضاعف شده و تکامل یافته است. شناسایی و تعیین خصوصیات TatD از موجودات مختلف برای درک نقش آن به عنوان یک پروتئین تکاملی حفاظت شده، ارزشمند است.

    کلیدواژگان: اپران tat، باسیلوس، دئوکسی ریبونوکلئاز، ژن 16S rRNA
  • الهام نورمحمدی، صدیقه فابریکی اورنگ*، علیرضا پورابوقداره صفحات 329-340

    برای مطالعه تنوع ژنتیکی و آللی در ژنهای کدکننده پروتئین های گلوتنین و گلیادین در گونه های بومی گندم، از 98 توده گندم تریتیکوم متعلق به چهار گونهaestivum  T.، T. boeoticum، T. durum وuartu  T. جمع آوری شده از استانهای مختلف ایران استفاده گردید. 13 جفت آغازگر گلوتنین با وزن مولکولی پایین (LMW-GS)، چهار جفت آغازگر گلوتنین با وزن مولکولی بالا(HMW-GS)  و چهار جفت آغازگر گلیادین به ترتیب 1327، 548 و 152 قطعه تکثیرکردند. بیشترین تنوع ژنتیکی در بلوک ژنی Glu-3A که متعلق به گلوتنین با وزن مولکولی پایین است مشاهده شد و 13 جفت آغازگر اختصاصی در مجموع 34 آلل با طول 180 تا 1500 جفت باز تکثیر دادند که 11 آلل قبلا گزارش شده بودند و 23 آلل به عنوان آلل های احتمالا جدید تکثیر و شناسایی شدند. در بلوک ژنی Glu-A1 که متعلق به گلوتنین با وزن مولکولی بالاست، بیشترین چند شکلی آللی توسط آغازگرهای Glu-A1 و Xrj5  تکثیر شدند. در بلوک ژنی Gli-A2 توسط دو آغازگر اختصاصی Gli-AS6 وGli-AS5 تنها یک آلل تکثیر شد. بیشترین و کمترین تعداد آلل های موثر متعلق به دو گونه T. aestivum و T. uartu بود. متوسط شاخص تنوع ژنتیکی نی برابر با 19/0 و بیشترین و کمترین مقدار آن مربوط به گونه T. aestivum و T. uartu بود. براساس گروه بندی انجام شده 98 توده در دو گروه اصلی قرار گرفتند. در گروه اصلی اول توده های مربوط به دو گونه تکامل یافته T. aestivum و T. durum قرار گرفتند که نشان دهنده بیشترین شباهت ژنتیکی بین دو گونه می باشد. در گروه اصلی دوم توده های دو گونه وحشی T. boeticum و T. uartu قرار گرفتند. در مجموع تنوع آللی زیادی برای زیرواحدهای گلوتنین با وزن مولکولی پایین در گونه های تریتیکوم مورد مطالعه مشاهده شد که قابلیت این گونه ها را به عنوان یک منبع ارزشمند ژنی برای برنامه های به نژادی با هدف بهبود کیفیت نانوایی در گندم نمایان می کند.

    کلیدواژگان: تنوع آللی، کیفیت نانوایی، گلوتنین، گلیادین، گندم
  • سمیرا کهک، بهزاد قره یاضی، حبیب الله سمیع زاده لاهیجی، مطهره محسن پور*، الهه معتمد، نسرین سلطانی صفحات 341-348

