فهرست مطالب

تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران - سال بیست و نهم شماره 2 (پیاپی 58، پاییز و زمستان 1400)

نشریه تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران
سال بیست و نهم شماره 2 (پیاپی 58، پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/12
  • تعداد عناوین: 11
|
  • حسین محمدی دهبالایی، علی اصغر نصرالله نژاد قمی، علی اشرف مهرابی*، خلیل زینلی نژاد، حسن سلطانلو، سید طه دادرضائی صفحات 163-181

    گونهAegilops tauschii ، گیاهی است یکساله و دیپلویید , DD)14x=2n=2) که به صورت خودرو در دامنه ارتفاعات و یا دشت های نزدیک به سواحل دریاهای غیرآزاد، از ترکیه تا چین رویش دارد. از آنجا که نواحی شمالی ایران به عنوان یکی از مهمترین مراکز پیدایش و تنوع این گونه مطرح است، شناسایی منابع مقاومت به زنگ قهوه ای (برگ) گندم در این مناطق بسیار اهمیت دارد. در این پژوهش، مقاومت گونه مرتعی آژیلوپس تایوشی (Aegilops tauschii Coss.) نسبت به شش جدایه مختلف عامل بیماری زنگ قهوه‏ ای در مرحله گیاهچه ای و گیاه کامل ارزیابی شد. برای شناسایی نشانگرهای مرتبط با مقاومت گیاهچه به جدایه های مختلف و مقاومت گیاه کامل در مزرعه، از نشانگرهای SSR و EST-SSR که پوشش مناسبی روی ژنوم D گندم داشتند، استفاده شد. تجزیه ساختار ژنتیکی جمعیت، نشان داد که یکصد ژنوتیپ مورد ارزیابی در دو زیرجمعیت متمایز قرار گرفتند. پس از محاسبه ماتریس ضرایب ساختار ژنتیکی و همچنین خویشاوندی در جمعیت (Kinship)، تحلیل ارتباط نشانگر- صفت با استفاده از مدل های خطی عمومی و مختلط انجام شد. قطعات تکثیری آغازگرهای ریزماهواره Xgwm2، Xgwm44 و  Xgwm30 که به ترتیب بر روی کروموزوم های 3D، 7D و 2D و همچنین آغازگرهای SWES186 و SWEW92  از  نشانگرهای EST-SSR که به ترتیب بر روی کروموزوم های 2D و 7D قرار داشت دارای ارتباط معنی دار با سطح مقاومت به بیماری زنگ  (با ضریب تبیین بالا) بود. با توجه به ارتباط این نشانگرها با مقاومت اغلب جدایه های مطالعه شده، می توان نتیجه گرفت که به عنوان نشانگرهای آگاهی بخش، ظرفیت بالایی در گزینش ژنومی و غربالگری سریع ژنوتیپ ها به کمک نشانگر دارند.

    کلیدواژگان: تجزیه ارتباطی، نشانگر ریزماهواره، EST-SSR، ساختار جمعیت، ماتریس کین شیپ
  • سمیه شمس، احمد اسماعیلی*، فرهاد نظریان فیروز آبادی، حسین مومیوند صفحات 182-195

    میرناها (microRNAها)، دسته ای از مولکول های تنظیم کننده کوچک و غیر کدکننده هستند که بیان ژن را از طریق تخریب رونویسی یا سرکوب ترجمه تنظیم می کنند. میرناها، در تنظیم گستره وسیعی از فرایندهای متابولیکی و فیزیولوژیکی در گیاهان مشارکت دارند. خانواده نعناع به ویژه مرزه خوزستانی، گیاهان شناخته شده ای از نظر طعم، عطر و خواص دارویی هستند. تاکنون هیچ گونه گزارشی از شناسایی میرنا برای گیاه دارویی مرزه خوزستانی (Jamzad khuzistanica Satureja) ثبت نشده است. ازاین رو، در این مطالعه برای پیش بینی میرنا و ژن های هدفشان در مرزه خوزستانی، از رویکرد محاسباتی مبتنی بر جستجوی همسانی استفاده شد. یونی ژن های غیر کدکننده به عنوان توالی های کاندید پیش ساز میرنا در نظر گرفته شدند. در نهایت پس از ارزیابی پارامترهای عمومی درصد باز GC، حداقل انرژی آزاد تاخوردگی (MFE)، شاخص حداقل انرژی آزاد تاخوردگی (MFEI) و ساختار ثانویه 58 میرنا شناسایی شد که از بین آنها با اعمال معیارهای شناسایی اختصاصی گیاهان و پالایش میرناهای پیش بینی شده از چند رونوشت، در نهایت 10 میرنا شناسایی شد. سپس 930 رونوشت هدف با استفاده از وب سایت psRNATarget برای آنها پیش بینی و با استفاده از ابزار BLASTx نرم افزار (v2.6.0) Blast+ NCBI تفسیر کارکردی شد. بررسی ژن های هدف نشان داد که ژن های پاسخ دهنده اکسین، ژن های GRAS ((Gibberlic-acid insensitive (GAI), Rspressor of GAI (RGA) and Scarerow (SCR))، ژن AGO2 (2 Argonaute) و ژن های خانواده LAC (Laccase) از اهداف عمده میرناهای شناسایی شده در مرزه خوزستانی هستند. تجزیه وتحلیل غنی سازی مسیر در ژن های هدف نشان داد که مسیر بیوسنتز متابولیت های ثانویه به طور معنی داری جزء اهداف میرناهای شناسایی شده هستند. این مطالعه، اولین گزارش از شناسایی میرنا در مرزه خوزستانی بوده که نقش آنها را در تنظیم ژن های هدف توصیف می کند.

