فهرست مطالب

Plant Molecular Breeding - Volume:8 Issue: 1, Winter and Spring 2020

Journal of Plant Molecular Breeding
Volume:8 Issue: 1, Winter and Spring 2020

  • تاریخ انتشار: 1401/03/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پیمان محیط ابری، زهرا موحدی*، مهدی قبولی، مجید رستمی صفحات 1-9

    پژمردگی فوزاریومی ناشی از (FOL (lycopersici. sp. f oxysporum Fusarium یکی از بیماریهای عمدهی مخرب گوجه فرنگی در سراسر جهان است. هیچ گونه اطلاعات مولکولی در ارتباط با اثر متقابل گوجه فرنگی ایرانی رقم ارلی اربانا Y با FOL وجود ندارد. بر این اساس، مطالعهی حاضر برای بررسی پاسخ به FOL با استفاده از بیماریشناسی گیاهی (شدت بیماری و وزن تر اندام هوایی) و روش های مولکولی انجام شد. رونوشتهای مربوط به ژن پاسخ دهنده به اسید جاسمونیک (Pin2 ،(ژنهای پاسخ دهنده به اسید سالیسیلیک (Chi3 ،Chi9 و PR1 ،(ژنهای تنظیمی مسیول مسیر سیگنالدهی اسید جاسمونیک (WRKY33 و MYC2 (و اتیلن (ERF1 (با استفاده از تکنیک PCR-qRT در بازه های زمانی منظم از 6 تا 96 ساعت بعد از مایه زنی FOL اندازهگیری شدند. توسعه نشانه های بیماری و کاهش وزن تر اندام هوایی در گیاهان تیمار شده، علیرغم افزایش بیان ژنهای دفاعی وابسته به اسید سالیسیلیک در زمانهای مختلف پس از تلقیح بیمارگر نشان داد که مسیر سیگنالی اسید سالیسیلیک در حساسیت ارلی اربانا Y نسبت به FOL موثر است. بالعکس، ژنهای مسیر JA و ET در پاسخ به آلودگی بیمارگر بیان قدرتمندی نداشتند که میتواند نشاندهنده نقش ژنهای دفاعی هدایت شده توسط جاسمونات و اتیلن در کاهش حساسیت به این بیمارگر باشد. با اینحال، جهت فهم دقیق حفاظت بیشتر بر علیه FOL ،لازم است که مکانیسم دقیق مولکولی حساسیت ارلی اوربانا Y نسبت به FOL در آینده بیشتر مورد بررسی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: اتیلن، بیان ژن، اسید جاسمونیک، اسید سالیسیلیک، مقاومت سیستمیک
  • سعید نواب پور صفحات 10-18

    ارزیابی فیزیولوزیک و بیوشیمیایی فعل و انفعالات در خلال پیری برگ در برگ پرچم و سایر برگ ها در جو زراعی در شرایط مزرعه مورد بررسی قرار گرفت. صفات مورد بررسی شامل عملکرد دانه، مقدار کلروفیل و پروتیین، میزان تثبیت دی اکسید کربن، مقدار فلورسنت، مقدار آلفا توکوفرول و کاروتنویید، شاخص اکیداسیون سلولی و مقدار بیان ژن وابسته به فعالیت کلروپلاست بود. نتایج نشان دهنده نقش ممتاز برگ پرچم در میزان عملکرد دانه بود. میزان کلروفیل و پروتیین برگ ها، بویژه برگ پرچم افت چشمگیری در خلال پیری نشان داد. روند کاملا مشابهی برای میزان تثبیت دی اکسید کربن و فلورسنت کلروفیل مشاهده شد، این مسیله مبین تداوم فعالیت کلروپلاست در برگ پرچم بود. دو عامل اصلی و محلول در چربی آنتی اکسیدانی آلفا توکوفرول و کاروتنویید افزایش معنی داری در خلال پیری برگ پرچم تا مراحل نهایی (25 روز پس از گرده افشانی) نشان داد. مقدار شاخص اکسیداسیون سلولی با ادامه روند پیری برگ پرچم افزایش تدریجی نشان داد. میزان بیان نسبی ژن فتوسنتزی پی اس بی ا کاهش قابل توجه طی پیری بویژه در سایر برگها نشان داد. تداوم بیان نسبی این ژن در خلال پیری برگ پرچم نتیجه درخور توجهی در پایداری فتوسنتز بود.