    با توجه به پیشرفت های روزافزون در زمینه مهندسی ژنتیک، اثبات نقش بی بدیل آن در تامین امنیت غذایی کشورهای جهان و نیز افزایش حجم مبادلات جهانی محصولات حاصل از آن، همچون سایر فناوری های روز دنیا ملاحظاتی نیز درباره محصولات حاصل از آن ابراز شده است. از این رو ضوابطی همچون پروتکل ایمنی زیستی کارتاهنا در سطح بین المللی و قانون ایمنی زیستی جمهوری اسلامی ایران در سطح ملی جهت پاسخگویی به این ملاحظات و جلب اعتماد مصرف کنندگان تدوین و تصویب شده اند. بر اساس این ضوابط، محصولات حاوی موجودات زنده تعییریافته ژنتیکی (تراریخته) جهت آگاهی بخشی به مصرف کننندگان و اعطای قدرت تصمیم گیری به آن ها برچسب گذاری می شوند. جهت برچسب گذاری این محصولات نیز نیازمند توانمندی در حوزه ردیابی و شناسایی موجودات زنده تغییریافته ژنتیکی هستیم. از این رو، در این پژوهش، روشی سریع جهت ردیابی و شناسایی 14 رخداد ذرت تراریخته در 4 محموله ذرت دامی وارداتی از کشور برزیل ارایه شده است. از میان این 14 رخداد، 12 رخداد دارای مجوز از وزارت جهاد کشاورزی هستند. دو رخداد دیگر تا کنون مجوزهای لازم را دریافت نکرده اند و به عنوان رخداد فرضی غیرمجاز در نظر گرفته شده اند. ردیابی و شناسایی این 14 رخداد با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز چندگانه با استفاده از 7 واکنش با برنامه یکسان بهینه سازی شد، به طوری که در هر واکنش دو رخداد مورد ردیابی قرار گرفت. این روش دارای مزایایی همچون صرفه جویی در زمان و هزینه ها است. نتایج ردیابی در چهار محموله وارداتی نشان داد که هر چهار محموله فاقد رخدادهای فرضی غیرمجاز بوده اند و محتوای همه محموله های مورد آزمایش، دارای ترکیبات متفاوتی از رخدادهای مجاز بودند. این نتایج در تطابق کامل با اطلاعات مندرج در اتاق تهاتر ایمنی زیستی کشورمان هستند.

    کلیدواژگان: تراریخته، ذرت وارداتی خوراک دام، رخداد، ردیابی و شناسایی، PCR چندگانه
  • سبحان عطائی، جعفر احمدی*، سید امیر مرعشی صفحات 349-361

    ساختارهایی که مولکول های microRNA بالغ از آن ها حاصل می شوند (pri-microRNA و pre-microRNA) دارای ویژگی های به خصوصی هستند که آن ها را از مولکول های مشابه، متمایز ساخته و برای آنزیم ها و پروسسورها قابل شناسایی می نماید. این خصوصیات عمدتا متاثر از ویژگی های ساختار ثانویه مولکول RNA است. به همین دلیل، تا به امروز الگوریتم های متعددی به منظور پیش بینی ساختار ثانویه برای توالی های پلی نوکلیوتید طراحی شده است. نرم افزار CTAnalyzer الگوریتمی است که با هدف رقومی سازی ویژگی های ساختارهای ثانویه مولکول RNA طراحی شده و طبقه بندی این ساختارها را با محوریت ویژگی های مهم در شناسایی مولکول های microRNA انجام می دهد. در تحقیق حاضر، نرم افزار CTAnalyzer با تعریف فیلترها و ضوابط مناسب، برای بررسی و طبقه بندی ساختارهای ثانویه استخراج شده از توالی ژنوم گیاه Azadirachta indica مورد استفاده قرار گرفت و هدف از این پژوهش، بررسی کارامدی این نرم افزار در شناسایی جزییات ساختاری RNA دو رشته ای و دسته بندی توالی ها برمبنای ویژگی های ساختارهای ثانویه آن ها بود. برای این منظور همردیفی بین ژنومA. indica  و تمام توالی های miR گیاهی به وسیله الگوریتم BLASTn انجام گرفت و تعداد 80217 ناحیه در سراسر ژنومA. indica  با هومولوژی قابل قبول شناسایی شدند. پس از گسترش طولی نواحی شناسایی شده در هم ردیفی و حذف توالی هایی که در نواحی کدکننده ژنوم قرار داشتند، برای 38067 توالی باقی مانده پیش بینی ساختار ثانویه انجام گرفت. مقادیر مورد توافق برای ضوابط مربوط به ساختارهای ثانویه microRNA در فیلتر نرم افزار CTAnalyzer تعریف شد و این نرم افزار موفق به شناسایی و معرفی توالی های کاندید microRNA شد. بر اساس نتایج نرم افزار CTAnalyzer از کل 566754 ساختار ثانویه مورد بررسی برای شناسایی microRNAهای ژنوم A. indica، تعداد 482 ساختار ثانویه (08/0 درصد) با دارا بودن تمام ویژگی های مورد تایید برای microRNAها شناسایی شدند.