    کلیدواژگان: تجزیه محاسباتی، مرزه خوزستانی، میرنا، غیر کدکننده
  • یوسف محمدی*، زهرا خورسند نیا صفحات 196-206

    نعناع فلفلی (Mentha piperita) یکی از مهمترین گیاهان دارویی تولید کننده متابولیت های ثانویه است. منتول یک جزء مهم از منوترپن های اسانس نعناع فلفلی است که کاربرد گسترده ای در صنایع داروسازی و مصارف صنعتی دارد. این منوترپن ارزشمند توسط آنزیم منتون منتول ردوکتاز(MMR)  تولید می شود. رشد گیاه و همچنین بیان این ژن تحت تاثیر عوامل تنش زای محیطی دستخوش تغییر می شود. در این تحقیق ریزوم های گیاه نعناع فلفلی پس از ضدعفونی سطحی، در ظروف حاوی محیط کشت MS با مقادیر 0، 50 و 100 میلی مولار کلرید سدیم و 0، 50، 100 و 150 میلی مولار مانیتول کاشته شدند و بعد در اتاقک‏ های رشد با دماهای 23، 26 و 29 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. سه هفته پس از اعمال تنش ها، بیان ژن برگ گیاهان کشت شده با روش Real Time PCR اندازه گیری شد و اطلاعات حاصل آنالیز شد. نتایج بیانگر این بود که بیان ژن منتون منتول ردوکتاز در غلظت های پایین کلرید سدیم کاهش یافته ولی در غلظت 100 میلی مولار نسبت به گیاه شاهد 97 درصد افزایش داشته است. ولی بیان این ژن در غلظت های بالای مانیتول و همچنین دمای بالا به حداقل سطح خود رسیده است. با توجه به اهمیت نعناع فلفلی در صنایع داروسازی و صنعتی، افزایش تولید منتول با اعمال تیمارهای مختلف حایز اهمیت می باشد. با توجه به نتایج حاصل، ترکیب های تیماری با صفر میلی مولار مانیتول،50 میلی مولار کلرید سدیم و دمای 23 درجه سانتی گراد باعث افزایش 93 درصدی بیان ژن منتون منتول ردوکتاز نسبت به گیاه شاهد شد و پیش بینی می شود که تولید منتول به حداکثر میزان خود برسد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، منتول، منتون منتول ردوکتاز، نعناع فلفلی، real time PCR
  • صدیقه فابریکی اورنگ*، حمید کریمی، جعفر احمدی، علی اشرف مهرابی صفحات 207-220

    گونه های جنس آژیلوپس (Ageilops) از گرامینه های مرتعی و یکی از مهمترین اجداد گندم و منبع غنی از ژن های تحمل به تنش هاست. بدین منظور انگشت نگاری روابط ژنتیکی توده های متعلق به هشت گونه Ageilopsبا استفاده از نشانگرهای مولکولی CoRAP مبتنی بر ژن های هدفمند مورد مطالعه قرار گرفت. در طراحی آغازگرهای ثابت از شش ژن عامل تحمل تنش های غیرزیستی CAT، MnSoD، SoS1، miR398، miR160b و miR169gR استفاده شد. کمترین و بیشترین محتوای اطلاعات چندشکلی به ترتیب مربوط به آغازگرهای CoRAP2 و CoRAP10 با مقادیر 92/0 و 96/0 بود. شاخص نشانگری در بین نشانگرهای مورد بررسی از 89/6 در آغازگر CoRAP7 تا 49/13 در آغازگر CoRAP9 متغیر بود. بین گونه ها جریان ژنی (Nm) پایین و بعکس میزان تمایز (Gst) بالایی مشاهده شد. همچنین مقدار شاخص Fst برابر با 45/0 نشان داد که جمعیت های مورد مطالعه کاملا از هم متمایز شده اند. با توجه به بالا بودن شاخص های تعداد آلل موثر و تنوع ژنتیکی Nei، دو گونه Ae. cylandrica و Ae. caudata تنوع درون گونه ای بالایی در بین گونه های مورد بررسی نشان دادند. بیشترین تشابه بین دو گونهAe. truncialis  و Ae. umbelulata و بین دو گونه Ae. neglecta و Ae. cylanrica مشاهده شد. تجزیه خوشه ای به طور مناسبی گونه ها را در گروه های مجزا تفکیک و تجزیه به مختصات اصلی نتایج تجزیه خوشه ای را تایید کرد. با تجزیه ساختار جمعیت، نحوه جریان ژنی و اختلاط ژنتیکی بین گونه ها مشخص شد که در تطابق با نتایج تجزیه خوشه ای و نمودار دوبعدی PCoA بود.

    کلیدواژگان: گرامینه های مرتعی، تنوع ژنتیکی، گندم وحشی، نشانگر هدفمند، ژن های مقاومت
  • مهسا اسدی، فرهاد نظریان فیروزآبادی*، محمدرضا نقوی، احمد اسماعیلی صفحات 221-235

