فهرست مطالب

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 47، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/30
  • تعداد عناوین: 11
|
  • شقایق افراز، آتنا مظفری، علی هاتف سلمانیان* صفحات 1-20
    هدف

    استفاده از سیستم های بیانی گیاهی برای تولید پروتیین های نوترکیب دارای مزایایی از جمله وجود روش های متفاوت تراریختی و کشت، وقوع تغییرات مناسب پس از ترجمه و عدم خطر آلودگی با عوامل بیماری زای حیوانی و میکروبی می باشد. با این حال میزان کم تولید محصول در این سیستم های بیانی، همواره به عنوان چالشی عمده مطرح است. سیستم های بیانی مبتنی بر ترشح در کشت ریشه های مویین، می توانند راه کار مناسبی برای تولید پیوسته مواد موثره بدون نیاز به تخریب بافت گیاهی باشند و به نوبه خود، موجب سهولت فرآیند خالص سازی و کاهش قابل توجه هزینه های مربوط به آن شوند. این پژوهش با هدف طراحی و ساخت سازه هایی با تلفیق همزمان پیشبر اختصاصی ریشه NtREL1 با سه ترادف نشانه پاتاتین، پکتین متیل استراز و کالرتیکولین برای افزایش بیان اختصاصی پروتیین های نوترکیب در کشت ریشه های مویین و در ادامه ترشح آنها به درون محیط کشت مایع به انجام رسید.

    مواد و روش ها

     توالی نوکلیوتیدی پیشبر اختصاصی ریشه ای NtREL1 و پپتیدهای نشانه پاتاتین، پکتین متیل استراز و کالرتیکولین از پایگاه داده NCBI دریافت گردید. توالی این پیشبر به منظور شناسایی عناصر تنظیمی Cis دخیل در بیان اختصاصی ریشه ای توسط نرم افزارهای PLACE و PLANT CARE مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات بیوانفورماتیکی به منظور طراحی سازه های بیانی pBI121 واجد توالی نوکلیوتیدی پیشبر در ترکیب با پپتیدهای نشانه به انجام رسید و جایگاه های برشی مناسب در دو سر قطعات مورد نظر طراحی گردید. پس از دریافت قطعات سنتزی در ناقل pUC57، قطعات با واکنش هضم آنزیمی جداسازی شده و در سازه بیانی pBI121 همسانه سازی شدند.

    نتایج

    بررسی پیشبر NtREL1 نشان داد این پیشبر، غنی از نوکلیوتیدهای AT است. این توالی ها به دلیل سهولت در تبدیل از شکل دو رشته ای به تک رشته ای،  موجب بهبود فرآیند شناسایی توسط سیستم های رونویسی و  افزایش بیان ژن ها می شوند. صحت همسانه سازی پیشبر NtREL1 در ترکیب با سه پپتید نشانه پاتاتین، پکتین متیل استراز و کالرتیکولین در سازه بیانی pBI121 با استفاده از واکنش کلونی پی سی آر، هضم آنزیمی و توالی یابی قطعات همسانه سازی شده در سازه بیانی pBI121 با استفاده از آغازگرهای اختصاصی، تایید شد.

    نتیجه گیری

     از آنجایی که ناقل های بیانی مبتنی بر pBI121 نسبت به سایر ناقل های بیانی، کارایی بالایی داشته و به طور گسترده در پروژه های تراریزش ژنتیکی و بیان پروتیین های نوترکیب در گیاهان مورد استفاده قرار می گیرند، ناقل های نوترکیب ساخته شده در این پژوهش می توانند به نحوی موثر برای تولید و ترشح پروتیین های نوترکیب در سیستم های بیانی، مانند کشت ریشه های مویین مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: سازه بیانی، پیشبر اختصاصی ریشه، پپتید نشانه
  • مرجان ازغندی، مجتبی طهمورث پور*، محمدهادی سخاوتی صفحات 21-44
    هدف

    عفونت هپاتیت C یکی از شایع ترین بیماری های عفونی مزمن در جهان می باشد و سالانه حدود  3 تا 5 میلیون نفر به این عفونت مبتلا می گردند. متاسفانه با وجود پیشرفت های اخیر، هنوز هم مشکلات گسترده ای برای درمان این افراد وجود دارد و بسیاری از نیازها برآورده نشده است. در نتیجه نیاز مبرمی به استراتژی های درمانی موثرتری برای درمان این بیماری می باشد. یکی از این رویکردهای درمانی جدید، استفاده از پروتیین های نوترکیب است، که هیچ گونه اثرات جانبی برای بیمار نداشته و در عین حال نیز ارزان و قابل دسترس می باشد. در نتیجه هدف از انجام این مطالعه، بررسی اثر ضد ویروسی پپتید نوترکیب CLF36 مشتق شده از لاکتوفرین شتری بر علیه ویروس هپاتیت C در شرایط برون تنی می باشد.

    مواد و روش ها

     در این مطالعه، ساختارهای سه بعدی پروتیازهای ویروس هپاتیت C (NS2, NS3, NS4A, NS5A و NS5B) و پپتید نوترکیب CLF36، تهیه شد. ساختار شیمیایی داروهای ضد ویروسی نیز از پایگاه PubChem دانلود شد. به منظور بررسی پایداری ساختارهای پیش بینی شده، شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم افزار GROMACS نسخه 2019 و در مدت زمان 100 نانوثانیه انجام شد. سپس به منظور بررسی خاصیت ضد ویروسی پپتید، داکینگ مولکولی برای پپتید و داروها در شرایط استاتیک و با استفاده از نرم افزارهای Cluspro و HADDOCK انجام شد. به منظور بررسی پایداری کمپلکس ها، کمپلکس های با مقادیر منفی تر انرژی آزاد اتصال، جهت انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی انتخاب شدند.  در نهایت نتایج به دست آمده، در شرایط دینامیکی در نرم افزار گرومکس مورد بررسی قرار گرفت. سپس پپتیدهای مهندسی شده با توجه به نتایج طراحی شدند و توالی بهترین پپتید مهندسی شده جهت سنتز ارسال شد. پس از انجام کلون و بیان پپتید نوترکیب در میزبان مخمری، میزان IC50 پپتید بر روی رده سلول کبد Huh7/5 مشخص شد و سلول های آلوده به ویروس با پپتید مورد نظر تیمار شدند و پس از استخراج RNA از سلول ها، لود ویروس در نمونه ها  با استفاده از روش Real time PCR سنجیده شد.

    نتایج

    از بین نتایج به دست آمده از داکینگ های مختلف انجام شده بین پروتیازهای ویروس و پپتید نوترکیب و داروهای تجاری، مشخص شد که قدرت اتصال پپتید (به طور میانگین 92/99-) در مقایسه با سایر داروها (به طور میانگین 54/61-) بسیار بیشتر می باشد و این امر بیانگر خاصیت ضد ویروسی بالای پپتید نوترکیب است. نتایج به دست آمده از دینامیک مولکولی نشان داد که مقادیر RMSD و پیوندهای هیدروژنی و انرژی اتصال، برای پپتید CLF36 متصل به پروتیازهای ویروس در مقایسه با سایر داروها، حاکی از اتصال قوی تر این پپتید می باشد. علاوه بر این، پپتید مهندسی شده نیز در مقایسه با پپتد طبیعی، فعالیت ضد ویروسی قوی تری را نشان داد (انرژی اتصال 8 واحد قوی تر بود). بررسی عملکرد پپتید در شرایط آزمایشگاهی نیز نشان داد که این پپتید در مقایسه با داروها اثر ضد ویروسی قوی تری دارد به صورتی که توانسته بود به طور کامل از تکثیر ویروس در سلول ها جلوگیری کند.