    کلیدواژگان: فتوسنتز، پیری، برگ پرچم، فلورسنس، TBARM
  • محسن سعیدی، مجید عبدلی* صفحات 19-30

    به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی و تاثیر تنش خشکی بر عملکرد دانه گندم، 56 ژنوتیپ گندم از نظر تحمل به تنش خشکی انتهای فصل در شرایط مزرعهای در کرمانشاه طی فصل زراعی 90-1389 مورد ارزیابی قرار گرفتند. این آزمایش در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی با استفاده از طرح آلفا-لاتیس با دو تکرار در دو رژیم مختلف آبی شامل بدون تنش (آبیاری نرمال در تمام مراحل رشد) و تنش خشکی (انتهای فصل پس از گلدهی) انجام شد. چندین شاخص جدید تحمل به تنش مورد ارزیابی قرار گرفتند. به طوری که 10 شاخص تحمل به خشکی شامل شاخص تحمل تنش (STI ،(شاخص خشکی نسبی (RDI ،(شاخص عملکرد (YI ،(شاخص پایداری عملکرد (YSI ،(شاخص مقاومت به خشکی (DI ،(شاخص تحمل غیرزنده (ATI ،(شاخص درصد حساسیت به تنش (SSPI ،(شاخص حساسیت به خشکی (SDI ،(شاخص تحمل تنش اصلاح شده در آبیاری نرمال (K1STI (و شاخص تحمل تنش اصلاح شده در تنش (K2STI (بر اساس عملکرد دانه در شرایط تنش (GYs (و آبیاری (GYp (برآورد شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف معنیداری بین ژنوتیپها از نظر صفت عملکرد دانه وجود دارد. به طور کلی، تنش خشکی انتهای فصل سبب کاهش 2/27 درصدی عملکرد دانه شد. ژنوتیپهای شیرودی، رسول، داراب-2 ،مرودشت، ارگ و شیراز بیشترین کاهش عملکرد دانه (1/61 ،3/51 ،4/48، ،7/0 ،4/7 ،4/1) دانه عملکرد کاهش کمترین الموت و مهدوی، 330 ،گوهر، 318 ژنوتیپهای همچنین و) درصد 43/0 و 43/1 ،44/1 5/7 و 2/10 درصد) را در اثر تنش خشکی داشتند. بعلاوه، نتایج نشان داد که میتوان ژنوتیپهای گندم را با استفاده از تجزیه و تحلیل خوشهای در شرایط نرمال و تنش طبقهبندی کرد. تجزیه و تحلیل همبستگی بین عملکرد دانه در شرایط بدون تنش و تنش خشکی با شاخصهای مختلف تحمل به خشکی نشان داد که شاخصهای STI ،YI ،K1STI و K2STI شاخصهای مناسبی برای شناسایی ژنوتیپهای با عملکرد دانه بالا بودند. بر اساس این شاخصها، ژنوتیپهای مغان-1 ،گلستان، نوید، 330 ،داراب-2 و بهار در هر دو شرایط آزمایشی بیشترین عملکرد دانه را داشتند. بنابراین، این ژنوتیپهای گندم برای کشت در مناطق مدیترانهای که در پایان فصل رشد دائما با تنش خشکی مواجه هستند و در مناطقی با شرایط آب و هوایی مشابه، مناسب هستند. همچنین، توصیه میشود از آنها بعنوان والدین برای بهبود تحمل به خشکی در سایر ژنوتیپهای گندم استفاده شود.