    جنس Allium شامل بیش از 920 گونه در سراسر جهان است. ایران زیستگاه اصلی بسیاری از گونه های وحشی Allium می باشد. در این مطالعه از بافت پیازچه دو گونه A. stipitatum و A. scabriscapum از دو زیرجنسMelanocrommyum  و Reticulatobulbosa با هدف ارزیابی و شناسایی الگوی بیانی پروتیین های ذخیره ای حاصل از روش SDS-PAGE استفاده شد. برای شناسایی لکه های پروتیینی و مشاهده تغییرات بیانی دو گونه از الکتروفورز ژل دوبعدی و طیف سنجی جرمیMALDI TOF/TOF MS استفاده گردید. آنالیز ژل های حاصل از الکتروفورز دوبعدی منجر به شناسایی 138 لکه پروتیینی شد. نتایج حاصل بیانگر شباهت اندک میان ژل ها و الگوی بیانی متفاوت در بین نمونه ها بود که بر این اساس تعداد کمی لکه مشابه در هر دو ژل حاصل شد. نتایج نشان داد در پروفایل بیانی پروتیین های بافت پیازچه این نمونه ها تفاوت های معنی داری وجود داشت که با استفاده از آزمون T تعداد 9 لکه پروتیینی دارای بیشترین تغییرات معنی دار در سطح احتمال 5% شناسایی شدند و از بین آنها 3 لکه متفاوت با استفاده از روش طیف سنجی جرمی برای شناسایی انتخاب شد. نتایج آزمایش طیف سنجی جرمی و تطبیق داده های حاصل با پایگاه داده های  NCBI و Uniprot و ابزارهای بیوانفورماتیکی مشخص کرد که لکه های مورد آزمایش با پروتیین های Maturase k، Agmatine coumaroyltransferase-1 و یک پروتیین با عملکرد نامشخص بنام Hypothetical Protein مطابقت داشت. یافته های این مطالعه نشان داد با توجه به اینکه نمونه های متعلق به دو گونه A.stipitatum و A. scabriscapum از یک جنس هستند اما الگوی بیانی پروتیین های ذخیره ای آنها در بافت پیازچه بسیار متفاوت از یکدیگر است.

    کلیدواژگان: آلیوم، آنالیز طیف سنجی جرمی، بیان ژن، بیوانفورماتیک
  • ساحل زارع تیموری، قاسم کریم زاده*، آناهیتا شریعت صفحات 236-250

    گیاه مرزه (Satureja spp.) با داشتن گونه های مختلف و ترکیبات با ارزشی همانند تیمول و کارواکرول، دارای اهمیت خاصی در میان گیاهان دارویی است. در این تحقیق، بذرهای هشت جمعیت از سه گونه مرزه (hortensis S. ، S. mutica و boissieri S.) و همچنین بذرهای دو رقم اصلاح شده‏ آلمانی مرزه (S. hortensis cv. Aromag) و (S. hortensis cv. Saturn) از نظر سیتوژنتیکی ارزیابی شدند. نتایج کاریوتیپی نشان داد که هشت جمعیت از گونه S. hortensis (S1P1-S1P8) دیپلویید (48x=2n=2) و دو جمعیت از گونه ‏های mutica و S. boissieri (S2P1-S3P1) تتراپلویید (60x =4n=2) با تعداد کروموزوم های پایه متفاوت به ترتیب 24 و 15 بودند. میانگین طول کروموزو م ها در تمام جمعیت ها mµ 46/1 (دامنهm µ 71/1-19/1) بود. برای اندازه گیری مقدار ژنوم با استفاده از دستگاه فلوسایتومتری، از فلوروکروم PI و گیاه استاندارد جعفری (Petroselinum crispum, 2C DNA = 4.45 pg) استفاده شد. داده ها در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج تکرار (طول کروموزوم) و سه تکرار (اندازه ژنوم) تجزیه آماری شدند. نتایج تفاوت معنی داری را در سطح احتمال یک درصد بین جمعیت ها برای دو آماره نشان داد. میانگین مقدار 2C DNA برای تمام دیپلوییدها pg 52/3 (دامنهpg  8/3-3/3) و برای دو جمعیت تتراپلویید pg 38/2 (دامنهpg  51/25-2/2) بود. در این مطالعه مقدار اندازه ژنوم برای اولین بار در گونه‏ های ذکر شده گزارش گردید که در کنار سایر صفات اندازه گیری شده می‏تواند به غنای دانش کاریولوژیک در جنس مرزه Satureja کمک کند.

    کلیدواژگان: مرزه، Satureja، گیاه دارویی، کروموزوم، اندازه ژنوم، فلوسایتومتری
  • رسول نریمانی، لیلا سمیعی، محمد مقدم* صفحات 251-267

    گیاه دارویی چویل (Ferulago ssp.) متعلق به تیره چتریان و بومی ایران است. گونه های این جنس به دلیل خواب بذر، برداشت بی رویه و تنش های محیطی از قبیل خشکسالی به شدت در معرض انقراض هستند. با در نظر گرفتن این گیاه به عنوان یک گیاه دارویی-مرتعی ارزشمند، تولید و احیای آن امری ضروری محسوب می شود. این تحقیق با هدف بهینه سازی ریزازدیادی دو گونه بومی چویل شامل Ferulago angulata و Ferulago subvelutina انجام شد. بیشترین درصد پینه زایی در گونه F. angulata (100 درصد) با کاربرد ریزنمونه ریشه چه (تحت تیمارهایmg/L NAA 1 + mg/L BAP0، mg/L NAA 5/1 + mg/L BAP0، mg/L NAA 2 + mg/L BAP0) و نیز ریزنمونه برگ حقیقی (تحت تیمارهای mg/L NAA 5/0 + mg/L BAP5/0، mg/L NAA 2 + mg/L BAP1) و در گونه F. subvelutina با کاربرد ریزنمونه برگ حقیقی (تحت تیمارهای mg/L NAA 5/0 + mg/L BAP5/0،mg/L NAA 2 + mg/L BAP1) به ترتیب به میزان 33/72 و 66/71 درصد حاصل شد. به نحوی که کاربرد توام هورمون های سیتوکینین و اکسین در باززایی گونه های چویل موثر واقع شد؛ به طوری که بیشترین باززایی در گونه F. angulata به ترتیب با مقدار 33/53 و 66/46 درصد تحت تیمارهایmg/L NAA 2/0 + mg/L BAP5/0 و mg/L NAA 4/0 + mg/L BAP5/0 بوده و در گونه F. subvelutina با میزان 33/53 و 60 درصد به ترتیب در تیمارهای mg/L NAA 2/0 + mg/L BAP1 و mg/L NAA 4/0 + mg/L BAP1حاصل شد. بهترین تیمار ریشه زایی برای هر دو گونه، محیط کشت MS2/1 شاملmg/L IBA 5/0 انتخاب شد. مرحله سازگاری در مخلوطی از خاک، خاک پیت و ماسه با نسبت وزنی 1:1:1 انجام شد که در مجموع 80 درصد از گیاهان تولیدشده از کشت بافت، در محیط بیرون با موفقیت سازگار شدند.