    کلیدواژگان: بیوانفورماتیک، ساختار ثانویه، Azadirachta indica، CTAnalyzer، microRNA
  • نسرین نامداری، لیا شوشتری*، علی مهراس مهرابی، علیرضا اطمینان صفحات 363-372

    حفظ خلوص ژنتیکی و همسانی گیاهچه های حاصل از تکثیر درون شیشه ای با گیاه مادری یکی از مهمترین پیش نیازهای اساسی در ریز ازدیادی گونه های گیاهی به شمار می رود. در مطالعه حاضر پایداری ژنتیکی در 28 گیاهچه گل محمدی حاصل از ریزازدیادی که از 3 محیط مختلف با غلظت های مختلف تنظیم کننده های رشد به دست آمده بودند به وسیله نشانگرهای SCoT وISSR  مورد بررسی قرار گرفت. پس از تهیه ریزنمونه های لازم از یک پایه مادری مشخص، از محیط MS جامد برای مرحله استقرار ریزنمونه ها استفاده شد و سپس ریز نمونه های استقرار یافته به محیط پرآوری با سه غلظت مختلف تنظیم کننده های رشد منتقل شدند. برای ریشه دار کردن گیاهچه ها، نمونه های حاصل از محیط پرآوری بر روی محیط MS جامد حاوی IAA و IBA واکشت شدند و سپس گیاهچه های ریشه دار شده برای مرحله سازگاری به محیط گلخانه انتقال یافتند. استخراج DNA ژنومی از برگ های جوان گیاهچه های حاصل انجام شد. تعداد 20 آغازگر SCoT و 20 آغازگر ISSR برای ارزیابی پایداری ژنتیکی گیاهچه های حاصل از ریزازدیادی مورد استفاده قرار گرفت که از بین این 40 آغازگر تنها 14 آغازگر SCoT و 11 آغازگر ISSR باندهای مشخص و قابل امتیازدهی تکثیر کردند. با استفاده از مجموع 25 آغازگر SCoT و ISSR تعداد 139 مکان تکثیر شد که از این بین، تنها 35 مکان چندشکلی نشان دادند. متوسط تعداد مکان چندشکل به ازای هر آغازگر برای نشانگرهای SCoT و ISSR به ترتیب برابر 5/1 و 3/1 به دست آمد. بر اساس پارامترهای ژنتیکی برآورد شده (حداکثر مقدار شاخص شانون، هتروزیگوسی و تعداد آلل موثر به ترتیب 42/0 ، 28/0 و 5/1 به دست آمد) و نتایج تجزیه های آماری داده ها در مجموع، سطح پایینی از تنوع دربین گیاهچه های حاصل از ریزازدیادی شناسایی شد. به خصوص گیاهچه های حاصل از محیط های شماره II و III تنوع بسیار کمتری در مقایسه با گیاهچه های حاصل از محیط I نشان دادند. بدین ترتیب این نتایج نشان داد که محیط های پرآوری شماره II و III می توانند با موفقیت برای تولید تجاری گیاهچه های کشت بافتی گل محمدی با حداقل احتمال ایجاد ناپایداری ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: ریزازدیادی، پایداری ژنتیکی، نشانگرهای DNA، گل محمدی
  • بهروز شیران*، علی هرتمنی، رودابه راوش، لیلا شبانی صفحات 373-385