    نتیجه گیری

    نتایج نهایی به دست آمده از این مطالعه، بیانگر این بود که پپتید نوترکیب مهندسی شده، خاصیت ضد ویروسی قوی دارد. هرچند که برای تایید این نتایج، نیاز به انجام مطالعات آزمایشگاهی تکمیلی  می باشد.

    کلیدواژگان: لاکتوفرین شتری، هپاتیت C، دینامیک مولکولی، پپتید نوترکیب
  • اسماعیل ضیایی، محمدهادی اسکندری*، علی نیازی، مرضیه موسوی نسب، محمود امین لاری صفحات 45-66
    هدف

    هدف از این تحقیق همسانه سازی و بیان پروتیین نوترکیب کیموزین و پروکیموزین در گیاه توتون با استفاده از ناقل ویروس موزاییک تنباکو و خالص سازی پروتیین تولید شده بود.

     مواد و روش ها

     توالی پروکیموزین بزی از پایگاه داده NCBI دریافت و براساس ترجیح کدونی گیاه توتون بهینه سازی گردید. سپس با طراحی آغازگرهای مختلف ژن پروکیموزین و کیموزین تکثیر و در ناقل های دوتایی (باینری) و ویروسی همسانه سازی و به باکتری آگروباکتریوم تومه فاشینس انتقال داده شد. با روش آگرواینفیلتراسیون باکتری حامل ناقل های دوتایی و ویروسی به برگ های گیاه توتون تزریق گردید. روش وسترن بلاتینگ به منظور بررسی بیان پروتیین مورد استفاده قرار گرفت. فعالیت نسبی پروتیین ها در تشکیل لخته مورد بررسی قرار گرفت. 

    نتایج

    زمانی که ژن پروکیموزین با استفاده از ناقل های دوتایی در گیاه توتون بیان گردید، فقط یک باند ضعیف در پروتیین کل استخراج شده مشاهده گردید، ولی زمانی که ژن کیموزین در ناقل دوتایی بیان گردید، در پروتیین محلول نیز باند مشاهده گردید. استفاده از ناقل های ویروسی باعث نکروزه شدن برگ های گیاه توتون گردید و نتایج مشابهی نیز با ناقل های دوتایی بدست آمد به طوری که زمانی که ژن پروکیموزین بیان گردید فقط یک باند در پروتیین کل، ولی زمانی که کیموزین بیان گردید علاوه بر پروتیین کل در پروتیین محلول استخراج شده نیز باند مشاهده گردید. بیشترین میزان بیان با استفاده از سازه ژنی TMVαchymosinhyFC بدست آمد که پروتیین خالص شده دارای فعالیت تشکیل لخته U 8/16 در هر گرم برگ تر بود.

    نتیجه گیری

    اگرچه استفاده از ناقل های ویروسی و بیان موقت می تواند روش ارزان، سریع و موثری برای تولید پروتیین های نوترکیب باشد ولی در تحقیق حاضر نکروزه شدن و مشکلات احتمالی گیاه توتون با کل یا بخشی از ژن پروکیموزین باعث کاهش سطح بیان کیموزین گردید، که تعیین دلایل احتمالی و راه های رفع آن ها  نیازمند مطالعات بیشتر می باشد.

    کلیدواژگان: بیان موقت، پروکیموزین، کیموزین، ناقل ویروسی
  • حمید کریمی، صدیقه فابریکی اورنگ*، علی اشرف مهرابی صفحات 67-84
    هدف

    هدف این تحقیق تعیین روابط و سطح تنوع ژنتیکی بین و درون گونه های وحشی آژیلوپس با استفاده از نشانگرهای ملکولی TRAP که مبتنی بر نواحی EST هستند،  می باشد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق تنوع ژنتیکی و روابط بین گونه های وحشی آژیلوپس جمع آوری شده از 14 استان ایران متشکل از هشت گونه Aegilops   با استفاده از 24 ترکیب آغازگرهای TRAP مورد ارزیابی قرار گرفتند.

    نتایج

    میانگین PIC  آغازگرهای مورد مطالعه برابر 95/0 و کمترین و بیشرین میزان این شاخص به ترتیب مربوط به آغازگرهای (92/0) TRAP20 و (97/0) TRAP10  بود. همچنین میانگین شاخص نشانگری (MI) برابر 77/10 و کمترین و بیشرین میزان این شاخص به ترتیب مربوط به آغازگرهای (95/6) TRAP3 و (34/17) TRAP17  بود. نتایج تجزیه واریانس ملکولی، واریانس بین گونه ها را 60 و واریانس درون گونه ها را 40 درصد نشان داد. پارامترهای ژنتیکی برآورد شده نشان داد که بیشترین میزان Na (07/1)، Ne (26/1)، I (23/0) و uHe (16/0) مربوط به گونه Ae. truncialis  و حداکثر شاخص تنوع ژنی نی (14/0) مربوط به گونه های Ae. truncialis، Ae. umbelulata و Ae. neglecta  بود. حداقل مقدار شاخص های تنوع ژنی نی (09/0)، شاخص شانون (14/0)، تعداد آلل موثر (16/1) و تعداد آلل مشاهده شده (79/0) برای گونه Ae. crassa مشاهده شد. کمترین تشابه ژنتیکی  بین Ae. crassa با گونه های Ae. cylandrica  و Ae. umbelulata و بیشترین تشابه بین Ae. triuncialis و Ae. umbelulata مشاهده شد.  قرار گرفتن Ae. umbelulata و Ae. truncialis در یک گروه در تجزیه خوشه ای و تجزیه به مختصات اصلی و با فاصله زیاد از سایر گونه ها شباهت ژنتیکی بالای این دو گونه را تایید کرد.

    نتیجه گیری

    نتایج تحقیق تنوع ژنتیکی بالایی را در بین و درون گونه ها نشان داد. تجزیه واریانس ملکولی تنوع ژنتیکی بالاتر در بین گونه ها را مشخص کرد که این نتیجه نمایانگر جریان ژنی و شاخص تثبیت (Fst) پایین در بین گونه ها و نیز تایید کننده تمایز ژنتیکی بالا در بین گونه ها بود.

    کلیدواژگان: آژیلوپس، تنوع ژنتیکی، گندم، گونه های وحشی، TRAP
  • پروین مقدم، آزاده زحمت کش*، معصومه باقری، پروانه اسمعیل نژاد اهرنجانی صفحات 85-100
    هدف

    تب برفکی یک بیماری بسیار ویرانگر در حیوانات زوج سم می باشد که خسارات اقتصادی گسترده ای در صنعت دامپروری ایجاد می کند. اخیرا روش های تشخیصی این بیماری برای ردیابی آنتی بادی های علیه پروتیین های غیرساختاری ویروس تب برفکی بسیار توسعه یافته اند. پروتیین های غیرساختاری 3ABC و 3D که ارایه دهنده ی اپی توپ های خطی سلول های B هستند، تشخیص موثر دام های آلوده به ویروس را امکان پذیر می کنند. در این تحقیق، اپی توپ های خطی ایمنی زای غالب از پروتیین های 3ABD برای طراحی ساخت توالی ژنی جدید و اتصال قطعات 3AB و 3D در نظر گرفته شد. 