    کلیدواژگان: در معرض انقراض، کالوس، باززایی، کشت درون شیشه ای، ریزنمونه، تنظیم کننده رشد
  • مجتبی ایمانی راستابی، سید محمد حسینی نصر*، غلامعلی رنجبر، مصطفی خوشحال سرمست صفحات 268-281

    حفاظت از ژرم پلاسم گونه های درختی بومی جنگل های هیرکانی به ویژه لیلکی ایرانی (Gleditschia capsica Desf.)، در اولویت پژوهش قرار دارد. مطالعات مولکولی درختان جنگلی در شرایط درون شیشه ای به ویژه در ایران بسیار اندک است. در این پژوهش، تنوع سوماکلونال در گیاهان باززایی شده از ریز نمونه های مختلف لیلکی ایرانی در شرایط درون شیشه ای با استفاده از نشانگر مولکولی تکرار توالی ساده (ISSR) بررسی شد. برگ پایه مادری (طبیعی) و ریزنمونه های ساقه، ریشه و لپه به عنوان ژنوتیپ های مورد مطالعه انتخاب و در محیط کشت MS حاوی 5/0 میلی گرم در لیتر TDZ و 5/0 میلی گرم در لیتر 2,4-D کشت شدند. پس از شش واکشت متوالی، تنوع سوماکلونال گیاهان باززایی شده از این ریزنمونه ها بررسی گردید. مشخصه های درصد چندشکلی (PIC)، تنوع نی و شانون برای بررسی تنوع بین ژنوتیپ ها استفاده شد و بعد با استفاده از الگوریتم UPMGA و تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) خوشه بندی و تفکیک ژنوتیپ ها انجام شد. با استفاده از 10 آغازگر، درصد چندشکلی بین گیاهان باززایی شده به میزان 9/87 درصد به دست آمد. تجزیه وتحلیل واریانس مولکولی (AMOVA)، 16 درصد تنوع بین ژنوتیپ ها با پایه مادری را نشان داد. نتایج آنالیز خوشه ای به روش UPGMA، ژنوتیپ ها را در سه دسته مجزا گروه بندی کرد. بر این اساس ژنوتیپ های پایه مادری و ژنوتیپ های ساقه در یک گروه قرار گرفتند. پایه مادری بیشترین و کمترین ضریب تشابه را به ترتیب با ژنوتیپ های ساقه و ریشه داشت. بنابراین پیشنهاد می شود برای مطالعات کشت بافت لیلکی ایرانی از ریزنمونه های ساقه که تشابه ژنتیکی بالایی با ژنوم مادری دارد استفاده شود. به طورکلی نتایج نشان داد که تنوع سوماکلونال در بین گیاهان باززایی شده با افزایش تعداد دفعات واکشت افزایش خواهد یافت

    کلیدواژگان: تنظیم کننده های رشد، تنوع ژنتیکی، درون شیشه ای، لیلکی ایرانی، نشانگر مولکولی
  • فاطمه برفی، محمدرضا صالحی سلمی*، احمد زارع صفحات 282-296

    گل نرگس شهلا (Narcissus tazetta) از تیره Amaryllidaceae، ازنظر ویژگی های زینتی و دارویی اهمیت فراوانی در دنیا دارد. هدف از این پژوهش بررسی تنوع 13 جمعیت نرگس از مناطق معتدل و گرمسیری کشور برای یافتن جمعیت های برتر از نظر کیفیت پس از برداشت، با توجه به شاخص های مورفولوژیک و بیوشیمیایی بود. این پژوهش به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با 4 تکرار در مزرعه انجام شد. در این تحقیق، شاخص های موثر بر کیفیت گل بریده شامل: تعداد ساقه گل دهنده، طول ساقه، وزن ساقه همراه گل، جذب محلول، کیفیت ظاهری، کلروفیل برگ، پرولین گلچه، کربوهیدرات های محلول گلچه، فنول کل گلچه، محتوای مالون دی آلدیید گلچه، پروتیین گلچه، فعالیت آنزیم های پراکسیداز و کاتالاز گلچه اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تفاوت بین جمعیت ها برای کلیه صفات بجز کیفیت ظاهری معنی دار بود. بر اساس تجزیه خوشه ای داده های بیوشیمیایی، جمعیت ها در دو گروه اصلی تقسیم شدند. گروه اول شامل جمعیت های کازرون، بهبهان، جهرم، ایلام، شیراز و کرمان بود. در این گروه؛ صفات مهمی هم چون کلروفیل کل، جذب محلول و فنول کل بیش ترین مقدار را داشتند. گروه دوم به دو زیر گروه تقسیم گردید. در زیر گروه الف جمعیت های خوسف، قایم شهر و خرم آباد قرار داشتند و در زیر گروه ب اهواز، آبدانان، گچساران و مهران قرار گرفتنتد. زیر گروه الف صفاتی چون محتوای پرولین، مالون دی آلدیید، آنزیم های آنتی اکسیدانی پراکسیداز و کاتالاز عوامل موثر در این گروه بودند. در زیر گروه ب ویژگی های پروتیین کل و کربوهیدرات های محلول بیش ترین مقدار را داشتند. از لحاظ عمرگلجایی جمعیت های اهواز، آبدانان، گچساران و مهران که بیش ترین مقدار پروتیین کل و کربوهیدرات های محلول را در پایان آزمایش داشتند و محتوای پرولین، مالون دی آلدیید، آنزیم های آنتی اکسیدانی پراکسیداز و کاتالاز آنها پس از گذشت 10 روز در سطح پایینی بود به عنوان جمعیت های برتر معرفی شدند. به طور کلی این ارزیابی نشان داد تنوع مورفولوژیک و بیوشیمیایی بالایی در جمعیت های بومی نرگس وجود دارد که می تواند در نتیجه تنوع اقلیمی بسیار متفاوت در ایران و هم چنین جهش در این گیاه باشد. در مجموع درک چنین تنوع بالایی در مدیریت و حفاظت ژرم پلاسم این گیاه مفید می باشد و بهنژادگر را در تعیین راهبردهای بهره برداری، اصلاح و اهلی سازی و کشت و کار این گیاه یاری می کند.