    تنش خشکی تهدیدی جدی برای کشاورزی است و یکی از گزینه های مناسب برای مقابله با این مشکل، همزیستی با قارچ مایکوریزا است که علاوه بر حفظ محتوای آب در بافت های گیاهی، قادر است میزان جذب عناصر را که در شرایط خشکی با کمبود مواجه می شود، بهبود بخشد و تغییرات فیزیولوژیک و مولکولی گیاه را در شرایط تنش، تعدیل نماید. در این تحقیق، اثر همزیستی قارچ میکوریزا بر صفات مرفولوژیک، میزان پرولین و بیان ژن UGT73C6  در پایه هیبرید GF677 تحت تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت. در اثر افزایش تنش خشکی اغلب صفات مرفولوژی شامل تعداد برگ، طول برگ، حجم ریشه، وزن تر و خشک کاهش داشتند ولی با حضور قارچ مایکوریزا، طول و عرض برگ کاهش و همزمان با کاهش طول ریشه، حجم ریشه افزایش داشت، همچنان که وزن تر و خشک هم نسبت به شاهد افزایش پیدا کردند. پرولین در شرایط تنش و همزیستی نسبت به عدم همزیستی کاهش داشت. کلیه عوامل تنش خشکی، مایکوریزا، زمان و تلفیق آنها در بافت ریشه اثر معنی دار و بسیار متغیر بر بیان ژن UGT73C6  داشت ولی تغییرات بیان در برگ شدت بسیار کمتری داشت زیرا ریشه هم شرایط همزیستی و هم مواجهه ابتدایی با تنش خشکی را دارد. در کل، همزیستی با مایکوریزا تحمل گیاه نسبت به تنش خشکی را بهبود می بخشد.

    کلیدواژگان: پایه GF677، خشکی، ژن UGT73C6، مایکوریزا، مرفولوژی
  • پانته آ وثوق محبی، مهدی زهراوی*، مهدی چنگیزی، شهاب خاقانی، زهرا سادات شبر صفحات 387-400

    تنش خشکی تهدیدی جدی برای کشاورزی است و یکی از گزینه های مناسب برای مقابله با این مشکل، همزیستی با قارچ مایکوریزا است که علاوه بر حفظ محتوای آب در بافت های گیاهی، قادر است میزان جذب عناصر را که در شرایط خشکی با کمبود مواجه می شود، بهبود بخشد. در اثر این همزیستی، تغییرات فیزیولوژیک و مولکولی گیاه در شرایط تنش، تعدیل می شود. در این تحقیق، اثر همزیستی قارچ میکوریزا بر صفات مرفولوژیک، میزان پرولین و بیان ژن UGT73C6 در پایه هیبرید GF677 تحت تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت. در اثر افزایش تنش خشکی اغلب صفات مرفولوژی شامل تعداد برگ، طول برگ، حجم ریشه، وزن تر و خشک کاهش داشتند ولی با حضور قارچ مایکوریزا، طول و عرض برگ کاهش و همزمان با کاهش طول ریشه، حجم ریشه افزایش داشت. وزن تر و خشک هم نسبت به شاهد افزایش پیدا کردند. پرولین در شرایط تنش و همزیستی نسبت به عدم همزیستی کاهش داشت. کلیه عوامل تنش خشکی، مایکوریزا، زمان و عوامل این تلفیق آن ها در بافت ریشه اثر معنی دار و بسیار متغیر بر بیان ژن UGT73C6 داشت. تغییرات بیان در برگ شدت بسیار کمتری داشت، زیرا ریشه هم شرایط همزیستی و هم مواجهه ابتدایی با تنش خشکی را دارد. در کل، همزیستی با مایکوریزا تحمل گیاه نسبت به تنش خشکی را بهبود می بخشد.

    کلیدواژگان: بیماری سفیدک پودری، خانواده ژنی like -G2، درخت فیلوژنتیکی، گندم
  • ارغوان علی سلطانی، فریده فرح بخش*، رضا لطفی، مجید طالبی صفحات 401-419