    مواد و روش ها

     از تکنیک گسترش نواحی همپوشان به کمک واکنش زنجیره ای پلیمراز (OE-PCR) برای سنتز توالی 3ABD آنتی ژنی استفاده شد. RNA ویروسی از سلول های BHK آلوده به ویروس جداسازی و رونویسی معکوس شد. برای حذف توالی میانی 654 نوکلیوتیدی ژن3C ، یک جفت آغازگر داخلی با 29 نوکلیوتید همپوشان و یک جفت آغازگر خارجی طراحی شدند. قطعات 3AB و 3D هرکدام در واکنش های جداگانه ی PCR تکثیر شدند و پس از الکتروفورز از ژل تخلیص شدند. این قطعات به عنوان الگو در OE-PCR برای سنتز توالی 3ABD به کمک آغازگرهای خارجی و آنزیم Pfuپلیمراز در یک واکنش یک مرحله ای مورداستفاده قرار گرفتند.

    نتایج

    نتایج این مطالعه نشان داد که هرکدام از قطعات 3AB  (418 جفت باز) و 3D  (557 جفت باز) با توالی های همپوشان به ترتیب در انتهای '3 و '5 تکثیر شدند. OE-PCR منجر به تکثیر چندین قطعه شد و قطعه ی 3ABD با طول موردنظر (946 جفت باز) پس از توالی یابی تایید شد. تنها با در نظر گرفتن 29 جفت باز همولوژی در طراحی آغازگرهای همپوشان و یک آنزیم پلیمراز با دقت بالا، دو ناحیه ی اپی توپی از پروتیین های غیرساختاری ویروس تب برفکی (3’-3AB و 5’-3D) به هم متصل شدند.

    نتیجه گیری

     توالی ژنی ساخته شده به روش OE-PCR یک مرحله ای، علاوه براین که نواحی آنتی ژنی پروتیین های غیرساختاری 3ABD ویروس تب برفکی را دارا می باشد، مشکلات مربوط به هزینه ی بالای سنتز پپتید را ندارد و می تواند گزینه ی مناسبی برای تولید پروتیین نوترکیب و بررسی امکان استفاده در تشخیص بیماری تب برفکی به روش الایزا باشد.

    کلیدواژگان: آغازگرهای همپوشان، اپی توپ های سلول های B، جهش زایی هدفمند، گسترش نواحی همپوشان
  • مریم قائدی، پیام پورمحمدی*، علی رضا شافعی نیا، محمدرضا صالحی سلمی صفحات 101-118
    هدف

    نیشکر (Saccharum officinarum L.) یک گیاه صنعتی است که بیش از 70 درصد شکر تولید شده در سراسر جهان از آن استخراج می شود. شوری در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان به عنوان یک مشکل اساسی و عامل محدود کننده رشد، کیفیت و عملکرد محصولات زراعی از جمله نیشکر محسوب می شود. دست ورزی در محتوای کروموزوم گونه های گیاهی به علت تاثیر آن در برخی از ویژگی های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و ایجاد تنوع ژنتیکی، یکی از روش های توانمند اصلاح نباتات محسوب می شود. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر سطوح مختلف موتاژن کلشی سین بر تغییر در محتوای DNA و بررسی تاثیر افزایش محتوای DNA بر میزان رونویسی از ژن کاتالاز می باشد.

    مواد و روش ها

    در این آزمایش ریشه گیاهچه های نیشکر در دو رقم 48CP و 69CP با ماده کلشی سین (غلظت های صفر، 100، 200 و 400 میلی گرم بر لیتر) در مدت زمان های 8، 24 و 48 ساعت تیمار شدند. سپس گیاهان از نظر خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی مورد بررسی قرار گرفتند. پس از یک ماه از تیمار گیاهان با کلشی سین، گیاهان رشد کرده از پنجه زنی، در دو شرایط تنش شوری (200میلی مولار نمک) و نرمال قرار گرفتند. پس از اعمال تنش، در گیاهانی که بر اساس تعداد و اندازه روزنه احتمال تغییر در محتوی ژنتیکی می رفت با استفاده از دستگاه فلوسایتومتری محتوی ژنتیکی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بررسی الگوی بیان ژن کاتالاز (CAT2)، نمونه برداری برگ در فاصله 24 ساعت پس از اعمال تنش شوری، از گیاهان شاهد و تحت تنش انجام شد.

    نتایج

    نتایج نشان داد که میزان زنده مانی، ارتفاع و تراکم روزنه ها با افزایش غلظت کلشی سین و مدت زمان اعمال تیمار، کاهش می یابد. درحالی که اندازه روزنه ها با افزایش غلظت کلشی سین و مدت زمان اعمال تیمار افزایش پیدا می کند. بیان ژن کاتالاز در گیاهان تحت تنش شوری در هر دو رقم 48CP و 69CP افزایش معنی داری پیدا کرد. بیان این ژن درگیاهان رقم 69CP تحت تیمار کلشی سین نیز افزایش پیدا کرد و در غلظت 200 میلی گرم بر لیتر کلشی سین این افزایش بیان معنی دار بود. در حالی که در رقم 48CP تاثیر تیمار کلشی سین غیرمعنی دار بود.

    نتیجه گیری

     در مجموع بر اساس نتایج این تحقیق، احتمالا افزایش محتوی ژنتیکی در نیشکر می تواند مقاومت به شوری را بهبود دهد.

    کلیدواژگان: پلی پلوئیدی، ژن کاتالاز، کلشی سین، نیشکر، مقاومت به شوری
  • حامد خراتی، علی اسماعیلی زاده کشکوئیه*، حجت پورنعنایی صفحات 119-132
    هدف

    اقلیم های آب و هوایی گوناگون ایران باعث بوجود آمدن تنوع ژنتیکی قابل توجهی در اکوتیپ های مرغ بومی گردیده است. انتخاب مصنوعی برای پیشرفت ژنتیکی در صفات اقتصادی منجر به کاهش تنوع ژنتیکی در گونه های اهلی دام و طیور  می‎گردد. از طرف دیگر با شناسایی پتانسیل ژنتیکی اکوتیپ های بومی و مدیریت برنامه های بهنژادی می توان همراه با حفظ تنوع ژنتیکی از افزایش بهره‎وری در جمعیت های مرغ بومی نیز سود جست. با این حال تاکنون مطالعه ایی در سطح ژنوم برای شناسایی خصوصیات ژنتیکی مرغ بومی صورت نگرفته است.  هدف این پژوهش شناسایی پتانسیل ژنتیکی اکوتیپ های مرغ بومی ایران برای هدف گذاری مناسب برنامه های بهنژادی و حفاظت ژنتیکی می باشد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه داده های ژنومی 51 قطعه از اکوتیپ های مرغ بومی، 11 قطعه از لاین آرین و 10 قطعه از  نژاد لگهورن از بخش علوم دامی دانشگاه شهید باهنر کرمان تهیه شد. نقشه گذاری با ژنوم رفرنس بوسیله برنامه BWA انجام شد. شناسایی واریانت تک نوکلیوتیدی  بوسیله نرم افزار GTAK انجام گرفت. بررسی روابط فیلوژنتیکی با استفاده از روش  اتصال مجاورین و نرم افزار مگا (نسخه 7) انجام شد. محاسبه Fst و بررسی همخونی بین جمعیت ها با استفاده از برنامه های Admixture و VCFtools انجام گرفت.