    کلیدواژگان: آنتی اکسیدانتی، جذب محلول، دندروگرام، ژنوتیپ، عمرگلجای
  • شبنم صبوری آذر، مجتبی نورآیین، رضا محمدی* صفحات 297-316

    علف باغ (Dactylis glomerata L.) گیاه علوفه ای و مرتعی چندساله دگرگرده افشان متعلق به تیره گندمیان است که برای احیای مراتع، احداث چراگاه و تولید علوفه مناسب می باشد. این پژوهش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی جمعیت های علف باغ با استفاده از نشانگرهای مورفولوژیکی جهت شناسایی ژنوتیپ های پرمحصول اجرا گردید. برای این منظور 25 جمعیت علف باغ براساس طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی واقع در تبریز، در سال های زراعی 97-1396 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از تجزیه واریانس، اختلاف معنی داری در صفات مورد بررسی بین جمعیت ها نشان داد که بیانگر تنوع ژنتیکی بالا بین جمعیت ها بود. بر اساس نتایج مقایسه میانگین ها، جمعیت های G2،G5 ،G14 ،G16 ،G18 ،G19 ، G24 و G25 با 312 تا 342 گرم در بوته (معادل 73/8 تا 57/9 تن در هکتار) بیشترین عملکرد علوفه خشک سالیانه و جمعیت های G7، G8، G2 و G16 با 27 تا 35 گرم در بوته (معادل 756 تا 980 کیلوگرم در هکتار) بیشترین تولید بذر به عنوان جمعیت های برتر شناسایی شدند. جمعیت G2 از شاهرود و جمعیت G16 از اصفهان دو جمعیت برتر از نظر عملکرد بذر و علوفه معرفی شدند. تجزیه خوشه ای با استفاده از صفات بررسی شده جمعیت ها را در چهار گروه دسته بندی کرد که گروه سه با تعداد هفت جمعیت اکثر جمعیت های برتر را در خود جا داد. در این مطالعه بیشترین فاصله ژنتیکی مربوط به جمعیت های گروه های یک و سه بود که برای تولید ارقام ترکیبی بایستی گیاهان والدینی برای تلاقی پلی کراس را از بین این جمعیت ها انتخاب کرد.

    کلیدواژگان: Dactylis glomerata L، تنوع ژنتیکی، صفات مورفولوژیکی، تجزیه خوشه ای، علف باغ
  • علی مقدم*، سید محمدعلی مفیدیان صفحات 317-329

    این پژوهش به منظور مقایسه عملکرد علوفه و شاخص سطح برگ ژنوتیپ های مختلف یونجه طی دو سال و برآورد شاخص سطح برگ از طریق وزن برگ و ارتفاع بوته طی سال های 1390 و 1391 به اجرا درآمد. در این آزمایش 20 ژنوتیپ داخلی (سردسیری و گرمسیری) و خارجی یونجه در سه تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در بهار سال 1390 در مزرعه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج کاشته شد. نتایج تجزیه واریانس دو ساله عملکرد علوفه تر و خشک بیانگر تفاوت معنی دار بین میانگین ژنوتیپ ها بود. ژنوتیپ های Bami ×Yazdi، Mesa sersa و KFA17 به ترتیب با 99/41، 84/39 و 15/39 تن در هکتار علوفه تر و 75/9، 41/9 و 16/9 تن در هکتار علوفه خشک بیشترین عملکرد علوفه را دارا بودند. علیرغم تفاوت معنی دار بین ژنوتیپ ها از نظر نسبت برگ به ساقه، تفاوت معنی داری بین میانگین ژنوتیپ های مورد بررسی از نظر شاخص سطح برگ مشاهده نشد. نتایج نشان داد که امکان برآورد سریع، دقیق و کم هزینه شاخص سطح برگ از طریق صفات وزن برگ و ارتفاع بوته میسر می باشد. در این بررسی، صفت وزن برگ (بویژه وزن تر برگ) نسبت به ارتفاع بوته کارآیی بیشتری در برآورد شاخص سطح برگ از طریق یک مدل خطی (بدون ثابت) با ضریب تبیین بالا (94/0R2 ≥) داشت. چنین نتیجه گرفته شد که در گیاه یونجه هر 100 گرم وزن برگ تر 35/0 متر مربع، هر 100 گرم وزن برگ خشک 51/1 متر مربع و هر 10 سانتی متر ارتفاع معادل 25/0 متر مربع سطح برگ دارا می باشند.