    کلیدواژگان: عملکرد دانه، تنوع ژنتیکی، تنش کمبود آب، گندم، شاخصهای تحمل تنش
  • حسین مرادی بیدختی، ولی الله بابایی زاد*، حشمت الله رحیمیان، محمدعلی تاجیک قنبری، علی پاکدین پاریزی صفحات 31-40

    بیماری باکتریایی بلاست مرکبات (viridiflava Pseudomonas) ازجمله بیماریهای شایع در بیشتر نقاط مرکبات خیز جهان است. گیاهان برای مقابله با عوامل بیماریزا از طیف وسیعی از مکانیسمها استفاده میکنند که نتیجه برهمکنش گیاه با عوامل بیماریزا، القای بیان ژنهای درگیر در مقاومت و کاهش زخم و آسیب است. علاوه بر این، ارتباط همزیستی بین گیاه و قارچ میکوریزا میتواند به طور موثر رشد را تقویت کرده و گیاه را در برابر شرایط نامطلوب محیطی محافظت کند. در مطالعه حاضر گیاهچه های نارنج همزیست شده با قارچ میکوریز indica Serendipita به باکتری viridiflava Pseudomonas آلوده شدند. نمونه برداری از گیاهان تیمار شده در بازه های زمانی 24 ،48 و 72 ساعت پس از تلقیح انجام شد و الگوی بیان ژنهای PR1، PR2 ،PR3 ،PR4 ،PR5 ،PAL ،POX و LOX در مراحل اولیه بیماری بلاست مرکبات با روش PCR-qRT بررسی شد؛ بنابراین بر اساس نتایج به دست آمده میزان بیان ژنهای PR1 ،PR4 ،PAL ،POX ،PR3 و PR5 در 48 ساعت پس از اعمال آلودگی در گیاه نارنج همزیست شده با قارچ indica. S افزایش داشت اما سطح بیان ژنهای PR2 و LOX در 72 ساعت پس از اعمال آلودگی افزایش نشان داد. به نظر میرسد قارچ همزیست قادر است با القای اثرات سیستمیک سبب آمادگی گیاه میزبان در جهت افزایش سریع بیان ژنهای دفاعی به محض دریافت سیگنال حضور عامل بیمارگر بلاست شود.

    کلیدواژگان: بیماری بلاست مرکبات، نارنج، indica Piriformospora، ژنهای PR، viridiflava Pseudomonas
  • شیما حسن زاده فرد، مهدی بهنامیان*، مهدی محب الدینی، سارا دژستان، حمید موذنی صفحات 41-47

    تجزیه کاریوتایپ اطلاعات کروموزومی را فراهم میکند که میتواند برای تعیین خواستگاه و خویشاوندی نمونه ها مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، کاریوتایپ 28 نمونه .Bernh vulgaris Falcaria از ایران برای اولین بار تعیین شد. همه نمونه ها دارای تعداد کروموزوم مشابه (22=2x=2n) بودند. تفاوتهایی در موقعیت سنترومر در جفت کروموزوم 11 در همه نمونه ها یافت شد. ما دریافتیم که کروموزومها به طور عمده دارای مورفولوژی متاسنتریک یا ساب متاسنتریک هستند. آسیمتری کاریوتایپ (F19) در بین نمونه ها مشاهده شد. کاریوتایپ برای vulgaris. F ،2A و 3A بود. حداکثر شاخص آسیمتری (%AsK) مربوط به نمونه F19) 95/74 (بود. در میان نمونه های مورد مطالعه، تفاوتهایی در طول، سیمتری کاریوتایپها، طول نسبی کروموزوم (%RL) درصد شکل کل (%TF) ضریب تنوع طول کروموزوم (CVcl) میانگین نسبت بازو (AR) شاخص سنترومری (CI) و آیدیوگرام کروموزومها یافت شد. نتایج حاکی از وجود تنوع سیتولوژیکی بالا در میان نمونه های ایرانی vulgaris. F بوده و نشان داد که عوامل جغرافیایی و محیطی ممکن است نقش موثری در ساختار ژنتیکی و تکامل کروموزومهای vulgaris. F داشته باشند.

