فهرست مطالب

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال دهم شماره 1 (پیاپی 19، بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/25
  • تعداد عناوین: 12
|
  • فاطمه صالح، فرزانه حسینی*، فرناز خیراندیش، فاطمه یزدیان صفحات 1-10

    معرفی یک عامل ضدباکتریایی موثر اهمیت فراوانی در کنترل سویه های باکتریایی بیماری زا و مقاوم به آنتی بیوتیک ها دارد. پیشرفت های گذشته در زمینه نانوتکنولوژی، به ویژه توانایی ساخت نانوذرات بیولوژیک منجر به ایجاد دسته وسیعی از عوامل ضدمیکروبی شده است؛ لذا هدف از انجام این مطالعه بررسی خواص آنتی باکتریایی نانوذره اکسید روی (ZnO) در مهار سویه های مقاوم   Acinetobacter baumannii به گروه های مختلف آنتی بیوتیکی است. از مجموع 100 نمونه باکتریایی مختلف، تعداد 10 نمونه آسینتوباکتر از مراکز بالینی شهرستان خرم آباد در بازه زمانی شش ماهه اول سال 1399 جمع آوری و بر اساس آزمون های بیوشیمیایی تعیین هویت شد. پس از تیمار سویه های MDR با حداقل غلظت مهاری نانوذره اکسید روی، میزان بیان ژن های افلاکس پمپ AdeA و AdeC با استفاده از روش Real-time PCR ارزیابی شد. بعد از اعمال اثر نانوذره اکسید روی در ژن AdeA، 80 درصد نمونه ها کاهش بیان را نشان دادند. 20 درصد نمونه ها نیز بیان افزایشی داشتند. همچنین در ژن AdeC، 40 درصد نمونه ها بعد از اعمال اثر نانوذره اکسید روی کاهش بیان را نشان دادند. 60 درصد نمونه ها نیز بیان افزایشی داشتند. طبق نتایج این پژوهش، اثر مهارکنندگی مطلوب نانوذره اکسید روی بیوسنتتیک بر بیان ژن های  AdeA و AdC که نقش مهمی در مقاومت دارویی گونه های آسینتوباکتر دارند مشهود بود. از طرفی باتوجه به بیان افزایشی در 60 درصد نمونه ها برای ژن AdeC احتمال بروز جهش در ژن های تنظیم کننده را مطرح ساخت. به نظر می رسد در آینده می توان از نانوذره اکسید روی به عنوان یک کاندید دارویی در داروسازی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: افلاکس پمپ، اکسیدروی، مقاومت دارویی چندگانه، نانو ذرات
  • پرهام نیک سیر، سیده ساناز رمضانپور*، محمدحسین عظیمی، حسن سلطانلو صفحات 11-22

    گل داوودی (Chrysanthemum morifolium) یکی از مهم ترین گیاهان زینتی ایران و جهان است که دارای ارزش تجاری بالایی می باشد. با بررسی دزهای مختلف پرتو گاما، پرتوتابی با دز بهینه 40 گری توسط چشمه کبالت 60 به گیاهچه های چهار هفته ای یک رقم تجاری گل داوودی به نام Rambla به رنگ بنفش، باعث ایجاد سه جهش یافته با رنگ های بنفش پررنگ، بنفش کم رنگ و جگری گردید. به منظور مطالعه اثر تغییرات سطح بیان ژن های ساختاری دخیل در مسیر تولید آنتوسیانین بر رنگ جهش یافته ها، RNA نمونه های جهش یافته و نمونه های شاهد از گلبرگ های نسل M1V3 این گل ها استخراج شد و توسط روش RT-qPCR مورد بررسی قرار گرفت. تغییر معنی دار سطح نسبی بیان ژن های F3’H، DFR، ANS و 3GT  در جهش یافته ها نسبت به نمونه شاهد، بیانگر نقش این ژن ها در تغییر رنگ جهش یافته ها نسبت به نمونه شاهد بود. همبستگی محتوای آنتوسیانین کل با سطح نسبی بیان ژن های DFR، ANS و 3GT معنی دار بود. رگرسیون گام به گام برای محتوای آنتوسیانین کل به عنوان متغیر وابسته و سطح نسبی بیان ژن های ساختاری دخیل در مسیر تولید آنتوسیانین به عنوان متغیرهای مستقل نشان داد که ژن 3GT  بیشترین تاثیر را بر متغیر وابسته داشت. ژن F3’H، که بیان نسبی آن در جهش یافته ها نسبت به نمونه شاهد تغییر معنی دار نشان داد، به عنوان ژن کلیدی مناسب جهت دست ورزی ژنتیکی به منظور ایجاد تنوع رنگ در گل داوودی معرفی می گردد.

    کلیدواژگان: آنتوسیانین، پرتو گاما، جهش یافته، ژن های ساختاری، گل داوودی
  • بهاره پورفرید، کریم سرخه*، پدرو مارتینز گومز صفحات 23-46