    نتایج

    درصد همردیفی با ژنوم مرجع برای تمامی نمونه های مورد بررسی بین 83 تا 95 درصد گزارش شد و تعداد 56/14 میلیون چند ریختی تک نوکلیوتیدی از ژنوم مرغ های بومی و تجاری گزارش شد. نتایج واکاوی درخت فیلوژنی  نشان داد که تقریبا  اکوتیپ های مورد مطالعه در گروه های جداگانه ایی قرار می گیرند. بر اساس این نتایج می توان بیان داشت که اکوتیپ های مرغ بومی شباهت ژنتیکی بیشتری به لاین آرین دارند و  نسبت به نژاد لگهورن دارای شباهت ژنتیکی کمتری می باشند. یافته های به دست آمده از بررسی سطح هم خونی و آماره Fst نیز تایید کننده نتایج آنالیز فیلوژنی بود. برای نمونه، بیشترین مقدار Fst  بین نژاد لگهورن و اکوتیپ مرندی به میزان  219/0 تعیین شد.  

    نتیجه گیری

    با توجه به قرابت ژنتیکی بیشتر اکوتیپ های مرغ بومی با لاین آرین، با هدف گذاری برنامه های بهنژادی برای صفات تولید گوشت در جمعیت های مرغ بومی، می توان پیشرفت ژنتیکی بیشتری را برای این صفات انتظار داشت. با هدفمند شدن برنامه های بهنژادی می توان از ذخایر ژنتیکی در جهت افزایش بهره وری همراه با حفظ تنوع ژنتیکی اکوتیپ ها سود جست.

    کلیدواژگان: چند ریختی تک نوکلئوتیدی، حفاظت ژنتیکی، مرغ بومی
  • شبنم صبوری آذر، رضا محمدی، مجتبی نورآئین* صفحات 133-154
    هدف

    علف باغ (Orchard Grass) با نام علمی Dactylis glomerata L. گونه ای از گراس های پایا و دگر گرده افشان می باشد که در ایران از پراکنش مطلوبی برخوردار است. اگرچه جنس Dactylis طی دهه های گذشته به میزان زیادی مورد مطالعه قرار گرفته است، لیکن اطلاعات کمی در مورد تنوع ژنتیکی و الگوهای جمعیتی جمعیت های طبیعی این گیاه در مناطق مرتعی وجود دارد. هدف از این پژوهش شناسایی تنوع ژنتیکی این گونه در منطقه آذربایجان شرقی می باشد.

    مواد و روش ها

     در این پژوهش، بذور 25 جمعیت Dactylis glomerata L. در مزرعه پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی شمالغرب و غرب کشور در تبریز به صورت طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار کشت گردید. سپس 34 ژنوتیپ (تک بوته) توسط 22 نشانگر ISSR مورد بررسی قرار گرفتند.

    نتایج

    با توجه به نتایج حاصل از نشانگرهای ISSR، در مجموع 424 جایگاه در ژنوم مورد تکثیر قرار گرفت که از این تعداد، 34 جایگاه در بین تمام ژنوتیپ های مورد مطالعه، تک شکل و 390 جایگاه نیز دارای چندشکلی یا پلی مورف بودند. میانگین درصد چندشکلی ژنوتیپ های D. glomerata L. مورد بررسی توسط نشانگرهای ISSR، 39/70 درصد برآورد شد. همچنین مقدار میانگین PIC (محتوای اطلاعات چندشکل) برای نشانگرهای ISSR، برابر با 288/0، حداقل مقدار PIC برای نشانگر ISSR14 (175/0) و حداکثر مقدار PIC متعلق به نشانگر ISSR22 (341/0) بود. گروه بندی ژنوتیپ های D. glomerata L.  بر اساس نشانگرهای ISSR، توسط نرم افزارهای Mega 4.0.2 و Structure انجام گرفت. نتایج حاصل از گروه بندی توسط نرم افزار Mega 4.0.2، ژنوتیپ ها را در 4 گروه و توسط نرم افزار Structure ژنوتیپ ها را در 2 گروه قرار داد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاکی از آن است که کاربرد نشانگر ISSR جهت تمایز جمعیت های خویشاوندی نزدیک دارای مزیت بالایی بوده و نقش بسزایی در تفکیک و تمایز افراد دارد. همچنین میانگین تنوع آللی بالا در نشانگرهای ISSR بیانگر سطح وسیع تنوع ژنتیکی در جمعیت های D. glomerata L. است. در کل می توان گفت که نشانگر مولکولی ISSR تنوع بالایی را میان ژنوتیپ ها نشان داده و ابزار مناسبی برای بررسی تنوع ژنتیکی D. glomerata L. می باشد.

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تنوع ژنتیکی، علف باغ، نشانگرهای ISSR
  • محمدرضا محمدآبادی*، دیانا شبان جرجندی، زهرا عرب پور، فاطمه ابارقی، حسینعلی ساسان، فرهاد بردبار صفحات 155-170
    هدف

    رازیانه در رژیم های غذایی حیوانات برای اهداف مختلفی از جمله بهبود افزایش وزن، کیفیت اکسیداتیو گوشت، هضم و بازده رشد، حجم سلول های بسته، طول و وزن روده کوچک، کارایی لاشه، مصرف خوراک، گلبول های قرمز و تعداد هموگلوبین، تبدیل خوراک، کارایی و وضعیت سلامت و کاهش تعداد کل باکتری ها استفاده شده است. از طرفی ژن DLK1 نقش مه می در کنترل فرآیندهای مختلف در سرتاسر دوران جنینی و بزرگسالی دارد. لذا، هدف این مطالعه بررسی اثر رازیانه بر بیان ژن DLK1 در قلب گوسفند کرمانی با استفاده از real time PCR بود.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش30 راس بره نر 6 ماهه از نژاد کرمانی با وزن تقریبا یکسان انتخاب و به طور تصادفی در سه گروه آزمایشی (10 راس در هر گروه) قرار گرفتند. حیوانات آزمایشی به مدت سه ماه  با سه سطح رازیانه (0، 1 و 2 درصد) به صورت آزاد و جداگانه تغذیه شدند. پس از کشتار وزن قلب و چربی اطراف قلب اندازه گیری و نمونه برداری از بافت قلب انجام شد. استخراج RNA و ساخت cDNA با استفاده از کیت های استاندارد صورت گرفت. با استفاده از آغازگرهای مربوطه بیان ژن های DLK1 (ژن هدف) و  ژن بتا اکتین (ژن مرجع) با استفاده از روش real-time PCR انجام و نتایج با نرم افزارهای مربوطه آنالیز شد.

    نتایج

    نتایج بررسی کیفیت RNA های استخراج شده روی ژل آگارز و در طول موج A260/A280 نشان دهنده کیفیت مناسب و مطلوب RNA کل بود. نتایج  real time PCR  و الکتروفورز محصولات PCR روی ژل آگارز نشان داد که ژن DLK1  در بافت قلب بیان شده است. افزودن رازیانه به جیره باعث تغییر معنی دار وزن قلب و چربی اطراف قلب نسبت به جیره شاهد نشد. نتایج نشان داد که تغذیه رازیانه در سطوح 1% و 2% به طور معنی داری (P<0.05) بیان ژن DLK1 را در بافت قلب افزایش می دهد.