    ویروس های گیاهی باعث بسیاری از بیماری های مهم می شوند و مسیول کاهش عملکرد و کیفیت محصول در سراسر جهان هستند. شناسایی سریع و دقیق ویروس ها در یک نمونه برای سرویس های بازرسی،  قرنطینه و مدیریت بیماری مطلوب است. به تازگی، تکنیک های تعیین توالی نسل بعد (NGS) که نمایانگر یک رویکرد انعطاف پذیردر ردیابی پاتوژن گیاهی است، توسعه یافته است. از سال 2009، تکنیک های NGS در برخی نواحی ویروس شناسی گیاهی متشکل از توالی یابی ژنوم ویروس یا ویرویید، ردیابی و شناسایی، اکولوژی و اپیدمیولوژی آغاز به کار کرده است. تکنیک های NGS سریع، بسیار کارآمد و کم هزینه هستند و امکان توالی یابی چندین گیگابایت داده را در چند ساعت فراهم می سازند. در واقع، یک رویکرد عمومی برای شناسایی ویروس یا ویرویید است که نیازی به شناخت قبلی از میزبان یا ویروس ندارد. تنها با تعیین توالی کل آر.ان.ای های کوچک در یک اجرای NGS، شناسایی ویروس های دارای دی.ان.ای یا آر.ان.ای و ویروییدها امکان پذیر می شود. در این مقاله، به پیشرفت های اخیر در به کارگیری تکنیک های NGS برای تشخیص ویروس ها و ویروییدها در میزبانان آن ها پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: توالی یابی نسل بعد، شناسایی، ویروس، ویروئید، پلت فرم وابسته به همولوژی، الگوریتم های PFOR، PFOR2، آسیب شناسی گیاهی
|
  • Hojjat Asadollahpour Nanaei, Maryam Nosrati*, Mohamad Reza Mohammadabadi Pages 299-307

    Akhal-Teke horse is one of the oldest breeds in the south of Turkmenistan and north of Iran, which has been adapted to live in the harsh environmental conditions of Central Asia. This breed has been selected for speed for nearly 100 years; therefore, investigation of its genetic structure could improve breeding programs. The sequenced data of 86 horses from 16 breeds were downloaded from NCBI and used in this study. The phylogeny tree for the individual genome sequences was constructed. The PCA was performed using the software GCTA. In order to visualize population structure between different horse breeds, ADMIXTURE was used. The parsimony analysis revealed all breeds were divided base on geographical origins. Principal component analysis illustrated highest genetic distance among Akhal-Teke with Thoroughbred and Standard bred. Results of admixture demonstrated all individuals of Akhal-Teke assign strongly to one cluster in hypothetical population of k=4 and k=5. However, when the hypothetical population of k=2 and k=3 were done, the individual were appeared in 2 or 3 color. The mean number of ROH in Akhal-Teke was lower than Thoroughbred, Sorraia, Standard bred and Quarter and ROH>1000kb was more. Therefore, comparing to these breeds the inbreeding was lower in Akhal-Teke. The highest value of linkage disequilibrium in all bean distance was detected in Thoroughbred. After that, two breeds of Akhal-Teke and Standard bred had similar pattern. In conclusion, comparing to Thoroughbred and Standard bred, Akhal-Teke was less influenced by breeding program and the level of heterozygosity was moderate. Therefore, considering the use of this breed in the disciplines of sprinting, endurance, jumping and dramatic movements, it seems that the genetic diversity at the genome level of this breed can be used in the breeding program in this field.

    Keywords: Akhal-Teke horse, SNP, genome structure, inbreeding, linkage disequilibrium
  • Reyhane Sadeghi, Mansour‎ Omidi*, Reza Azizinezhad, Alireza Etminan‏ ‏, Hassanali ‎ Naghdi‏ ‏Badi Pages 309-319

    In this study,the genetic diversity and population structure of 90 Ferula assa foetida L. genotypes were evaluated using 13 ISSR primers. The results indicated that ISSR primers reproduced a total of 186 polymorphic bands with an average of 14.38 bands per primer. The mean values of marker index (MI) and  the polymorphic information content (PIC) for ISSR primers were 4.98  and 0.37, respectively, and showed that ISSR primers were highly efficient in the identification of genetic diversity in Ferula populations. In comparison between the studied populations, the population of Kerman includes 33 genotypes based on the values of the number of effective alleles (Ne), heterozygous values (H), Shannon index (I), and the total number of alleles (Na) observed was more diverse. The analysis of molecular variance  (AMOVA) results showed that 8% of the total changes are related to  between population diversity, while 92% of the changes are justified by within population diversity. In other words, ISSR primers showed significant genetic diversity between and within wild relatives. Cluster analysis and population structure divided all evaluated genotypes into 5 main categories, respectively. According to the results obtained from this analysis, the value of K=5 was in the optimal range. These results illustrate that there is a relatively high genetic diversity in the Ferulas  population  and ISSR markers are beneficial tools for studying genetic diversity in this germplasm.