    کلیدواژگان: .Bernh vulgaris Falcaria، کاریوتایپینگ، سیتوژنتیک، کروموزوم، آیدئوگرام
  • معصومه دژ آباد، هنگامه طاهری*، بابک پاکدامن سردرود صفحات 48-56

    پژمردگی فوزاریومی ناشی از (FOL (lycopersici. sp. f oxysporum Fusarium یکی از بیماریهای عمده ی مخرب گوجه فرنگی در سراسر جهان است. هیچ گونه اطلاعات مولکولی در ارتباط با اثر متقابل گوجه فرنگی ایرانی رقم ارلی اربانا Y با FOL وجود ندارد. بر این اساس، مطالعه ی حاضر برای بررسی پاسخ به FOL با استفاده از بیماریشناسی گیاهی (شدت بیماری و وزن تر اندام هوایی) و روش های مولکولی انجام شد. رونوشتهای مربوط به ژن پاسخ دهنده به اسید جاسمونیک (Pin2) ژنهای پاسخ دهنده به اسید سالیسیلیک (Chi3 ،Chi9 و PR1) ژنهای تنظیمی مسیول مسیر سیگنالدهی اسید جاسمونیک (WRKY33 و MYC2)و اتیلن (ERF1) با استفاده از تکنیک PCR-qRT در بازه های زمانی منظم از 6 تا 96 ساعت بعد از مایه زنی FOL اندازهگیری شدند. توسعه نشانه های بیماری و کاهش وزن تر اندام هوایی در گیاهان تیمار شده، علیرغم افزایش بیان ژنهای دفاعی وابسته به اسید سالیسیلیک در زمانهای مختلف پس از تلقیح بیمارگر نشان داد که مسیر سیگنالی اسید سالیسیلیک در حساسیت ارلی اربانا Y نسبت به FOL موثر است. بالعکس، ژنهای مسیر JA و ET در پاسخ به آلودگی بیمارگر بیان قدرتمندی نداشتند که میتواند نشاندهنده نقش ژنهای دفاعی هدایت شده توسط جاسمونات و اتیلن در کاهش حساسیت به این بیمارگر باشد. با اینحال، جهت فهم دقیق حفاظت بیشتر بر علیه FOL ،لازم است که مکانیسم دقیق مولکولی حساسیت ارلی اوربانا Y نسبت به FOL در آینده بیشتر مورد بررسی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: اتیلن، بیان ژن، اسید جاسمونیک، اسید سالیسیلیک، مقاومت سیستمیک
|
  • Peiman Mohit Rabary, Zahra Movahedi *, Mehdi Ghabooli, Majid Rostami Pages 1-9

    Salicylic acid (SA) is a phenolic phytohormone that acts as a key regulator of the signaling network in plants under biotic and abiotic stresses. SA exerts stimulatory effects on various physiological processes to plant growth and development. In this research, valerian, chicory, withania, and purple coneflower plants were transferred into an aeroponic system where the effects of SA were investigated on some plant characteristics under greenhouse conditions. The plants were foliar sprayed with SA (0, 50, 100, and 150 mg l-1) at 20, 40, and 60 days after transplanting (DAT). Results showed that the highest chlorophyll a+b, carotenoid, plant height, root length, root volume, number of leaves per plant, root fresh weight, root dry weight, shoot fresh weight, and shoot dry weight were obtained from 150 mg l-1 SA in all the studied medicinal plants. The results revealed that the exogenous application of SA in the aeroponic system increased the root fresh weight, root dry weight, shoot fresh weight and shoot dry weight of chicory, withania, valerian, and purple coneflower plants. Also, the studied medicinal herbs grew well in the aeroponic system.