    ژنهایABC transporter (ATP-binding Cassette)  یکی از بزرگ ترین خانواده های ژنی هستند که در سه قلمرو باکتریها، یوباکتریها و یوکاریوت ها یافت می شوند. بیشتر پروتیین های شناخته شدهABC ، وابسته به ATP بوده و ناقلین غشایی قادر به جابجایی و انتقال محدوده وسیعی از مولکول های درون و بیرون غشای سلولی اند. این ناقلین در فرآیندهای زیستی متنوعی نقش مهمی دارند. از آنجا که تاکنون مطالعه جامعی در رابطه با شناساییABC transporterها در گیاه سیب زمینی انجام نشده است، در این تحقیق با جستجو در پایگاه اطلاعاتی NCBI  و غربالگری ژن های شناسایی شده، در نهایت 228 ژن ABC transporter شناسایی شد. تجزیه و تحلیل هستی شناسی(GO)  نشان داد که حدود %53 ازABC transporter ها در فرآیندهای بیولوژیکی وظیفه انتقال و جابجایی مواد را برعهده دارند. همچنین، تجزیه و تحلیل عملکرد مولکولی و محتوای سلولی نشان داد به ترتیب %32 به عنوان ATP-binding و%43 از آنها جزء عملگرهای غشاهای درونی هستند. همچنین بررسی عناصر Cis در پروموتور ژن های ABC transporter انجام گرفت که در نهایت 13عنصر در تنش خشکی و 3 عنصر در تنش شوری مشخص گردید. درنهایت الگوی بیانی 8 ژنABC transporter انتخاب شده تحت تنش های خشکی و شوری با استفاده از روش  qPCRمورد تایید و بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد، ژن های مورد مطالعه تحت تاثیر تنش ها بودند. ژن های StABC-050،StABC-084  و StABC-124 در تنش خشکی و نیز ژن های StABC-084  و StABC-001در برابر تنش شوری دارای افزایش بیان بودند. در ادامه جهت اطمینان از اعمال تنش های وارد شده، میزان پرولین و RWC و نیز سدیم-پتاسیم اندازه گیری شد. طبق نتایج به دست آمده با افزایش تنش خشکی، مقدار پرولین در مراحل نموی مختلف روند افزایشی و رطوبت نسبی دارای روند کاهشی بود به طوری که این کاهش در میزان RWC با کنترل، در سطح %1 اختلاف معنی داری را نشان داد. هدف از این تحقیق، شناسایی بیوانفورماتیکی و بررسی الگوی بیان ژن های انتخابی ABC transporter تحت تنش خشکی و شوری در سیب زمینی بود.

    کلیدواژگان: بیان ژن، بیوانفورماتیک، تنش های غیرزیستی، استولون سیب زمینی، ATP-binding cassette (ABC) transporter
  • امین سهندی خلیفه کندی، فاطمه دهقان نیری* صفحات 47-57

    بیماری های تنفسی و التهاب ریوی از شایع ترین بیماری هایی است که بیش از 50 درصد مردم جهان را درگیر می کند. تاکنون داروهای مختلفی در زمینه پیشگیری و درمان این بیماری ها توسعه یافته است. پپتید rT1، متعلق به گیاه دارویی چای ترش با طول 27 اسیدآمینه دارای خاصیت مهارکنندگی نوتروفیل الاستاز انسانی و پتانسیل بالقوه دارویی در زمینه پیشگیری و درمان بیماری های التهابی ریه است. باتوجه به ارزش اقتصادی بالای ترکیبات با خاصیت مهارکنندگی نوتروفیل الاستاز، در این پژوهش برای اولین بار با هدف بیان این پپتید در گیاهان، همسانه سازی و ساخت وکتور بیانی نوترکیب pBI121-rT1 انجام شد. باتوجه به نبودن توالی ژنی این پپتید در پایگاه های داده، ابتدا توالی ژنی مناسب آن براساس ترجیح کدونی گیاه توتون، وکتورهای بکار برده شده در پژوهش، ساختار و پایداری رونوشت حاصل از آن و خصوصیات پروتیین تولید شده از آن طراحی و سنتز شد. شاخص سازگاری کدونی برای توالی طراحی شده برابر با 92/0 و فراوانی GC 32/42 درصد محاسبه شد. پایداری پپتید طراحی شده در سلول های انسانی نسبت به پپتید اصلی 25 برابر افزایش یافت و شاخص ناپایداری برای پپتید طراحی شده برابر 90/20 محاسبه شد. به منظور همسانه سازی، توالی سنتز شده به وسیله واکنش PCR تکثیر و در وکتور pMCS5 همسانه سازی شد. سپس با هدف بیان این پپتید در گیاهان، زیرهمسانه سازی توالی طراحی شده، در وکتور بیانی pBI121 تحت پروموترCaMV 35S  انجام شد.

    کلیدواژگان: چای ترش، پپتید rT1، مهارکننده نوتروفیل الاستاز، التهاب تنفسی، pBI121-rT1
  • جمشید عظیمیان، امین آزادی*، اسلام مجیدی هروان، محمدرضا بختیاری زاده، رضا عزیزی نژاد صفحات 58-67

    تنش شوری یکی از محدودکننده ترین عوامل غیرزنده در تولید گندم می باشد. به منظور فایق آمدن بر این مشکل، شناخت نحوه پاسخ و عمل ژن ها در تنش می تواند اطلاعات مفیدی برای اصلاح گیاهان در جهت تحمل تنش های محیطی فراهم آورد. پژوهش حاضر با هدف شناسایی ژن هایی با الگوی بیان متفاوت بین دو حالت (نرمال و تحت تنش شوری) در گندم نان(Triticum aestivum) انجام شد. بررسی الگوی بیانی ژن های pyrroline-5-carboxylate synthetase, serine-threonine protein kinase و ژنAldehyde dehydrogenase family 3 member I1, chloroplastic-like  نشان داد پس از اعمال تنش میزان بیان نسبی این ژن ها نسبت به نمونه ی شاهد افزایش بیش تری داشت و بیان ژن هایProline dehydrogenase 2, mitochondrial like ،Putative calcium binding protein CML29 و GDSL esterase/lipase At2g40250-like نسبت به نمونه شاهد کاهش داشت. محتوی پرولین و بیان ژن های کلیدی درگیر در بیوسنتز پرولین در شرایط تنش نسبت به شرایط کنترل تغییرات قابل توجهی را نشان داد. تنش شوری سبب القاء بیان ژن P5CS و افزایش سطح پرولین شد که می تواند بیانگر نقش مهم ژن pyrroline-5-carboxylate synthetase جهت انتقال به گیاهان حساس به منظور افزایش تحمل به شوری در آن ها باشد.