    Keywords: Molecular diversity, Medicinal Plants, Genetic diversity parameters, Molecular marker
  • Amin Khoshnevisan, Parisa Farrokh* Pages 321-328

    Nucleases catalyze the cleavage of phosphodiester bonds in nucleic acids. TatD DNase is a conserved evolutionary protein expressed in various organisms, but its function has not been completely recognized. The aim of this research was to identify tatD genes in Bacillus sp. B2 isolated previously from soil in Damghan. The molecular identification of the isolate was performed by 16S rRNA amplification and sequencing. Two sets of degenerate primers were designed for tatD genes, and the amplified sequences were analyzed with BLAST. Deduced amino acid sequences of the tatD genes were aligned with the known TatD DNase from E. coli. The secondary structure of the TatD proteins and the presence of conserved domain were analyzed through PSIpred and CD-Search tools, respectively. The 16S rRNA sequence of Bacillus sp. B2 revealed 100% identity to the sequences of B. cereus, B. thuringiensis, and B. anthracis. Moreover, the amplified tatD1 and tatD2 genes showed more than 90% identity to tatD DNase of Bacillus species. The alignment of the obtained TatD sequences with TatD DNase from E. coli showed that metal ion-binding and catalytic residues were conserved among them. Secondary structures of the TatD1 and TatD2 were similar to the TatD DNase of E. coli, and CD-Search indicated that both TatD proteins belonged to metallo-dependent hydrolases superfamily. According to these results, the Bacillus sp. B2 isolate had two different tatD genes. It seems that tatD has been duplicated and evolved in the genome of some Bacillus species. Identification and characterization of TatD from various organisms is valuable for understanding its role as a conserved evolutionary protein.

    Keywords: tat operon, Bacillus, Deoxyribonuclease, 16S rRNA gene
  • Elham Nour-Mohammadi, Sedigheh Fabriki-Ourang*, Alireza Pour-Abughadareh Pages 329-340

    To study the genetic and allelic diversity in the genes encoding glutenin and gliadin proteins in wheat landraces, 98 Triticum accessions belonging to four species: T. aestivum, T. boeoticum, T. durum and T. uartu collected from different provinces of Iran were used. 13 pairs of low molecular weight glutenin primers (LMW-GS), four pairs of high molecular weight glutenin primers (HMW-GS) and four pairs of gliadin primers were amplified 1327, 548 and 152 segments, respectively. The highest genetic diversity was observed in the Glu-3A gene block, which belongs to the low molecular weight glutenin, and 13 primer pairs amplified a total of 34 alleles from 180 to 1500 bp in length, of which 11 alleles were previously reported and 23 alleles were identified as possibly new alleles. In the Glu-A1 gene block, which belongs to the high molecular weight glutenin, most allelic polymorphisms were amplified by the primers Glu-A1 and Xrj5. In the Gli-A2 gene block, only one allele was amplified by two specific primers: Gli-AS6 and Gli-AS5. The highest and lowest number of effective alleles belonged to T. aestivum and T. uartu. The average of Nei diversity index was 0.19 and its highest and lowest values ​​were related to T. aestivum and T. uartu. Based on the clustering method, 98 accessions were divided into two main groups. In the first main group, the accessions related to two species T. aestivum and T. durum were placed, which shows the greatest genetic similarity between the two species. In the second main group were placed two wild species T. boeticum and T. uartu. In overall, a large allelic diversity was observed for low molecular weight glutenin subunits in the studied Triticum species, which highlights the potential of these species as a valuable germplasm for breeding programs aimed to the bakery quality improving in wheat.