    نتیجه گیری

     بر اساس نتایج می توان نتیجه گرفت که رازیانه می تواند در رژیم غذایی گوسفند برای بهبود ساختار قلب از طریق اثرات مثبت بر بیان ژن DLK1 استفاده شود. از آنجایی که رازیانه سطح بیان ژن DLK1 را در بافت قلب افزایش داده است، می توان آن را برای بهبود عملکرد قلب در نظر گرفت. می توان نتیجه گرفت که رازیانه می تواند برای مصارف مختلفی در دام استفاده شود، اما برای هر اثر در هر بافت، تحقیقات بیشتری با در نظر گرفتن شرایط مختلف ژنتیکی، اپی ژنتیکی و فیزیولوژیکی انجام شود تا به نتیجه نهایی برسیم.

    کلیدواژگان: بیان ژن DLK1، رازیانه، رژیم غذایی، قلب، ماهیچه قلب
  • علی اکبر حسن خانی، حسین مرادی شهربابک*، محمد مرادی شهربابک، ابوالفضل بهرامی، غلامعلی نهضتی پاقلعه، محمدحسین بنابازی صفحات 171-192
    هدف

    زنبورعسل به عنوان حشره ای گرده افشان عضو مهمی از طبیعت به حساب می آید. از آنجا که صفات رفتاری در زنبورعسل بسیار مهم است، بنابراین مقایسه ترانسکریپتوم بافت مغز از زیرگونه ایتالیایی و افریقایی با ویژگی های رفتاری پرخاشگر و آرام، درک این تفاوت رفتاری را از نظر ژنتیکی امکان پذیر می سازد. این مطالعه با هدف بررسی پروفایل بیان ژن و شناسایی ژن های شاخص در بافت مغز در زنبورعسل ایتالیایی (Apis Mellifera Ligustica) و آفریقایی (Apis mellifera Scutellata) در ارتباط با صفات رفتاری انجام شد. زنبورعسل ایتالیایی از ویژگی های رفتاری آرامی برخوردار است، در حالی که زنبورعسل آفریقایی به عنوان یک زنبور مهاجم شناخته می شود.

    مواد و روش ها

     داده های RNA-seq این پژوهش از پایگاه داده های NCBI دریافت و پس از پیش پردازش، ترانسکریپتوم بافت مغزی هر دو زیرگونه بر روی ژنوم مرجع زنبورعسل همردیف و نقشه یابی شد و پس از کمی سازی داده ها، سرهم سازی ترانسکریپتوم، آنالیز بیان افتراقی (adj p-value < 0.05 , Log2FC>2) و هستی شناسی ژن انجام شد.

    نتایج

    آنالیز بیان افتراقی ژن تعداد 16701 ژن را  بر روی ژنوم مرجع زنبورعسل شناسایی کرد که از این تعداد، 22 ژن در بافت مغز بین هر دو زیرگونه دارای بیان افتراقی معنی داری (adj p-value < 0.05 , Log2FC>2) بودند. همچنین برخی از این ژن ها برای اولین بار شناسایی شدند. آنالیز هستی شناسی ژن نشان داد که از میان این 22 ژن، ژن هایی همچون ITPR، MRJP، HSP70 Ab، MBS، GB45410 و Def1 به صورت مستقیم یا غیرمستقیم در بروز صفات مختلفی همچون رفتارهای دفاعی، بهداشتی، تولید مثلی، حساسیت به گرما، نور و بو دخیل هستند. علاوه براین، SNPهای بخش کدکننده ژنوم بافت مغز زنبورعسل در هر دو زیرگونه نیز شناسایی شد و تعداد 99636 SNP در زیرگونه ایتالیایی و 92514 SNP در زیرگونه آفریقایی شناسایی شد.

    نتیجه گیری

    داده های RNA-seq به سبب پربرونداد[1] بودن می تواند اطلاعات دقیقی را از بیان ژن ها در بافت های مختلف در زیرگونه های مختلف در اختیار ما قرار دهد. در این مطالعه ژن های دخیل در بروی صفات رفتاری زنبورعسل مشخص شد و SNPهای موجود در این ژن ها نیز شناسایی شد.

    کلیدواژگان: ترانسکریپتوم، رفتارشناسی، زنبورعسل، ژن، SNP
  • اعظم غلام نیا، اصغر مصلح آرانی*، حمید سودایی زاده، سعید ترکش اصفهانی، سمیه قاسمی صفحات 193-212
    هدف

    رشد و عملکرد گیاهان در جهان به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک تحت تاثیر تنش شوری محدود شده است. در این مناطق، اثر تنش شوری در اثر خشکسالی همزمان ناشی از دمای بالا شدت می یابد. نعناء فلفلی (Mentha piperita L.) از اهمیت اقتصادی زیادی بدلیل اسانس آن در اکثر مناطق جهان برخوردار است. این تحقیق با هدف بررسی اثرات تنش همزمان شوری و گرما بر میزان تولید رزمارینیک اسید و میزان بیان کمی سه ژن موثر در بیوسنتز رزمارنیک اسید (RAS، HPPR و C4H) در نعناء فلفلی انجام شد.

    مواد و روش ها

     در این تحقیق تاثیر دو سطح شوری 60 و 120 میلی مولار کلرید سدیم (آب آبیاری با شوری 10 میلی مولار به عنوان شاهد) و یک سطح تنش گرمایی 35 درجه سانتیگراد (25 درجه سانتیگراد به عنوان شاهد) و در بازه زمانی 24، 48 و 72 ساعت بعد از اعمال تیمارها در یک آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در 3 تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج

    نتایج نشان داد که تنش شوری منجر به کاهش رزمارینیک اسید شد و این فرآیند به مرور زمان تشدید شد به طوری که در 72 ساعت پس از تیمار به کمترین میزان خود در سطح شوری 60 میلی مولار رسید.  بیان ژن RAS در گیاهچه های نعناء فلفلی در شوری 60 میلی مولار و 120 میلی مولار در دمای 25 و 35 درجه سانتی گراد با گذشت زمان نسبت به شاهد کاهش معنی داری را نشان داد. تغییرات بیان ژن C4H در نهال های نعناء فلفلی در سطوح شوری 60 میلی مولار و 120 میلی مولار و دمای 25 درجه سانتی گراد افزایش معنی داری (به ترتیب 1/4 و 6/3 برابر) در 24 ساعت اول نسبت به شاهد نشان داد. میزان بیان ژن HPPR در نهال های نعناء فلفلی در دمای 35 درجه نسبت به شاهد در زمان 24، 48 و 72 ساعت به ترتیب 68/2، 79/1 و 05/2 برابر افزایش یافت.

    نتیجه گیری

     تنش های همزمان شوری و گرمایی محدودیتی برای کشت نعناء فلفلی محسوب می شوند. این عوامل بر روی تولید رزمارینیک اسید در این گیاه تاثیر منفی گذاشته است و موجب کاهش تولید آن گردید. تنش شوری و گرما بیان برخی ژن ها را کاهش و بیان برخی دیگر را در نعناء فلفلی افزایش داد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، رزمارینیک اسید، شوری، گرما، نعناء فلفلی
|
  • Shaghayegh Afraz, Atena Mozafari, Ali Hatef Salmanian * Pages 1-20
    Objective

    The use of plant expression systems to produce recombinant proteins have advantages such as different methods for transformation and culture, occurrence of appropriate post-translational modifications and no risk of contamination with animal and microbial pathogens. However, low productivity in these expression systems have always been a major challenge. Secretion-based expression systems, such as Hairy Root Cultures (HRCs), is a convenient way to continuously produce active ingredients without the need for plant tissue degradation, which will facilitate the purification process and significantly reduce related costs. This study aimed to designing and constructing vectors carrying NtREL1 root specific promoter in combination with patatin, pectin methyl esterase and calreticulin signal peptides at the same time in order to increase the specific expression of recombinant proteins in hairy root culture and their subsequent secretion into hydroponic medium.