    کلیدواژگان: گندم نان، تنش شوری، آنالیز ریل تایم PCR، پرولین
  • مهدی معتمدی، کامبیز عزیزپور*، وحید سرابی، رعنا ولیزاده کامران صفحات 68-81

    با وجود اثرات منفی شوری بر گیاهان، به دلیل محدودیت سطح زیر کشت، کاشت انواع گیاهان در اراضی شور اجتناب ناپذیر است. در این میان بامیه از جمله گیاهانی است که مطالعات اندکی درخصوص عکس العمل آن به سطوح مختلف نمک صورت گرفته است، فلذا به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف شوری بر بامیه (Abelmoschus esculentus Moench)، آزمایشی بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با پنج تیمار شامل غلظت های صفر، 50، 100، 150 و 200 میلی مولار نمک کلرید سدیم در سه تکرار، در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، به اجرا درآمد. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که با افزایش سطوح شوری، نسبت پتاسیم به سدیم، میزان کلروفیلa، محتوای نسبی آب برگ، وزن خشک بوته، تعداد میوه در بوته، وزن میوه در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن دانه در بوته و وزن هزار دانه کاهش یافت ولی بر درصد سدیم و میزان پرولین برگ افزوده شد. در طی آزمایش، بوته های تیمار 200 میلی مولار مدتی بعد از اعمال تنش شوری از بین رفتند ولی بوته های سایر تیمار ها توانستند با تداوم رشد، تولید محصول نمایند. حفظ درصد پتاسیم در سطح بالا، کاهش کم در میزان کلروفیل و عدم تغییر محسوس در محتوای نسبی آب برگ را می توان از عوامل موثر در ادامه رشد گیاه، سنتز ماده خشک و تولید میوه در غلظت های مختلف نمک عنوان نمود. اگرچه از نظر تعداد میوه در بوته، تفاوت چندانی بین سطوح مختلف شوری با شاهد وجود نداشت، ولی در غلظت های بالای نمک، علی الخصوص 150 میلی مولار، افت معنی داری در وزن میوه در بوته به ثبت رسید، که می تواند عامل مهم تاثیر گذار بر عملکرد اقتصادی گیاه در محیط های شور با هدایت الکتریکی بالاتر از ds/m 10 باشد.

    کلیدواژگان: بامیه، تنش شوری، تنظیم اسمزی، رشد، عملکرد
  • آزاده محسنی، محمد فارسی*، علیرضا سیفی صفحات 82-92

    اتوفاژی یکی از پاسخ های دفاعی در موجودات مختلف در شرایط تنش و غیرتنش است. در اتوفاژی، ترکیبات و اندامک های آسیب دیده درون وزیکول دو غشایی به نام اتوفاگوزوم قرار می گیرند و به سمت واکویل هدایت می شوند تا توسط آنزیم های هیدرولیتیکی واکویل تخریب و به مواد اولیه تجزیه شوند. پروتیین ATG8 مشخصه مسیر اتوفاژی است که در شکل گیری اتوفاگوزوم و قرارگیری محموله های هدف برای تخریب شدن درون اتوفاگوزوم نقش دارد. در مسیر اتوفاژی انتخابی، حضور پذیرنده محموله برای قرارگیری محموله درون اتوفاگوزوم نقش مهمی ایفا می کند. پذیرنده ها دارای موتیف اتصال به ATG8 به نام AIM یا LIR هستند که می توانند با دمین LDS که جایگاه اتصال AIM/LIR درATG8 است، میانکنش دهند. هرگونه تغییر در جایگاه LDS و یا موتیف AIM، سبب برهم خوردن میانکنش ATG8 و پذیرنده می شود. در تحقیق حاضر، گیاه Marchantia polymorpha با ATG8B جهش یافته در جایگاه LDS از طریق جهش هدفمند در محل، ایجاد شدند تا برای مطالعات آتی برای شناسایی پذیرنده های احتمالی مورد استفاده قرار گیرند. بدین منظور از طریق بلاست پروتیینی، توالی پروتیین ATG8B در گیاه مارکانتیا در پایگاه اطلاعاتی Marchantia.info شناسایی شد. از طریق هم ردیفی پروتیین های ATG8A از گیاه آرابیدوپسیس با ATG8B گیاه مارکانتیا، اسیدآمینه هایی که در تاخوردگی ATG8 و شکل گیری جایگاه LDS نقش دارند، شناسایی شدند. دو آمینواسید لیزین 51 و آرژنین 70، جداگانه با روش جهش هدفمند در محل با آمینواسید آلانین جایگزین شدند. سپس پروتیین فلورسنت GFP با کمک فناوری گرین گیت به پروتیین جهش یافته ATG8B اتصال یافت. به منظور حفظ شرایط یکسان با گیاهان حاوی ژن ATG8B وحشی موجود در آزمایشگاه، با طراحی آغازگرهای سازگار با گیت وی، پروتیین های جهش یافته درون سازه بیانی pMpGWB303 وارد و پس از انتقال به اگروباکتری سویه GWB303+pSOUP به گیاه انتقال داده شد. بررسی گیاهان تراریخته در آزمایشات وسترن بلات نشان داد که تنها فرم تغییر یافته لیزین به آدنین قابلیت بیان شدن و تشکیل پروتیین پایدار را دارد، در حالیکه با تغییر آرژنین به آلانین، پروتیین پایداری خود را از دست داده و قابلیت بیان ندارد.

    کلیدواژگان: اتوفاژی، گرین گیت، گیت وی، AIM و LDS
  • اعظم رحیمی چگنی، فواد فاتحی*، آسا ابراهیمی، محمود ملکی صفحات 93-107