    کلیدواژگان: ارتفاع بوته، نسبت برگ به ساقه، وزن برگ، وزن مخصوص برگ، یونجه
|
  • H. Mohammadi Dehbalaei, Ali Asghar N. Nejadghomi, A. A. Mehrabi *, K. Zeinalinejad, H. Sultanlu, S. T. Dadrezaei Pages 163-181

    Aegilops tauschii Coss is an annual and diploid plant (2n = 2n = 14, DD) that grows as a wild weed in the highlands or plains near the shores of the high seas, from Turkey to China. Since the northern regions of Iran are considered as one of the most important centers of origin and diversity of this species, it is very important to identify sources of resistance to brown rust (wheat leaves) in these regions. In the present study, the resistance of rangeland species, Aegilops tauchii Coss., to six isolates of brown rust was evaluated in seedling and adult plant stages. SSR and EST-SSR markers with proper coverage on D genomes of wheat were applied to identify marker-trait association (MTA). Analysis of population genetic structure showed that the 100 investigated genotypes separated in two distinct sub-populations. Association analysis among markers and phenotypic data was conducted out based on the Kinship coefficients using generalized linear and mixed linear models. Significant associations among markers and traits obtained for amplified fragments of Xgwm2, Xgwm44 and Xgwm30 primers correspondingly located on 3D, 7D & 2D chromosomes, respectively. Furthermore, EST-SSR primers SWES186 and SWES92 correspondingly located on 2D & 7D chromosomes, respectively. These associated markers have the highest R2 coefficients for resistance level to leaf rust disease. Informative markers with association to most isolates could be exploited for genomic selection and early screening of genotypes for resistance to leaf rust.

    Keywords: association analysis, microsatellite marker, EST-SSR, POPULATION STRUCTURE, Kinship
  • S. Shams, A. Ismaili *, F. Nazarian Firouz-Abadi, H. Mumivand Pages 182-195

    MicroRNAs (miRNAs) are one of the small and non-coding regulatory molecules, which regulate gene expression by transcriptional cleavage or translational suppression. miRNAs are involved in regulating a wide range of metabolic and physiological processes in plants.The mint family plants, especially Satureja khuzistanica, are well known herbs for its flavor, fragrance and medicinal properties. To date, no miRNAs have been identified in Satureja species. In present study, a computational approach based on homology search was used to identify miRNAs and their targets of Satureja khuzistanica. Non-coding unigenes were identified and considered for candidates of miRNAs precursor. After evaluating the general parameters such as GC percentage, minimum folding free energy (MFE), minimum free energy index (MFEI) and secondary structure, 58 miRNAs were identified, which among them, by applying plant specific parameters and filtring the miRNAs from several transcripts, overall ten miRNAs were identified. Then, 930 target transcripts were predicted using psRNATarget website and the annotation of them was performed by using BLASTx tools of NCBI Blast+ software (v2.6.0). Examination of target genes showed that auxin-responsive genes, GRAS, AGO2 and LAC family genes are the main targets of the identified miRNAs in S. khuzistanica. Pathway enrichment analysis of the target genes revealed that the secondary metabolic pathway is significantly among the targets of the identified miRNAs. This is the first study describing miRNAs and their role in the regulation of target genes in S. khuzistanica.

    Keywords: Computational analysis, Satureja khuzistanica, MicroRNA, Non-coding
  • Y. Mohammadi *, Z. Khorsandnia Pages 196-206

    Peppermint (Mentha piperita) is one of the most important medicinal plants producing secondary metabolites. Menthol is an important component of peppermint essential oil monoterpenes, which is widely used in pharmaceutical and industrial applications. This monoterpene is produced by the Menthone Menthol Reductase (MMR) enzyme. Plant growth as well as the expression of this gene are affected by environmental stresses. In this study, peppermint rhizomes were first surface-sterilized and cultured in MS medium supplemented with sodium chloride (zero, 50, and 100 mM) and mannitol (zero, 50, 100, and 150 mM). Then they were placed in growth chambers at 23, 26, and 29°C. Three weeks after applying stresses, the expression of this gene in the leaves of the plants was measured by Real-Time PCR, and the obtained data were analyzed. According to the results, the expression of the MMR gene decreased at low concentrations of sodium chloride but increased by 97% at high concentration of 100 mM compared to the control. However, the expression of this gene has reached a minimum level of expression at high concentrations of mannitol as well as at high temperatures. Due to the importance of peppermint in the pharmaceutical industry, increasing the production of menthol through applying different treatments is important. Based on the obtained results, the treatment with mannitol (zero mM) and sodium chloride (50 mM) at 23°C increased the expression of the MMR gene by 93% compared to the control and it seems that the menthol production has reached its maximum level.

    Keywords: Gene expression, menthol, Menthone menthol reductase, peppermint, real time PCR
  • S. Fabriki-Ourang *, H. Karimi, J. Ahmadi, A.A. Mehrabi Pages 207-220

    Aegilops range grasses (Poaceae family) as one of the most important ancestors of wheat is a rich source of stresses tolerance genes. For this, the fingerprinting of genetic relationships in accessions belonging to eight species of Aegilops was studied using targeted genes-related CoRAP molecular markers. In designing the fixed primers, six genes CAT, MnSoD, SoS1, miR398, miR160b and miR169gR responsible for abiotic stresses tolerance were used. The lowest and highest polymorphic information contents were related to CoRAP2 and CoRAP10 primers with 0.92 and 0.96, respectively. The marker index varied from 6.89 in CoRAP7 primer to 13.49 in CoRAP9 primer. Low gene flow (Nm) and high differentiation (Gst) was observed between species. Also, the Fst index equal to 0.45 showed that the studied populations were completely separated. Due to the high values of the effective allele number and Nei genetic diversity, two species Ae. cylandrica and Ae. caudata showed high intra-specific diversity. The greatest similarity was observed between two species Ae. truncialis and Ae. umbelulata as well as Ae. neglecta and Ae. cylanrica. Cluster analysis appropriately divided species into distinct groups, and principal coordinate analysis confirmed the results of cluster analysis. Using structure analysis of the population, the mode of gene flow and genetic intermixture among species were in accordance with the grouping results of cluster analysis and PCoA biplot.