    Materials and methods

    The nucleotide sequence of NtREL1 root specific promoter, patatin, pectin methyl esterase and calreticulin signal peptides were retrieved from NCBI database. To identify cis acting regulatory elements involved in specific expression, the NtREL1 sequence was investigated by PLACE and PLANT CARE softwares. Bioinformatics studies were performed to design pBI121 expression vector with NtREL1 promoter in combination with signal peptides and appropriate restriction sites. After receiving the synthetic fragments in pUC57 vector, the fragments were digested by restriction endonuclease and sub cloned in pBI121 expression vector.

    Results

    Examination of the NtREL1 promoter showed that this promoter is rich in AT nucleotides. These sequences can improve the recognition process by transcription systems and increase gene expression due to their ease of conversion from double-stranded to single-stranded form. The accuracy of NtREL1 promoter sub cloning upstream of patatin, pectin methyl esterase and calreticulin signal peptides in pBI121 expression vector were confirmed using colony PCR, digestion reactions and sequencing.

    Conclusions

    Since pBI121-based expression vectors are more efficient than other expression vectors and widely used in genetic transformation and expression of recombinant proteins in plants, this recombinant vectors can be applied effectively for recombinant protein production and its secretion in expression systems like hairy root culture.

    Keywords: Expression vector, Root specific promoter, Signal peptide
  • Marjan Azghandi, Mojtaba Tahmoorespur *, MohammadHadi Sekhavati Pages 21-44
    Objective

    Hepatitis C infection is one of the most common chronic infectious diseases in the world and about 3-5 million people are infected with this infection annually. Unfortunately, despite recent advances, there are still widespread problems for the treatment of these people and many needs have not been met. As a result, there is an urgent need for more effective treatment strategies to treat this disease. One of these new therapeutic approaches is the use of recombinant proteins, which have no side effects for the patient and at the same time are cheap and available.

    Materials and methods

    To conduct this study, the three-dimensional structures of virus proteases (NS2, NS3, NS4A, NS5A and NS5B) and recombinant peptide CLF36, were obtained. The chemical structure of new generation drugs was also downloaded from PubChem. To evaluate the stability of the predicted structures and to ensure the accuracy of the third structure of proteins, molecular dynamics simulations were performed using GROMACS software version 2019 and in a duration of 10 nanoseconds. Then, to evaluate the antiviral properties of the peptide, molecular docking was performed for peptides and drugs under static conditions. To evaluate the stability of the complexes, based on the results obtained from molecular docking, complexes with negative values of free binding energy were selected to perform molecular dynamics simulations. Finally, the obtained results were evaluated under dynamic conditions in GROMACS software. The engineered peptides were then designed according to the results and the sequence of the best engineered peptides was sent for synthesis. After cloning and expression of the recombinant peptide in the yeast host, the IC50 level of the peptide on the Huh7.5 liver cell line was determined and the virus-infected cells were treated with the desired peptide. After extracting RNA from the cells, the virus loaded in the sample. Were measured.

    Results

    Among the results obtained from various dockings performed between virus proteases and recombinant peptides and commercial drugs, it was found that the peptide-binding strength (average -99.92) was much higher than other drugs (average -61.54). This indicates the high antiviral property of the recombinant peptide. The results of molecular dynamics showed that the values of rmsd and hydrogen bonds and binding energy for CLF36 peptide bound to virus proteases compared to other drugs indicate a stronger binding of this peptide. In addition, the engineered peptide showed stronger antiviral activity compared to the natural peptide (binding energy was 8 units stronger). Examination of the function of the peptide in vitro also showed that this peptide has a stronger antiviral effect compared to drugs in that it was able to completely prevent the virus from multiplying in cells.

    Conclusions

    The final results of this study indicated that recombinant peptide, has strong antiviral properties. However, to confirm these results, additional laboratory studies are needed.

    Keywords: Camel Lactoferrin, Hepatitis C, Molecular dynamics, Recombinant Peptide
  • Esmaeil Ziaee, MohammadHadi Eskandari *, Ali Niazi, Marzieh Moosavi Nasab, Mahmmod Aminlari Pages 45-66
    Objective

    The aim of present study was transient expression and purification of recombinant caprine chymosin and prochymosin in N. benthamiana leaves using plant binary vectors and tobacco mosaic virus (TMV) vector.

    Material and Methods

    The caprine prochymosin gene sequence was obtained from NCBI gene bank and optimized at codons for preferential expression in tobacco leaves. The chymosin and prochymosin genes were introduced into the plant binary and viral vectors. Immunoblotting analyses were conducted to demonstrate expression of chymosin and prochymosin, and the expression level was quantified by milk clotting activity test.

    Results

    Results indicated that N. benthamiana leave cells cannot process prochymosin correctly and only a weak band observed in extracted total proteins (TPs) which showed no milk clotting activity while leaves infiltrated by p20αchymosin showed a band with chymosin molecular weight and slightly showed milk clotting activity. TMV-based recombinant prochymosin and chymosin expression showed necrosis after 3 days post infiltration (dpi) in agro-infiltrated leaves and after 5 days, leaves completely dried and necrotized. Blotting analysis showed only a band with right molecular weight in TSPs extracted N. benthamiana leaves infiltrated by TMVαchymosin. Moreover, we subcloned chymosin which expanded with a N-terminal barley alpha amylase signal peptide and a C-terminal hybrid Fc tag which labelled as TMVαchymosinhyFc. The expression level increased gradually from 2 to 5 days after infiltration from 3.3 U/g FW to 16.8 U/g FW but after 5-day leaves necrosis started and expression level reduced gradually.

    Conclusion

    Viral vectors and transient expression can be a cheap, fast and effective method to produce a huge amount of recombinant proteins but it seems chymosin production still needs more research and find the N. benthamiana cells problem with chymosin which leads to necrosis and reduce the expression level for large scale production.

    Keywords: Chymosin, Prochymosin, Transient expression, Viral vector
  • Hamid Karimi, Sedigheh Fabriki Ourang *, Ali Ashraf Mehrabi Pages 67-84
    Objective

    The aim of this study was to determine the relationships and genetic diversity between and within wild species of Aegilops using EST-derived TRAP molecular markers.

    Materials and Methods

    In this study, genetic diversity and relationships among eight wild species of Aegilops collected from 14 provinces of Iran were evaluated using 24 TRAP primer combinations.

    Results

    The mean of PIC for studied primers was 0.95 and the lowest and highest values ​​of this index were related to TRAP20 (0.92) and TRAP10 (0.97), respectively. Also, the mean of MI was 10.77 and the lowest and highest values ​​were related to TRAP3 (6.95) and TRAP17 (17.34), respectively. The molecular analysis of variance showed 60% variance between species and 40% variance within species. Estimated genetic parameters showed that the highest levels of Na (1.07), Ne (1.26), I (0.23) and uHe (0.16) belonged to Ae. truncialis and the maximum Nei gene diversity (0.14) was related to Ae truncialis, Ae. umbelulata and Ae. neglecta. Minimum values ​​of Nei gene diversity (0.09), Shannon index (0.14), No. of effective alleles (1.16) and No. of observed alleles (0.79) was observed for Ae. crassa. The least genetic similarity was observed between Ae. crassa with Ae. cylandrica and Ae. umbelulata and the most similarity between Ae. triuncialis and Ae. umbelulata. Being in the same group of Ae. umbelulata and Ae. truncialis with cluster analysis and PCOA confirmed the high genetic similarity of these species.