    شوری خاک به عنوان یکی از مهم ترین مشکلات کشاورزی، علاوه بر اثر منفی بر تولید محصولات، منجر به عدم تعادل هورمونی گیاه و کاهش رشد می شود. ریزوباکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) شامل طیفی از سویه های باکتری از گروه های مختلف است که در ریشه گیاهان و ریزوسفر زندگی می کنند و با ایجاد تغییرات پیچیده در رشد و نمو گیاهان، می توانند مقاومت به تنش را افزایش دهند. PGPR با تغییر در سوخت و ساز گیاه، سیگنالینگ و هومیوستازی هورمون همراه است. در این پژوهش اثر دو سویه باسیلوس تولید کننده اکسین بر صفات رویشی و بیان نسبی ژنARF15  در دو ژنوتیپ نخود (Cicer arietinum) (MCC77 وMCC68) تحت تنش شوری 50 و 100 میلی مولار کلرید سدیم در شرایط گلخانه مورد ارزیابی قرار گرفت. تعداد شاخه های فرعی ژنوتیپ MCC68 در تلقیح سویه ها با غلظت 5/1،0 در شرایط 50 میلی مولار کلرید سدیم افزایش معنی دار نشان داد. در تلقیح Bacillus cereus ، (FZB42) Bacillus amyloliquefaciens با غلظت 5/0، 1 بر وزن تر ریشه MCC77 افزایش معنی دار مشاهده شد. FZB42 در غلظت 1 موجب افزایش معنی دار 20/28 درصد ارتفاع گیاهان MCC77 در سطح 100 میلی مولار کلرید سدیم شد. همچنین، بیان نسبی ژن ARF15 ژنوتیپ  MCC68در تیمار تلقیح شده با Bacillus sp.  در غلظت 5/0 و 50 میلی مولار کلرید سدیم، افزایش 9 برابری نشان داد. هر دو سویه FZB42 و B. cereus بر صفات رویشی ژنوتیپ های نخود MCC68 و MCC77 تاثیر گذاشتند که بیانگر نقش PGPR در افزایش تامین متابولیت های آنزیمی و غیرآنزیمی و بیان ژن های گیاه در پاسخ به تنش های غیرزنده است.

    کلیدواژگان: باسیلوس، شوری، ژن ARF15، نخود
  • عباس سعیدی*، زهره حاجی برات، محمدرضا غفاری صفحات 108-120

    گیاهان از راهبردهای مختلفی برای مقابله با تنش های غیر زیستی استفاده می کنند که وابسته به گونه و رشد گیاه متفاوت است. یکی از این راهکارها افزایش انتقال مجدد کربوهیدرات های محلول در آب ساقه تحت تنش است که می تواند به عنوان منابع مهم کربنی برای پر کردن دانه در برابر تنش خشکی باشند. تنش خشکی یکی از مهمترین تنش های غیرزیستی است که عملکرد محصولات کشاورزی را تحت تاثیر قرار می دهد. علاوه بر این، تنش خشکی به عنوان یکی از عوامل محدود کننده اصلی در فرایند رشد گیاه بوده، همچنین می تواند مانع تنفس ، فتوسنتز و باز و بسته شدن روزنه گیاه شود و در نتیجه، بر رشد و سوخت و ساز فیزیولوژیکی گیاه تاثیر گذارد. گیاهان ساز و کارهای پاسخ به خشکی مانند تغییرات مورفولوژیکی و ساختاری و همچنین بیان ژن های مقاوم به خشکی ، سنتز هورمون ها و مواد تنظیم کننده اسمزی را برای کاهش تنش خشکی فعال می کنند. خشکی باعث تسریع در پیری برگ غلات شده که شامل تغییرات بیان هزاران ژن بوده و در نهایت بر میزان پروتیین دانه و عملکرد دانه و کارایی استفاده از نیتروژن تاثیر میگذارد. همچنین تحت این تنش، نیتروژن موجود در خاک قابل دسترس نبوده و باعث شروع و تسریع در روند پیری برگ ها می شود. پیری به شدت تحت تاثیر هورمون های گیاهی و عوامل محیطی شامل در دسترس بودن نیتروژن می باشد . در شرایط تنش خشکی، کاهش جذب نیتروژن می تواند باعث جابجایی مجدد نیتروژن از برگ و ساقه به دانه شود و در نهایت منجر به پیری برگ شود. در این مقاله نشان داده شد که ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز فروکتان، در تجزیه کلروپلاست، در تجزیه پروتیین (پروتیازها) و فاکتورهای رونویسی (NAC، WRKY) در روند پیری سلول افزایش بیان نشان می دهند.

    کلیدواژگان: کربوهیدرات محلول، فروکتان، خشکی، پرشدن دانه
  • حمیده بخشایشان، جعفر رازقی*، سمانه رشتبری، غلامرضا دهقان، نادر شیبانی صفحات 121-142

    همه گیریCOVID-19  به یک وضعیت اضطراری جدی تبدیل شده است و در حال حاضر یک نگرانی جهانی برای انسان ها در سراسر جهان می باشد. عدم مدیریت و کنترل به موقع این بیماری می تواند منجر به یک فاجعه انسانی گردد. بر این اساس، مداخلات درمانی مختلفی برای درمان COVID-19  در سراسر جهان انجام می گیرد. استفاده از داروهای گیاهی یکی از گزینه های درمانی پیشنهادی در چین و بسیاری از کشورهای دیگر است. همولوژی بالای ژنوم این ویروس با SARS و وجود شواهد قطعی از کاربردهای گیاهی در درمان و پیشگیری از SARS امیدوارکننده می باشد. این مقاله بر روی استفاده از داروهای گیاهی با کاربرد بالقوه برای درمان COVID-19 و ارزیابی اثرات بازدارنده این ترکیبات بر پروتیین های حیاتی کروناویروس با شبیه سازی داکینگ مولکولی تمرکز دارد. همچنین فرصتی برای آشکار کردن کاربرد آنزیم های مصنوعی برای درمان COVID-19 فراهم می شود. استفاده از آنزیم های مصنوعی برای درمان COVID-19 برای اولین بار در این مطالعه پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی اتصال مولکولی نشان داد که Glycyrrhetinic acid اثر مهاری چشمگیری بر روی همه پروتیین های مورد مطالعه دارد. علاوه بر این، گروه های کربونیل به عنوان گروه های عاملی کلیدی در برهمکنش های لیگاند-پروتیین شناسایی شدند. با توجه به این امر می توان از این گروه های عاملی برای طراحی آنزیم های مصنوعی در درمان COVID-19 استفاده نمود.