    Keywords: Chicory, Purple coneflower, Soilless culture, Valerian, Withania
  • Saeid Navabpour * Pages 10-18

    Barley is an important feed grain in many areas such as Canada, Europe and in the U.S. It has also so important for animal feed and has several other usages such as alcohol industry, malt productive and biomass-fuels. The characteristics of physiological and biochemical events during leaf senescence either flag leaf or other leaves have been investigated in field-grown barley (Hordeum vulgare cv. Hordea). The traits included grain yield, chlorophyll and protein levels, CO2 assimilation rate, fluorescence, α-tocopherol and carotenoid levels, cellular oxidative level and chloroplast-encoded gene expression. The result showed significant role of flag leaf in grain yield. The chlorophyll and protein levels decline dramatically during senescence particularly in other levels. This result was quite similar for net CO2 assimilation rate and maximal efficiency of PSII photochemistry (Fv/Fm). This suggests that PSII apparatus remains functional in senescent flag leaf. Two main lipid-soluble antioxidant agents (α-tocopherol and carotenoid) showed significant increase particularly in flag leaf at late senescence stage around 25 days after anthesis, the level of lipid and other macromolecular-derived peroxidation has been measured by TBARM assay. The TBARM levels increased gradually during flag leaf and particularly other leaves senescence. The transcript levels of the chloroplast-encoded psbA decrease during senescence especially in other leaves. However, the transcript level was significantly higher in flag leaf leading to high level of photosynthesis capacity at the molecular level.

    Keywords: Photosynthesis, Senescence, flag leaf, Fluorescence, TBARM
  • Mohsen Saeidi, Majid Abdoli * Pages 19-30

    To evaluate the genetic diversity and the effect of drought stress on grain yield of wheat, 56 wheat genotypes were evaluated for terminal drought stress tolerance in field environments in the Kermanshah of Iran during the 2010-2011 cropping season. The experiments were conducted at the Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University using alpha-lattice design with two replicates under two different water regimes included non-stress (normal irrigation at all stages of growth) and drought stress (end-season after flowering stage) conditions. Several new stress tolerance indices were evaluated. So that, ten drought tolerance indices including stress tolerance index (STI), relative drought index (RDI), yield index (YI), yield stability index (YSI), drought resistance index (DI), abiotic tolerance index (ATI), stress susceptibility percentage index (SSPI), sensitive drought index (SDI), modified stress tolerance index in normal irrigation (K1STI), and modified stress tolerance index in stress irrigation (K2STI) were calculated based on grain yield under drought (GYs) and irrigated (GYp) conditions. The result of analysis of variance indicated high significant differences among genotypes for grain yield trait. In general, terminal drought stress reduced 27.2% of grain yield. The Shiroudi, Rassoul, Darab-2, Marvdasht, Argh, and Shiraz genotypes which are high reduction of grain yield (61.1, 51.3, 48.4, 44.1, 43.1, and 43.0%, respectively) and also genotypes 318, Ghohar, 330, Mahdavi, and Alamout which are low reduction of grain yield with drought stress (4.1, 4.7, 7.0, 7.5, and 10.2%, respectively). Furthermore, results showed that wheat genotypes can be classified as normal and stress situations using cluster analysis. The correlation analysis among grain yield under non-stress and drought stress conditions with different drought tolerance indices showed that STI, YI, K1STI, and K2STI indices were appropriate indicators to identify the high grain yield genotypes. Based on these indicators, Mughan-1, Golestan, Navid, 330, Darab-2, and Bahar genotypes had the highest grain yield under both experimental conditions. Therefore, these wheat genotypes are suitable for cultivation in Mediterranean regions that are constantly exposed to drought stress at the end of the growing season, and areas with similar climatic conditions. Also, they are recommended to be used as parents for the improvement of drought tolerance in other wheat genotypes.