    Conclusions

    The results showed high genetic diversity among and within species. Molecular analysis of variance revealed higher genetic diversity between species, indicating low gene flow and Fst, as well as a high genetic differentiation between species.

    Keywords: Aegilops, genetic diversity, TRAP, Wild species, Wheat
  • Parvin Moghaddam, Azadeh Zahmatkesh *, Masoumeh Bagheri, Parvaneh Esmaeilnejad-Ahranjani Pages 85-100
    Objective

    Foot-and-mouth disease (FMD) is an acute highly contagious viral disease in susceptible cloven-hoofed animals, which causes extensive economic loss in livestock industry. Recently, diagnostic methods have been developed to detect antibodies against non-structural proteins of this virus. Non-structural proteins 3ABC and 3D that provide linear B cells epitopes allow effective detection of virus-infected animals. In this study, immuno-dominant epitopes of 3ABD proteins were considered for the synthesis of a new gene sequence and assembling of 3AB and 3D fragments.

    Materials and Methods

    Overlap extension-polymerase chain reaction (OE-PCR) was used to synthesize 3ABD antigenic sequences. Viral RNA was isolate from BHK-infected cells and reverse transcribed. In order to remove 654 nucleotides of the middle 3C genomic sequence, a pair of internal primers with 29 overlapping nucleotides and two external primers were designed. The 3AB and 3D fragments were each amplified in separate PCR reactions and purified from the gel after electrophoresis. These fragments were used as templates in a one-step OE-PCR for the synthesis of 3ABD sequence by external primers and Pfu DNA polymerase.

    Results

    The results showed amplification of 3AB (418 bp) and 3D (557 bp) fragments with overlapping sequences at the end of 3' and 5', respectively. The OE-PCR experiment resulted in amplification of multiple fragments, and the 3ABD fragment with the desired length (946 bp) was confirmed after sequencing. Only by considering 29 homologous nucleotides in the design of overlapping primers and a high-fidelity, highly accurate DNA polymerase, two epitopic regions of non-structural proteins of FMD virus (3'-3AB and 5'-3D) were linked together.

    Conclusions

    The new gene sequence synthesized by a one-step OE-PCR technique has the antigenic sites of 3ABD non-structural proteins of FMD virus, obviates the need for expensive peptide synthesis, and can be a proper alternative for production of 3ABD recombinant protein for application in detection of FMD by Enzyme Linked Immunosorbent Assay.

    Keywords: : B-cell epitopes, Overlap extension, Overlapping primers, Site-directed mutagenesis
  • Maryam Ghaedi, Payam Pour Mohammadi *, AliReza Shafeinia, Mohamadreza Salehi Salmi Pages 101-118
    Objective

    Sugarcane (Saccharum officinarum L.) is a commercial plant that extracts more than 70% of the sugar produced worldwide. Salinity in many arid and semi-arid regions of the world is considered as a major problem and limiting factor for growth, quality and yield of crops including sugarcane. Chromosome manipulation of the plant species is one of the most powerful methods of plant breeding because of its effect on some morphological, physiological and genetic variation. The aim of this study was to investigate the effect of different levels of colchicine mutagen on changes in DNA content and to investigate the effect of increasing DNA content on the transcription rate of catalase gene.

    Materials and methods

    In this experiment, sugarcane seedlings were treated with colchicine (concentrations of 0, 100, 200 and 400 mg / L) in two CP48 and CP69 cultivars for 8, 24 and 48 hours, respectively. The plants were then examined for morphological and physiological characteristics. Plants were then exposed to saline stress (200 mM NaCl) and normal. After applying stress, plants with probable polyploidy were examined for genetic content using flow cytometry. Also, to investigate the expression pattern of Catalase gene (CAT2), leaf sampling was done 24 h after salinity stress from control and stressed plants.

    Results

    The results showed that viability, height and density of stomata decreased with increasing colchicine concentration and duration of treatment. However, stomata size increased with increasing colchicine concentration and duration of treatment and chlorophyll and photosynthesis increased with increasing duration of treatment. The results showed that the expression of this gene was significantly increased in both CP48 and CP69 cultivars under salinity stress. The expression of this gene was increased in CP69 cultivar treated with colchicine and this increase was significant at 200 mg / L colchicine. While in CP48 cultivar the effect of colchicine treatment was not significant.

    Conclusions

    Based on the above results, it can be concluded that increasing the genetic content of sugarcane can improve salinity resistance.

    Keywords: : Catalase gene, Colchicine, Polyploidy, Salinity resistance, Sugarcane
  • Hamed Kharrati-Kooppae, Ali Esmaeelizadeh *, Hojjat Pournanaei Pages 119-132
    Objective

    Different climates and wide geographical area of Iran have caused considerable genetic diversity in Iranian chicken ecotypes. Artificial selection for genetic gain in economic traits leads to a reduction of genetic diversity in livestock and poultry breeds. On the other hand, by identifying the genetic potential of native ecotypes and managing breeding programs, it is possible to increase productivity in native chicken populations while maintaining genetic diversity. However, so far no genomic study has been performed to identify the genetic characteristics of native chickens. The aim of this study was to identify the genetic potential of Iranian native chicken ecotypes for appropriate targeting of breeding and genetic conservation programs.

     Materials and methods

    In this study, genomic data related to 51 native chicken ecotypes, 11 chickens of Arian line and 10 chickens of Leghorn breed were collected from the department of animal science at Shahid Bahonar University of Kerman. Mapping step against reference genome was done by BWA program. Identification of single nucleotide variants was performed by GTAK software. Phylogenetic analysis was investigated using the neighborhood joining method and Mega software. Fst and inbreeding coefficient among population were performed using Admixture and VCFtools programs. 

    Results

    Percentage of alignment against the reference genome was reported between 83% and 95% for all samples and also 14.56 million single nucleotide variants were reported from the native and commercial chicken genomes. The results of phylogenetic tree analysis showed that almost all studied ecotypes were classified into separate groups. According to the reported results, it can be claimed that native chicken ecotypes are more genetically similar to the Arian line (compared to Leghorn breed). Findings obtained from admixture and Fst analysis also confirmed the results of phylogenetic analysis. For example, the highest Fst was estimated as 0.219 between Leghorn breed and Marandi ecotype.

     Conclusions

    Due to the genetic similarity of most native chicken ecotypes and Arian line, breeding programs can be organized based on meat production traits. By targeting breeding programs, genetic resources can be improved to increase productivity while preserving the genetic diversity of native chicken ecotypes.

    Keywords: Single nucleotide variants, Genetic conservation, native chicken
  • Shabnam Sabouriazar, Reza Mohammadi, Mojtaba Nouraein * Pages 133-154
    Objective

    Orchard Grass (Dactylis glomerata L.) is a perennial forage and cross-pollinating grass, has wide genetic distribution in Iran. Although the genus Dactylis has been studied quite well within the past decades, little is known about the genetic diversity and population patterns of natural populations in grassland regions. The aim of this study is to identify the genetic diversity of this species in the East Azerbaijan, Iran.