    کلیدواژگان: اتصال مولکولی، سارس کووید 2، آنزیم های مصنوعی، داروهای گیاهی آللوپاتی، گلیسیرتینیک اسید
  • آزاده شوشتری*، بهزاد قره یاضی صفحات 143-156

    تدوین قانون ملی ایمنی زیستی در سال 1384 با پیوستن به پروتکل ایمنی زیستی کارتاهنا در دستور کار دولت وقت قرار گرفت و در نهایت در سال 1388 به تصویب مجلس شورای اسلامی رسید. مطابق این قانون، شورایی فرابخشی به عنوان هماهنگ کننده سیاست ها و چندین دستگاه به عنوان مجری تکالیف و تحقق اهداف مندرج مکلف شدند. با این حال در عرصه عمل سازمان های دیگری نیز به تناسب قدرت خود در حوزه ایمنی زیستی نقش آفرین بوده و در عمل نقشه سازمانی متفاوت از قانون ایجاد کرده اند. در این مقاله تلاش می شود، علاوه بر ترسیم نقشه نهادهای نقش آفرین حوزه ایمنی زیستی، عملکرد هر دستگاه نیز ارزیابی شود. این پژوهش با اتکا به روش کیفی تدوین شده است؛ به عبارتی داده های پژوهش به شیوه مصاحبه نیمه ساختار یافته با افراد مطلع جمع آوری و محتوای مکتوب مصاحبه ها با استفاده از نرم افزار اطلس تی آی کدگذاری و تحلیل شده است. یافته ها نشان می دهد در میان سازمان های مجری، کارنامه وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی تا حدودی مطابق وظایف قانونی بوده؛ اما عملکرد وزارت جهاد کشاورزی و سازمان حفاظت محیط زیست به علت اعمال سلایق مدیریتی، عدم پایبندی به قانون، مداخله دستگاه های امنیتی و فشارهای رسانه ای مورد انتقاد واقع شده است. سازمان هایی بدون مدخلیت قانونی مانند سازمان صداوسیما و سازمان پدافند غیرعامل نیز در روند اجرا و تحقق اهداف قانون موثر بوده اند.

    کلیدواژگان: ارزیابی سیاست، مهندسی ژنتیک، قانون ایمنی زیستی، محصولات تراریخته
  • سمیرا کهک*، بهزاد قره یاضی، حبیب الله سمیع زاده لاهیجی، مطهره محسن پور صفحات 157-170

    سیس ژنسیس و اینتراژنسیس به فناوری های انتقال ژن های مفید از گونه های قابل تلاقی با استفاده از روش مهندسی ژنتیک اطلاق می شود. این دو فناوری جهت پاسخ گویی به ملاحظات ابراز شده در مورد ترانس ژنسیس توسعه یافته و در مقایسه با ترانس ژنسیس محدودیت هایی برای خود قایل شده اند. در این دو فناوری نمی توان از گونه های غیرخویشاوند که تلاقی آن ها در طبیعت نادر است، ژنی به موجود گیرنده منتقل کرد. سیس ژنسیس و اینتراژنسیس از جنبه هایی مانند حذف اینترون ها و الحاق پیشبر و پایانبر از ژن های دیگر، با یکدیگر متفاوت هستند. تقبل محدودیت های این دو فناوری در مقایسه با ترانس ژنسیس، به امید معافیت از مقررات سخت گیرانه مرسوم ایمنی زیستی انجام گرفته است. موضوع ارزیابی های کاهش یافته در مورد این فناوری ها در کشورهای مختلف به بحث گذاشته شده و برخی آن را پذیرفته و برخی نیز به دلایلی آن را رد کرده اند. با توجه به اینکه تعریف موجودات تغییریافته ژنتیکی حاصل از سیس ژنسیس و اینتراژنسیس همانند ترانس ژنسیس در تطابق کامل با تعریف ارایه شده در پروتکل ایمنی زیستی کارتاهنا است، مستثنی شدن محصولات این فناوری ها در سطح بین المللی و در تبادلات تجاری بین کشورها نمی تواند موضوعیت داشته باشد. از سوی دیگر مطالعات متعددی نشان داده اند که امکان انتقال ژن از گونه های دور در طبیعت وجود دارد و با توجه به اینکه ملاحظات ابراز شده متعدد دیگری در مورد موجودات سیس ژنیک و اینتراژنیک همچنان باقی مانده اند، مستثنی کردن این محصولات از ضوابط ایمنی زیستی بعید به نظر می رسد. جایگزینی آن ها به جای ترانس ژنسیس نه تنها مفید فایده نخواهد بود، بلکه از مزایای ترانس ژنسیس چشم پوشی می کنند.

    کلیدواژگان: ایمنی زیستی، سیس ژنسیس، اینتراژنسیس، ترانس ژنسیس، مهندسی ژنتیک
|
  • Fatemeh Saleh, Farzaneh Hosseini*, Farnaz Kheirandish, Fatemeh Yazdian Pages 1-10

    Introducing an effective antibacterial agent is very important in controlling pathogenic and antibiotic-resistant bacterial strains. Recent advances in nanotechnology, especially the ability to fabricate biological nanoparticles, have led to the development of a wide range of antimicrobial agents. Therefore, the aim of this study is to investigate the antibacterial properties of ZnO nanoparticles (NPs) in inhibiting resistant strains of Acinetobacter baumannii. Ten samples of Acinetobacter were collected from clinical centers of Khorramabad city in 2020 and were identified based on biochemical tests. After treatment of MDR strains with sub-minimum inhibitory concentration (MIC) of ZnO NPs, the expression level of efflux pump genes (AdeA, AdeC) was evaluated using real-time PCR. After applying the effect of ZnO NPs on AdeA gene, 80% of the samples showed reduced expression. 20% of the sample also had incremental expression. Also in AdeC gene, 40% of the samples showed reduced expression after the effect of ZnO NPs. 60% of the samples also had incremental expression. According to the results, the optimal inhibitory effect of biosynthesized ZnO NPs on the expression of AdeA and AdC genes, which play an important role in drug resistance of the Acinetobacter species, was evident. On the other hand, due to the increased expression in 60% of the samples for the AdeC gene, the possibility of mutations in the regulatory genes was raised. It seems that ZnO NPs can be used as a pharmaceutical candidate in the pharmaceutical industry in the future.