    Keywords: Genetic diversity, range grasses, Resistance genes, Targeted markers, Wild Wheat
  • M. Asadi, F. Nazarian-Firouzabadi *, M. R. Naghavi, A. Ismaili Pages 221-235

    Allium includes more than 920 species worldwide. Iran is the main habitat of many wild Allium species. In this study, onion tissue of two species A. stipitatum and A. scabriscapum from two subspecies Melanocrommyum and Reticulatobulbosa were used to evaluate and identify the expression pattern of storage proteins obtained by the SDS-PAGE method. Two-dimensional gel electrophoresis and MALDI TOF/TOF MS mass spectrometry were used to identify protein spots and to observe the expression changes of the two species. Analysis of gels by two-dimensional electrophoresis revealed 138 protein spots. The results showed a slight similarity between the gels and a different expression pattern between the samples, based on which a small number of similar spots were obtained in both gels. The results showed that there were significant differences in the expression profile of onion tissue proteins of these samples. Using the T-test, 9 protein spots with the most significant changes were identified at the 5% probability level, and among them, 3 different spots were identified using Mass spectrometry was selected for identification. The results of mass spectrometry experiments and matching of the obtained data with NCBI and Uniprot databases and bioinformatics tools showed that the tested spots were consistent with Maturasek proteins, Agmatine coumaroyltransferase-1, and a protein with the unknown function called Hypothetical Protein. The findings of this study showed that since the samples belonging to A.stipitatum and A.scabriscapum are of the same genus, but the expression pattern of their stored proteins in onion tissue is very different from each other.

    Keywords: Allium, Mass spectrometry analysis, Gene expression, Bioinformatics
  • S. Zare Teymoori, G. Karimzadeh *, A. Shariat Pages 236-250

    Savory (Satureja spp.) with different species and valuable compounds such as thymol and carvacrol, has special importance among medicinal plants. In this study, the seeds of eight populations of three different species of Satureja (S. hortensis, S. mutica, and S. boissieri), as well as the seeds of two improved German savory cultivars (S. hortensis cv. Aromag) and (S. hortensis cv. Saturn), were evaluated cytogenetically. Karyotypic results showed that eight populations of S. hortensis (S1P1-S1P8) were diploid (2n = 2x = 48) and two populations of S. boissieri and S. mutica (S2P1 and S3P1) were tetraploid (2n = 4x = 60) with different basic chromosome numbers of 24 and 15, respectively. The average chromosome length in all the populations was 1.46 µm (ranged from 1.19 to 1.71 µm). Propidium iodide (PI) flourochrome and standard parsley plant (Petroselinum crispum, 2C DNA = 4.45 pg) were used to measure genome size using flow cytometry. Data were statistically analyzed in a completely randomized design with five and three replications for chromosome length and genome size, respectively. The results showed a significant difference among the populations based on the two statistics methods (p<0.01). The mean value of 2C DNA for all the diploids was 3.52 pg (ranged from 3.29 to 3.78 pg) and for the two tetraploid populations was 2.38 pg (ranged from 2.25 to 2.51 pg). In the present study, the amount of genome size was reported for the first time for the mentioned species, which along with other measured traits can contribute to the richness of karyological knowledge in Satureja

    Keywords: Savory, Satureja, medicinal plant, Chromosome, genome size, Flow cytometry
  • R. Narimani, L. Samiei, M. Moghaddam * Pages 251-267

    Ferulago (Ferulago ssp.) medicinal plant belongs to Apiaceae family and is endemic of Iran. Species of this genus are extremely endangered, considering the seed dormancy, excess harvesting and environmental stresses such as drought. By considering this plant as a valuable medicinal-rangeland plant, its production and reclamation is an essential task. This investigation was done to optimize micropropagation of two endemic species of Ferulago, included F. angulate and F. subvelutina. Maximum percentage of callus induction in F. angulata specie was reached as 100%, using rootlet explant (under treatments of 0 BAP + 1 NAA, 0 BAP + 1.5 NAA and 0 BAP + 2 NAA mg/l) and also true leaf explants (under treatments of 0.5 BAP + 0.5 NAA and 1 BAP + 2 NAA mg/l), and in F. subvelutina specie using true leaf explants (under treatments of 0.5 BAP + 0.5 NAA and 1 BAP + 2 NAA mg/l) respectively as 72.33 and 71.66%. The combined application of the cytokinin and auxin phytohormones has been shown to be effective in regenerating Ferulago species; so that the maximum regeneration was reached as 53.33 and 46.66% in F. angulata respectively under treatments of 0.5 BAP + 0.2 NAA mg/l and 0.5 BAP + 0.4 NAA mg/l and so on as 53.33 and 60 percent in F. subvelutina respectively under treatments of 1 BAP + 0.2 NAA mg/l and 1 BAP + 0.4 NAA mg/l. The best rooting treatment in both species was selected as the ½ MS cultural medium included 0.5 mg/l IBA. The adaptation stage was done in a mixture of soil, peat soil and sand with a weight ratio of 1: 1: 1, in which the total of 80% of regenerated plants from tissue culture, were successfully adapted to the outside environment.

    Keywords: Endangered, Callus, regeneration, In vitro culture, explant, Growth regulator
  • M. Imani Rastabi, S. M. Hosseini Nasr *, G. A. Ranjbar, M. Khoshhal Sarmast Pages 268-281

    Protecting the germplasm of native tree species of the Caspian hyrcanian forests, especially the Caspian locust (Gleditschia capsica Desf.) is a priority of the research. In this study, somaclonal diversity in regenerated plants from different explants of Caspian locust was investigated using the Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) marker under in vitro conditions. Mother leaf (natural) and stem, root and cotyledon explants from the regenerated plants as studied genotypes were selected and they were cultured in MS culture medium containing 0.5 mgL-1 TDZ and 0.5 mgl1 2,4-D. Somaclonal diversity was examined after six subculture inoculations. Polymorphism (PIC), Nei and Shannon diversity traits were used to investigate the diversity between genotypes and then clustering of genotypes was performed using UPMGA algorithm and Principal Component Analysis (PCA). The polymorphism percentage was 87.9% using 10 primers. Molecular Analysis of Variance (AMOVA) showed 16% diversity between genotypes and maternal origin. The results of cluster analysis grouped the genotypes into three distinct categories, which was also confirmed by principal component analysis (PCA). Accordingly, the mother basal and stem genotypes were grouped in a group. The mother basal had the highest and lowest similarity coefficients with stem and root genotypes, respectively. Therefore, it was suggested to use stem explants that have high genetic similarity with the mother genome for studies of Caspian locust tissue culture. In general, the results showed that somaclonal diversity among regenerated plants will increase with increasing number of subcultured.