    Materials and methods

    In this study, seeds of 25 ecotypes of Dactylis glomerata L. were planted in the research farm of the Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Northwest & West region in Tabriz as a randomized complete block design with 3 replications. Then 34 selected genotypes (single plant) were examined using 22 ISSR markers.

    Results

    According to the results of ISSR markers, a total of 424 loci were amplified in the genome, of which 34 loci among all studied genotypes were monomorphic and 390 loci were polymorphic. The mean percentage of polymorphisms for D. glomerata L. in ISSR markers was estimated to be 70.39%. Also, the mean PIC value (polymorphic information content) for ISSR markers was equal to 0.288, the minimum PIC value for ISSR14 marker (0.175) and the maximum PIC value belonged to ISSR22 marker (0.341). Grouping of D. glomerata L. genotypes based on ISSR markers was performed using Mega 4.0.2 and Structure software, which grouped the results of Mega 4.0.2 genotypes into 4 groups, and Structure software grouped the genotypes into 2 groups.

    Conclusions

    The results indicate that the using of ISSR markers to differentiate close kin populations has a high advantage and plays a significant role in the differentiation of individuals. Also, the high allelic diversity of ISSR markers indicate a large level of diversity in D. glomerata L. populations and it’s a suitable tool for studying the genetic diversity of D. glomerata L.

    Keywords: : Cluster analysis, genetic diversity, Orchard grass, ISSR markers
  • Mohammadreza Mohammadabadi *, Diana Shaban Jorjandy, Zahra Arabpoor Raghabadi, Fatemeh Abareghi, Hosein Ali Sasan, Farhad Bordbar Pages 155-170
    Objective

    Fennel in animal diets for various purposes including improving weight gain, oxidative quality of meat, digestion and growth efficiency, closed cell volume, small intestine length and weight, carcass efficiency, feed intake, red blood cells and hemoglobin count, feed conversion, efficiency and health status and reduction of the total number of bacteria have been used. On the other hand, DLK1 gene plays an important role in controlling various processes throughout the fetus and adulthood. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of fennel on DLK1 gene expression in Kermani sheep heart using real-time PCR.

    Materials and Methods

    In this study, 30 male Kermani lambs (6-month-old) with almost the same weight were selected and randomly divided into three experimental groups (10 in each group). Experimental animals were fed freely and separately with three levels of fennel (0, 1 and 2%) for three months. After slaughtering, the heart weight and fat around the heart were measured and the heart tissue was sampled. RNA extraction and cDNA synthesis were performed using standard kits. The expression of DLK1 genes (target gene) and beta-actin gene (reference gene) was performed using proper primers using real-time PCR method and the results were analyzed with the appropriate software.

    Results

    The results of quality assay of extracted RNAs on agarose gel and at A260 / A280 wavelength showed good quality of total RNA. The results of real-time PCR and electrophoresis of PCR products on agarose gel showed that DLK1 gene was expressed in heart tissue. Adding fennel to the diet did not significantly change the weight of the heart and the weight of fat around the heart compared to the control diet. The results showed that fennel nutrition at 1% and 2% levels significantly (P <0.05) increased DLK1 gene expression in heart tissue.

    Conclusions

    Based on the results, it can be concluded that fennel can be used in sheep diet to improve heart structure through positive effects on DLK1 gene expression. Since fennel has increased the expression level of DLK1 gene in heart tissue, it can be considered to improve heart function. It can be concluded that fennel can be used for different purposes in livestock, but for each effect in each tissue, more research should be done considering different genetic, epigenetic and physiological conditions to reach the distinct conclusion.

    Keywords: DLK1 gene expression, fennel, diet, heart, heart muscle
  • Aliakbar Hasankhani, Hossein Moradi Shahrbabak *, Mohammad Moradi Shahrbabak, Abolfazl Bahrami, Gholamali Nehzati Paghaleh, MohammadHossein Banabazi Pages 171-192
    Objective

    Honeybees, as pollinating insects, are an important part of nature. Because behavioral traits are so important in honeybees, comparing brain tissue transcriptomes of the two subspecies with aggressive and calm behavioral characteristics makes it possible to understand this behavioral difference genetically. This study aimed to investigate to gene expression profile and identify the key genes in brain tissue in Italian (Apis Mellifera Ligustica) and African (Apis mellifera Scutellata) honeybees concerning behavioral traits. The Italian honeybee has calm behavioral characteristics, while the African is known as an aggressive honeybee.

    Materials and methods

    RNA-Seq data were obtained from the NCBI  (GEO) database, and after pre-processing of reads, the brain tissue transcriptomes of both subspecies were aligned and mapped on the honey bee reference genome (v A.mel 4.5), and then data qualification, transcriptome assembly, differential expression analysis, and gene ontology were performed.

    Results

    Differential gene expression analysis identified 16,701 genes on the honeybee reference genome, of which 22 genes in brain tissue between the two subspecies had significant differential expression (adj p-value <0 .05 and Log2FC>2). As well, some of these genes were first identified. Gene ontology analysis showed that among these 22 genes, such as ITPR, MRJP, HSP70Ab, MBS, GB45410, and Def1 are directly or indirectly involved in the occurrence of various traits such as defensive, health behavior, reproductive, heat, light, and smell sensitivity. In addition, the SNPs encoding the honeybee brain tissue genome were identified in both subspecies, and 99636 SNPs were identified in the Italian, and 92514 SNPs were identified in the African subspecies.

    Conclusions

    RNA-seq data, due to its high throughput, can provide us with accurate information about the expression of genes in different tissues in various subspecies. In this study, genes involved in honeybee behavioral traits and the SNPs in these genes were identified

    Keywords: : Behavioral traits, Gene, Honeybee, SNP, transcriptome
  • Azam Gholamnia, Asghar Mosleh Arany *, Hamid Sodaeizadeh, Saeed Tarkesh Esfahani, Somaieh Ghasemi Pages 193-212
    Objective

    The growth and yield of plants in the arid and semiarid areas are limited by salinity stress. In these areas, salinity intensifies by high temperatures. Peppermint (Mentha piperita L.) is of great economic importance in the most of world areas due to their valuable essential oils. This study investigated the simultaneous effects of salinity and heat on rosmarinic acid production and expression of three effective genes (C4H, HPPR, and RAS) in rosmarinic biosynthesis in peppermint.

    Materials and methods

    The effect of two levels of salinity 60 and 120 mM of sodium chloride (irrigation water with salinity of 10 Mm as control) and heat stress at 35°C (25°C as control) at three interval times (24, 48 and 72 hours) after treatments were measured in a completely randomized design with three replications.

    Results

    The results showed that salinity stress decreased the relative level of rosmarinic acid. The process intensified over time so that it reached its lowest level at salinity of 60 mM at 72 hours. RAS genes expression was significantly reduced under salinity of 120 mM and 60 mM under 25˚C and 35 ˚C. Changes in the expression level of C4H in peppermint seedlings at the salinity levels of 60 mM and 120 mM at 25˚C showed a significant increase (4.1 and 3.6 times respectively) at the first 24 hours compared to control. The expression of HPPR gene in peppermint seedlings at 35 ° C increased 2.68, 1.79 and 2.55 times at 24, 48 and 72 hours, respectively, compared to the control.

    Conclusions

    Simultaneous salinity and heat stress are a limitation factor for growing Mentha piperita L. These factors had a negative effect on the biosynthesis of rosmarinic acid in this plant. Salinity and heat stress decreased the expression of some genes and increased the expression of others in peppermint.

    Keywords: Gene expression, Rosemaric acid, Salinity, Heat, Peppermint