    Keywords: Efflux pumps, Multiple drug resistance, Nanoparticle, Zinc Oxide
  • Parham Niksiar, Sanaz Ramezanpour*, Mohammad Hossein Azimi, Hasan Soltanloo Pages 11-22

    Chrysanthemums (Chrysanthemum morifolium) are an important ornamental plants in Iran and the world with a high commercial value. Among different doses of gamma irradiation, the irradiation at 40 Gy by a Cobalt-60 source to four-week-old seedlings of a purple commercial cultivar of chrysanthemum, i.e. ‘Rambla’ produced three mutants with dark purple, pale purple, and Indian red colors. To explore the effect of variations in the expression levels of the structural genes involved in the anthocyanin biosynthesis pathway on the color of the mutants, the RNA of the mutants and control plants was extracted from the petals of the M1V3 generation and studied by the RT-qPCR method. The significant changes in the relative expression levels of F3'H, DFR, ANS, and 3GT in the mutants versus the control showed the role of these genes in the petal color change. The total anthocyanin content had significant correlation with the relative expression levels of DFR, ANS, and 3GT. Stepwise regression for the total anthocyanin content as the dependent variable and the relative expression level of the structural genes involved in the anthocyanin biosynthesis pathway as independent variables showed that 3GT had the strongest impact on dependent variable. F3'H relative expression caused significant changes in the mutants versus the control and it was introduced as an appropriate key gene for genetic manipulations to create color diversity in chrysanthemums.

    Keywords: anthocyanin, chrysanthemum, gamma irradiation, mutant, structural genes
  • Bahareh Pourfarid, Karim Sorkheh*, Pedro Martinez-Gomez Pages 23-46

    ABC transporters (ATP-binding cassettes) are among the largest gene families found in the three domains of bacteria, eubacteria, and eukaryotes. Most known ABC proteins are ATP-dependent, and membrane transporter and transport a wide range of molecules. These carriers play an important role in various biological processes. Since no comprehensive study has been performed on the identifying of ABC transporters in the potato plant, in this study, by searching the NCBI database and screening the identified genes, 228 ABC transporter genes were finally identified. Analysis of gene ontology (GO) showed that about 53% of ABC transporters in biological processes are responsible for transporting materials. In the analysis of molecular function and cell content, it was found that 32% are ATP-binding and 43% of them are inner membrane actuators, respectively. Also, the Cis elements in the promoter of ABC transporter genes was investigated, which finally identified 13 elements in drought stress and three elements in salinity stress. Finally, the expression pattern of eight selected ABC transporter genes under drought and salinity stresses was investigated using qPCR method. The results showed the effect of the studied genes under stress. StABC-050, StABC-084 and StABC-124 genes in drought stress and StABC-084 and StABC-001 genes had high expression in salinity stress. Then, to ensure the application of the applied stresses, the amount of proline and RWC and Na+/K+ were measured. According to the results, with increasing drought stress, the amount of proline in different developmental stages increased and RWC decreased, so that this decrease showed a significant difference at the level of 1%. The aim of this study was to identify and evaluate the expression pattern of selected ABC transporter genes under drought and salinity stresses in potato.

    Keywords: gene expression, Bioinformatics, Abiotic stresses, Stolon Potato, ATP-binding cassette (ABC) transporter
  • Amin Sahandi Khalifeh-Kandy, Fatemeh Dehghan Nayeri* Pages 47-57

    Respiratory diseases and pneumonia are among the most common diseases affecting more than 50% of the world's population. Various drugs have been developed to prevent and treat these diseases. rT1 peptide is a plant peptide isolated from the medicinal plant of Hibiscus sabdariffa. This 27-amino-acid peptide with inhibitory properties of human neutrophil elastase has been shown to have drug potential in the prevention and treatment of inflammatory lung diseases. Due to the high economic value of the compounds with neutrophil elastase inhibitory properties, in this study, for the first time, recombinant expression vector pBI121-rT1 was constructed with the aim of expressing rT1 peptide in plants. Because of the lack of rT1 gene sequence in databases, first, its appropriate gene sequence was designed and synthesized based on the Nicotiana tubaccum codon usage, the vectors used in this research, the structure and stability of its transcript and characteristics of the produced protein. For the designed sequence, the Codon Adaptation Index (CAI) and the GC frequency were 0.92 and 42.32%, respectively. In comparison to the main peptide, the stability of the designed peptide in human cells increased 25 times and its instability index calculated to be 20.90. Following amplification of the synthesized sequence by PCR reaction, it was cloned into pMCS5 vector. In order to express in plant-based systems, sub-cloning was performed in the expression vector pBI121 under the CaMV 35S promoter.

    Keywords: Hibiscus sabdariffa, rT1 peptide, neutrophil elastase inhibitor, respiratory inflammation, pBI121-rT1
  • Jamshid Azimian, Amin Azadi*, Eslam Majidi Hervan, Mohammad Reza Bakhtiarizadeh, Reza Azizinezhad Pages 58-67

    Salinity is one of the most determinative abiotic stresses in wheat cultivation. In order to overcome this concern, understanding how genes respond and act under stress conditions can provide useful information for plant breeding to withstand environmental stresses. The aim of this study was to identify genes with significant differences between two normal and stress conditions in bread wheat (Triticum aestivum). Gene expression patterns of pyrroline-5-carboxylate synthetase, serine-threonine protein kinase and Aldehyde dehydrogenase family 3 member I1, chloroplastic-like showed that: under salt stress, the genes expression levels have increased while the expression of Proline dehydrogenase 2, mitochondrial like, Putative calcium binding protein CML29 and GDSL_esterase / lipase_At2g40250-like genes decreased compared to control. Proline content and expression of key genes involved in proline biosynthesis under stress conditions showed significant changes in comparison with control conditions. Salinity stress induced P5CS expression and increased proline levels, which could indicate the crucial role of pyrroline-5-carboxylate synthetase as valuable gene transfer from stress tolerant to sensitive plant to increase plant tolerance under salinity.