    Keywords: Grain yield, Genetic variations, Water deficit stress, Wheat, Stress tolerance indices
  • Hossein Moradi Beidokhti, Valiollah Babaeizad *, Heshmatollah Rahimian, Mohammad Ali Tajick Ghanbary, Ali Pakdin-Parizi Pages 31-40

    Citrus bacterial blast disease is one of the prevalent diseases in most citrus-growing regions in the world. Plants use a wide range of mechanisms to defend against pathogens, and the plant-pathogen interaction induces the expression of genes involved in the plant resistance. Furthermore, symbiotic association between plant and mycorrhizal fungi could effectively promote growth and protect the plant against adverse environmental conditions. In the present study, Serendipita indica-root colonized sour orange seedlings were infected by Pseudomonas viridiflava and the expression patterns of PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, PAL, POX, and LOX genes in the early stages of citrus blast disease were investigated using the qRT-PCR at different sampling times. According to the results, the response of defense genes to bacterial infection was time dependent. In the S. indica-colonized sour orange plants, the highest level of PR1, PR4, PAL, POX, PR3, and PR5 genes expression was observed at 48 h after infection, but the expression of PR2 and LOX genes was increased at 72 h after infection compared to the control plants. It seems that S. indica can induce systemic effects and prepare the host plant to increase the expression of defense genes more rapidly once it receives a signal for the presence of the pathogen.

    Keywords: Citrus blast disease, Piriformospora indica, PR genes, Pseudomonas viridiflava, Citrus aurantium
  • Shima Hasanzadehfard, Mahdi Behnamian *, Mehdi Mohebodini, Sara Dezhsetan, Hamid Moazzeni Pages 41-47

    Plant karyotyping provides ordering and pairing all the chromosomes that can be used to determine the origin and genetic background of accessions. In this study, the karyotyping of 28 Iranian Falcaria vulgaris Bernh. accessions were evaluated for the first time. All accessions detected with the same number of chromosomes (2n=2x=22). However, in all samples, differences were found in the position of the centromere on chromosome pair 11. Our results demonstrated that the all chromosomes mainly have metacentric and sub-metacentric morphology. Karyotype asymmetry (F19) was observed among the accessions with 2A and 3A for F. vulgaris. So that the maximum asymmetry index (AsK) was related to F19 accession (74.95 %). Among the studied accessions, differences were found in chromosomes lengths, symmetry of karyotypes, relative length of chromosome (RL%), total form percentage (TF%), coefficient of variation of chromosome length (CVcl), average arm ratio (AR), centromeric index (CI), and ideogram chromosomes. The results indicated high cytological diversity of Iranian F. vulgaris accessions, suggesting that the geographical and environmental factors might have an effective role in the genetic structure and evolution of F. vulgaris chromosomes.

    Keywords: Falcaria vulgaris Bernh, Karyotyping, Cytogenetic, Chromosome, Ideogram
  • Masumeh Dezhabad, Hengameh Taheri *, Babak Pakdaman Sardrood Pages 48-56

    Fusarium wilt caused by the fungus Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) is one of the major devastating diseases of tomato plants throughout the world. There is no information on the molecular response of tomato line, Early Urbana-Y to FOL. The present study was performed to study the line response to FOL using phytopathological (disease severity and shoot fresh weight) as well as molecular methodologies. The transcription of several genes responsive to jasmonic acid (JA; Pin2), salicylic acid (SA; Chi3, Chi9 and PR1), the regulatory genes responsive to the signaling hormone JA (MYC2 and WRKY33) and ethylene (ET; ERF1) were studied by qRT-PCR technique at different time points after FOL inoculation (6-96 hour after inoculation). Disease symptoms development and reduced shoot fresh weight of the inoculated plants despite up-regulation of SA-dependent defense genes at different time points after pathogen infection indicated that SA signaling pathway is involved in the susceptibility of the Early Urbana-Y line to FOL. In contrast, JA and ET pathway genes were not strongly induced in response to the pathogen suggesting the involvement of JA/ET-mediated defense responses in reducing disease susceptibility. However, to gain a better understanding of enhanced resistance to fusarium wilt, more detailed molecular mechanisms underlying susceptibility of Early Urbana-Y line to FOL need to be further investigated in the future.

    Keywords: ethylene, Gene expression, Jasmonic acid, Salicylic acid, Systemic resistance