    Keywords: Allelic diversity, Bakery quality, Glutenin, Gliadin, Wheat
  • Samira Kahak, Behzad Ghareyazie, Habibollah Samizadeh, Motahhareh Mohsenpour*, Elahe Motamed, Nasrin Soltani Pages 341-348

    Considering the increasing advances in the field of genetic engineering, proving its importance in achieving food security in the world and also increasing the global exchanges of its products, like other modern technologies, considerations have been expressed about its products. Therefore, regulations such as Cartagena Protocol on Biosafety at the international level and the National Biosafety Law of the Islamic Republic of Iran at the national level have been approved to gain the trust of consumers. According to these criteria, products containing genetically modified (transgenic) organisms are labeled to inform consumers and give them the chance of decision-making. For labeling these products, the ability to detection and identification of genetically modified organisms is needed. Therefore, in this study, a rapid method for detection and identification of 14 events of transgenic maize in 4 shipments of maize imported from Brazil has been presented. Of these 14 events, 12 are approved by the Ministry of Jihad Agriculture. The other two events have not yet received the necessary permissions and are considered as hypothetical unauthorized events. Detection and identification of these 14 events was optimized using multiple polymerase chain reactions using 7 reactions with the same program, so that in each reaction two events were detected. This method has advantages such as saving time and costs. Tracking results on four imported shipments showed that all four shipments had no hypothetical unauthorized events and the contents of all shipments tested were different combinations of approved events. These results are in full compliance with the information provided in the profile of Iran in Biosafety Cleaning House.

    Keywords: Transgenic, imported feed, GM event, Maize, Multiplex PCR, LMO Detection, Identification
  • Sobhan Ataei, Jafar Ahmadi*, Seyed-Amir Marashi Pages 349-361

    The structures from which mature microRNA molecules can be derived (i.e., pri-microRNA and pre-microRNA) have special properties distinguishing them from similar molecules and make them identifiable for enzymes and processors. These properties are mostly influenced by the characteristics of the secondary structure of the RNA molecule. Therefore, several algorithms have been designed to predict the secondary structure of polynucleotide sequences. CTAnalyzer is an algorithm aimed to digitalize the characteristics of RNA secondary structures and categorize these structures using key properties in identifying microRNA molecules. In the current research, CTAnalyzer, by defining adequate filters and rulesets, was used to examine and categorize the derived secondary structures from the genome sequence of Azadirachta indica. The aim of this study was to investigate the efficiency of CTAnalyzer in identifying the structural details of double-stranded RNA and categorizing them based on their structural properties. For this purpose, a similarity alignment was conducted between known viridiplantae mature microRNAs and the whole genome sequence of A. indica using BLASTn algorithm. Following the bidirectional elongation for 80217 identified regions across A. indica genome with adequate homology and also the exclusion of coding sequences, the secondary structure prediction procedure was carried out for the remaining 38067 sequences. The agreed values of criteria for microRNA secondary structures was defined in the software and could to identify candidate microRNA sequences. According to the results obtained from CTAnalyzer, out of all the 566754 evaluated secondary structures, 482 (~%0.08) structures with all properties accepted for microRNAs were identified.

    Keywords: Azadirachta indica, Bioinformatics, CTAnalyzer, microRNA, Secondary structure
  • Nasrin Namdari, Lia Shooshtari*, Alimehras Mehrabi, Alireza Etminan Pages 363-372

    Genetic uniformity is one of the most important prerequisites in micropropagation of plant species. In the present study, the genetic fidelity of 28 plantlets of damask rose(Rosa damascena ) derived from three different media treatments supplemented with various concentrations of Plant Growth regulators(PGRs) was assessed by SCoT and ISSR markers. solid MS medium was used for the establishment stage of explants and regenerated shoots  were subcultured in VS medium supplemented with three different combinations of PGRs. For rooting, the plantlets were subcultured on MS medium supplemented with IAA and IBA and the rooted plants were transferred and acclimated in the greenhouse. Genomic DNA of in vitro raised clones was extracted from young leaf tissues. 20 SCoT and 20 ISSR primers were used to evaluate of the genetic fidelity of in vitro propagated plantlets. Out of 40 primers screened, only 14 SCoT and 11 ISSR primers produced clear and scorable bands. 25 SCoT and ISSR primers amplified 139 loci, of which only 35 bands were polymorphic. The average number of polymorphic bands per primer were 1.5 and 1.3 for SCoT and ISSR markers respectively. Based on the estimated genetic parameters and results of data analysis, in general, a low variability was detected among the tissue culture-raised plantlets. Particularly, the plantlets derived from the media II and III shower a lower variability than those derived from the media I; hence, the media II and III can be successfully employed for the commercial multiplication of damask rose without much risk of genetic instability.