    Keywords: Plant growth regulators (PGRs), Genetic diversity, in vitro, Gleditschia capsica Desf, molecular marker
  • F. Barfi, M.R. Salehi Salmi *, A. Zare Pages 282-296

    Narcissus is a member of the Amaryllidaceae family. This specie is very important in the world as an ornamental plant. In order to study the diversity between narcissus genotypes, an experiment was conducted in a completely randomized block design with 13 genotypes and 4 replications at Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan. In this study, effective indicators on cut flower quality include: number of flowers, stem height, stem and flowers weight, solution uptake, visual quality, chlorophyll of leaf, florets proline, soluble carbohydrates of florets, total phenols of florets, malondialdehyde content of florets, protein, activity of peroxidase and catalase enzymes activities were measured. The results showed that based on the cluster analysis of physiological data, genotypes were divided into two main groups. The first group included the genotypes of Kazerun, Behbahan, Jahrom, Ilam, Shiraz and Kerman. In this group, important traits such as total chlorophyll, solution absorption and total phenol had the highest amount. The second group was divided into two subgroups. Subgroup A included Khosf, Ghaemshahr and Khorramabad genotypes and subgroup B included Ahvaz, Abdanan, Gachsaran and Mehran. Subgroup A, traits such as proline content, malondia aldehyde, antioxidant enzymes peroxidase and catalase were effective factors in this group. Subgroup B had the highest total protein and soluble carbohydrate properties. It was found that the populations of Ahvaz, Abdanan, Gachsaran and Mehran, having the highest amount of total protein and soluble carbohydrates at the end of the experiment, and the content of proline, malondialdehyde, antioxidant enzymes peroxidase and catalase were at a low level, after 10 days, therefore, they introduced as superior populations for cut flowers. In general, the study showed that there is a high morphophysiological diversity in the native genus of narcissus, which can be the result of very different climatic diversity in Iran, as well as mutation and sexual reproduction by seeds in this plant. In general, understanding such a high diversity is useful in the management and protection of the germplasm of this plant and helps the breeder in determining the strategies of exploitation, breeding and domestication and cultivation of this plant.

    Keywords: Antioxidant, dendrogram, genotype, solution absorption, Vase-life
  • S. Saburi Azar, M. Nouraein, R. Mohammadi * Pages 297-316

    Orchardgrass (Dactylis glomerata L.) is a perennial forage grass, wind-pollinated and out-crossing that belongs to the Poa ceae family, which is used for pasture, rangeland renovation and hay production. The aim of this study was to investigate the genetic diversity of D. glomerata populations using morphological markers to identify high yielding populations. For this purpose, 25 populations of D. glomerata were sown on a randomized complete block design with three replications in the research farm of the Agricultural Biotechnology Research Institute in Tabriz in the 2018-2019 cropping year. The results obtained from the analysis of variance showed a significant difference in the studied traits, indicating high genetic diversity among populations. Based on the mean comparison results, G2, G5, G14, G16, G18, G19, G24 and G25 populations with 312-342 g/plant in terms of forage yield and G7, G8, G2 and G16 with 27-35 g/plant in terms of seed yield were identified as the best populations. Therefore, G2 population from Shahroud and G16 population from Isfahan were the two top populations in terms of seed and forage yield. Cluster analysis was performed and populations were classified into four groups based on the studied traits. The cluster3 with seven members included most of the top populations. In this study, the highest genetic distance was related to the populations of clusters 1 and 3. In order to produce synthetic cultivars, the parental plants for polycross should be selected from these groups.

    Keywords: Dactylis glomerata L, Genetic diversity, morphological traits, cluster analysis, Orchardgrass
  • A. Moghaddam *, S.M.A. Mofidian Pages 317-329

    This study was executed to compare forage yield and leaf area index of different alfalfa genotypes for two years and also, to estimate of LAI via leaf weight and plant height during 2011 and 2012. Twenty local and forigen alfalfa genotypes were planted in a RCB design with three replications in spring, 2011 at Seed and Plant Research Institute (SPII), Karaj, Iran. Two-years analysis of variance indicated significant diferent among genotype's means for fresh and dry forage yield in which Bami x Yazdi, Mesa sersa and KFA17 genotypes with 41.99, 39.84 and 39.15 (t ha-1) fresh forage yield and 9.75, 9.41 and 9.16 (t ha-1) dry forage yield were the most forage production, respectively. Despite the significanat difference among genotypes for leaf to stem ratio, there was no significance difference for LAI. The results showed that the fast, accurate and low-cost estimation of LAI is possible through leaf weight and plant height. In this study, leaf weight trait (especially the fresh leaf weight) had more efficiency than plant height in estimating leaf area index through a linear model (without constant) with high coefficient of determination (R2 ≥ 94). It was resulted that every 100 gr of fresh and dry leaf and 10 cm of plant height of alfalfa had 0.33, 1.51 and 0.25 m2 leaf area, respectively.

    Keywords: Leaf weight, plant height, Leaf to stem ratio, Specific leaf weight, Alfalfa