    Keywords: Bread wheat, Salinity stress, Real-time PCR analysis, Proline
  • Mahdi Motamedi, Kambiz Azizpour*, Vahid Sarabi, Rana Valizade Kamran Pages 68-81

    Despite the negative effects of salinity on plants, due to the limited area under cultivation, planting a variety of plants in saline lands is inevitable. Among them, okra is one of the plants that few studies have been done on its response to different levels of salt. Therefore, in order to study the effect of salinity levels on Okra (Abelmoschus esculentus Moench), an experiment was designed based on a randomized complete block design with five treatments including concentration of 0, 50, 100, 150 and 200 mM sodium chloride in three replications at the greenhouse of the faculty of agriculture, Shahid Madani University of Azarbaijan. The results showed that by increasing salinity levels, potassium to sodium ratio, chlorophyll a, relative water content, plant dry weight, number of fruits per plant, fruit weight per plant, number of seeds per plant, seeds weight per plant and 1000 grains weight have decreased but amount of sodium and proline have increased. During the experiment, the plants under 200 mM treatment have died shortly after salinization, but plants under other treatments survived until the end of the experiment and produced the yield. Maintaining high potassium content, low reduction in chlorophyll content and no noticeable change in relative water content were factors that led to continuance of plant growth, dry matter and fruit production at different salt concentrations. Although in terms of number of fruits per plant, there was no significant difference between salinity levels and the control, but a significant decrease in fruit weight per plant was recorded at high salt concentrations, especially under 150 mM, which can be an important factor affecting economic yield of okra in saline environments with EC higher than 10 ds/m.

    Keywords: Growth, Okra, Osmoregulation, Salt stress, Yield
  • Azadeh Mohseni, Mohammad Farsi*, Alireza Seifi Pages 82-92

    Autophagy is one of the defensive response pathways under stress and non-stress conditions in different organisms. In autophagy, damaged compounds and organelles are sealed into double-membrane vesicles as an autophagosome. Autophagosome has been directed to the vacuole to be degraded by hydrolytic enzymes into initial substances. ATG8 proteins are the hallmark of this pathway. These proteins are involved in autophagosome formation and target cargo location inside the autophagosome. In selective autophagy, cargo receptors play an important role in trapping the cargo inside the autophagosome. There is the ATG8 binding motif called AIM or LIR in Cargo receptors. This motif makes able the cargo receptors interact with LDS, LIR docking site in ATG8. Any modification in the AIM motif or LDS could abolish the interaction between ATG8 and cargo receptors. In this study, ATG8B mutant in LDS has been generated in Marchantia polymorpha for future studies to identify the possible cargo receptors. In this order, the protein sequence of ATG8B has been identified in the marchntia.info database. Aligning ATG8A from Arabidopsis with ATG8B from Marchantia leads to identifying the residues involving in ATG8B folding and LDS formation. Two residues, Lysin 51 and Arginine 70, have been replaced with Alanine residue by site-directed mutagenesis. The GreenGate has been used for fusing the GFP to ATG8B mutant fragments. To consider the same condition with wild-type ATG8B lines presented in the lab, by using the Gateway adapted primers, ATG8B-LDS mutant has been cloned in the expression vector, pMpGWB303. After transforming to Agrobacterium GWB303+pSOUP strain, it has been transformed to the plants. Analyzing the transformed plants in western blot experiments has shown that the only form of modification that can express and fold as a stable protein is Lysine to Alanine modification, however, in the proteins with the mutation of Arginine to Alanine, protein is not stable, and it cannot be expressed.

    Keywords: AIM, Autophagy, Gateway, GreenGate, and LDS
  • Azam Rahimi Chegeni, Foad Fatehi*, Asa Ebrahimi, Mahmood Maleki Pages 93-107

    Soil salinity is one of the most crucial agricultural problems that in addition to having negative effects on crop production, causes hormonal imbalance and growth reduction in the plant. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are a range of bacterial strains from different groups that live in plant roots and rhizospheres and can cause the plants to withstand stress by causing complex alterations in their growth and development. PGPR alters plant metabolism, signaling, and hormone homeostasis. The present study aimed to evaluate the effect of two auxin-producing Bacillus strains on vegetative traits and the relative expression of the ARF15 gene of two genotypes of chickpea (Cicer arietinum) (MCC77 and MCC68) under salinity stress of 50 and 100 mM sodium chloride in greenhouse conditions. The number of sub-branches of MCC68 has been significantly increased in the inoculation of strains at the concentrations of 0.5 and 1 in the presence of 50 mM sodium chloride. Moreover, the inoculation of Bacillus amyloliquefaciens (FZB42) and Bacillus. cereus at a concentration of 0.5 and 1 led to a significant increase in the fresh weight of MCC77 root. In addition, FZB42 at the concentration of 1 caused a significant increase (28.20%) in the height of MCC77 plants in the presence of 100 mM sodium chloride. In the inoculation of Bacillus sp. at the concentration of 0.5 and the presence of 50 mM sodium chloride, the relative expression of the ARF15 gene of MCC68 genotype showed a 9-fold increase. Both FZB42 and B. cereus strains affected the vegetative traits of MCC68 and MCC77 genotypes, which indicated the role of PGPR in increasing the supply of enzymatic and non-enzymatic metabolites, and the expression of plant genes in response to abiotic stresses.