    Keywords: micropropagation, genetic fidelity, DNA markers, Damask Rose
  • Behrouz Shiran*, Ali Hortemani, Roudabeh Ravash, Lilla Shabani Pages 373-385

    Drought stress is a serious threat to agriculture and one of the best options to deal with this problem is the symbiosis of mycorrhiza, which in addition to maintaining the water content in plant tissues can improve the absorption of elements that are deficient in drought conditions and physiological and molecular changes under stress conditions. In this study, the symbiosis effect of mycorrhiza on morphology, proline and expression of UGT73C6  gene in GF677 hybrid rootstock under drought stress was investigated. Due to increasing drought stress, most morphological traits including leaf number, leaf length, root volume, fresh and dry weight decreased, but with the presence of mycorrhiza, leaf length and width decreased and with decreasing root length, root volume increased, as did fresh and dry weight also increased compared to the control. Proline decreased in symbiosis and under stress conditions relative to non-symbiosis ones. All factors of drought stress, mycorrhiza, time and their combination in root tissue had a significant and highly variable effect on UGT73C6  gene expression, but changes in leaf expression were much less severe because the root has both symbiosis conditions and initial exposure to drought stress. In general, symbiosis with mycorrhiza improves plant tolerance to drought stress.

    Keywords: Drought, GF677, Morphology, Mycorrhiza, UGT73C6 gene
  • Vosough-Mohebbi P, Zahravi M*, Changizi M, Khaghani Sh, Shobbar ZS Pages 387-400

    Wheat is one of the most important crops in the world and Iran, and wheat powdery mildew is one of the major wheat diseases that cause yield reduction. Transcription factors are good candidate genes for genetic manipulation to enhance plants stress tolerance. Recently, scientific reports have revealed that the G2-like members in plants are involved in response to pathogens. In order to identify the wheat G2-like members and predict their functions, information of the G2-like protein family was collected from databases such as TFDB and Ensembl. Then, members of this gene family in rice and Arabidopsis were used against proteins and genome of wheat. After removing the duplicate sequences, 83 gene loci encoding 136 protein transcripts were identified. The phylogenetic tree was constructed based on the G2-like protein sequences in wheat with 6 known G2-like in other plants, which divided the family into 6 groups. Based on classification of this family, it could be suggested that groups I, II and V are involved in the processes of powdery mildew response, chloroplast development, and flowering time, respectively. Motif predictions of G2-like protein family illustrated that most members belonging to the same group contain similar motif combinations, which indicates the accurate grouping in the phylogenetic tree and the similar function of members of a group. Chromosomal mapping of the G2-likes in wheat showed that G2-likes are present on all chromosomes. The highest and lowest number of G2-like genes is present on chromosome 6B, and chromosomes D and 3A, respectively.

    Keywords: G2-like gene family, Powdery mildew, Phylogenetic tree, Wheat
  • Arghavan Alisoltani, Farideh Farahbakhsh*, Reza Lotfi, Majid Talebi Pages 401-419

    Plant viruses cause many important diseases and are responsible for reducing crop yield and quality throughout the world. Fast and accurate identification of viruses in a sample is desirable for inspection, quarantine services and disease management. Recently, Next-generation sequencing (NGS) techniques have been developed that represent a flexible approach to plant pathogen detection. Since 2009, NGS techniques have begun to apply in some areas of plant virology consisting of virus/viroid genome sequencing, detection, and discovery, ecology, and epidemiology. The NGS techniques are rapid, highly efficient, and low cost, and allow the sequencing of many data gigabases in a few hours. It’s a generic approach to virus/viroid identification that requires no prior knowledge of the host or virus. Only by sequencing of total small RNAs in an NGS run, identification of DNA/RNA containing viruses and viroids are possible. This article reviews the rapid and recent achievement in the applying of NGS techniques for the diagnosis of viruses and viroids in their hosts.

    Keywords: next generation sequencing, identification, virus, viroid, platform, plant pathology