    Keywords: ARF15 gene, Bacillus, Chickpea, Salinity
  • Abbas Saidi*, Zohreh Hajibarat, Mohammad Reza Ghaffari Pages 108-120

    Plants utilize different strategies to combat abiotic stress, depending on the species and growth stage. One of these strategies is to increase the remobilization of water-soluble carbohydrates (WSC) under stress, which can be important sources of carbon to fill the grain in response to drought stress. Drought is one of the most important abiotic stresses affecting yield of agricultural products. In addition, drought stress is one of the main limiting factors in plant growth, it can also prevent respiration, photosynthesis and opening and closing of plant stomata. As a result, it affects the growth and physiological metabolism of the plant. In response to drought stress, plants activate drought response mechanisms such as morphological and structural changes as well as the expression of responsive-drought genes, the synthesis of hormones and osmotic regulators to reduce drought stress. Drought initiates the senescence of cereal leaves, including changes in the expression of thousands of genes that ultimately affect grain protein content, grain yield, and nitrogen utilization efficiency. Also, under drought stress, soil nitrogen availability is reduced causing initiation and acceleration of the leaves senescence. Leaf senescence is strongly influenced by plant hormones and environmental factors including the availability of nitrogen. During maturity or drought stress, reduced nitrogen uptake can cause nitrogen to be redistributed from leaves and stems to seeds, eventually leading to leaf senescence. Under these conditions, genes involved in the fructan biosynthesis pathway and in chloroplast degradation and proteases show increased expression. For example, genes involved in protein degradation (proteases) and transcription factors (NAC, WRKY) are expressed in the process of cells senescence. In this paper, it was shown that the genes involved in the fructan biosynthesis pathway, chloroplast degradation, protein degradation (proteases), and transcription factors (NAC, WRKY) during the aging process show increased expression.

    Keywords: soluble carbohydrates, fructan biosynthesis, Drought, grain filling
  • Hamideh Bakhshayeshan-Agdam, Jafar Razeghi*, Samaneh Rashtbari, Gholamreza Dehgan, Nader Sheibani Pages 121-142

    The COVID-19 outbreak has turned into a serious pandemic emergency, and presently is a global concern for humans worldwide. Lack of timely management and control of this disease could lead to a human catastrophe. Accordingly, various therapeutic interventions are being conducted for the COVID-19 remedy worldwide. The use of herbal medicine is one of the proposed remedy options in China and many other countries. The high homology of this viral genome with SARS (80%), and the presence of conclusive evidence of herbal medicine applications in the treatment and prevention of SARS are promising. This article focuses on the use of herbal medicine with potential application for COVID-19 remedy, and assessments of the inhibitory effects of these compounds on vital coronavirus proteins with molecular docking simulations. We also provide an opportunity to reveal the application of artificial enzymes for COVID-19 treatment. The use of artificial enzymes for the COVID-19 remedy is proposed for the first time in this study. Our molecular docking simulation results demonstrated that Glycyrrhetinic acid has an impressive inhibitory effect on all studied coronavirus proteins. Furthermore, carbonyl groups were identified as the key functional groups in the ligand-protein interactions. These can be subjected to the artificial enzyme designing for the COVID-19 remedy.

    Keywords: Molecular docking, SARS-CoV-2, Artificial enzymes, Herbal medicines Allelopathy, Glycyrrhetinic acid
  • Azadeh Shooshtari*, Behzad Ghareyazie Pages 143-156

    The National Biosafety Law was approved by the Islamic Consultative Assembly (the Parliament) and entered into force in 2009. According to the law, the National Biosafety Committee was established and tasked with the coordination of policies and harmonization of national competent authorities identified in the Law. However, other organizations with no legal involvement according to the Biosafety Law have played a more significant role; mostly in the prevention of the implementation of the Law. Therefore, in practice, the players and organizational chart were different from what has been approved by the parliament. We attempt to create a real map of the institutions playing role in the implementation of the National Biosafety Law. Besides, we evaluate the performance of National competent authorities listed in the Law. This research has been conducted based on the framework of political evaluation and qualitative research method. Data were collected through semi-structured interviews with stakeholders and authorities as well as the scientific Society members in the field including University Professors. Complementary data was collected through a structured literature review and content analysis of all related laws and regulations. The collected data was analyzed using Atlas TI software. The findings show that among the competent authorities, it was only the “Ministry of Health and Medical Education” (MHME) that was able to fulfill its duties to the “acceptable” level. MHME performance in implementing the law can be characterized by two main features: 1) dissociation from ideological evaluation and adhering to the text of the law and scientific evaluation, and 2) not accepting illegal pressures exerted by pressure groups including a couple of the security organizations and related media. But the performance of the Ministry of Agriculture and the Environmental Protection Organization has been criticized in particular by the scientific society members. The Ministry of Agriculture and the Environmental Protection Organization has reportedly failed to carry out their legal duties, mainly due to the ideological stand of the authorities, their position, non-compliance with the law, and obedience to the illegal demands of an unauthorized organization and media under their control.

    Keywords: Policy evaluation, Genetic engineering, Biosafety law, Transgenic products
  • Samira Kahak*, Behzad Ghareyazie, Habibolah Samizadeh Lahiji, Motahareh Mohsenpour Pages 157-170

    Using genetic engineering for gene transformation through crossable species is known as Cisgenesis and Intragenesis. These two technologies have been developed to respond to the considerations expressed in relation to Transgenesis. These technologies have technical limitations compared with Transgenesis. In these technologies, it is not possible to transfer a gene to the recipient organism from species that their crosses are rare in nature. Cisgenesis and intragenesis are different in some aspects such as the removal of introns and the selection of promoters and terminators from other genes. These restrictions have been met in comparison to transgenesis, in the hope of exempting from biosafety regulations. The issue of reduced biosafety evaluations of these technologies has been debated in various countries. Some countries accepting the reduced biosafety evaluations and others rejecting it for some reasons. Considering that definition of Living Modified Organisms (LMOs) produced in Cisgenesis and Intragenesis such as transgenesis is in full compliance with the definition of LMOs in Cartagena Biosafety Protocol, products of these technologies would not be exempted from Biosafety regulations in international level. In addition, several studies have shown that gene transfer from distant species is possible in nature, and also some other concerns remained unanswered, exempting these products from biosafety regulations is not advisable.

    Keywords: Biosafety, Cisgenesis, Intragenesis, Transgenesis, Genetic Engineering