فهرست مطالب

ژنتیک نوین - سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 69، تابستان 1401)

فصلنامه ژنتیک نوین
سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 69، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/18
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محسن سرهنگی*، علیرضا پورابوقداره، حبیب الله قزوینی، لیا شوشتری صفحات 91-111

    گندم غذای اصلی نزدیک به 40 درصد مردم جهان است. با توجه به رشد روز افزون جمعیت جهان و تغییرات اقلیمی، افزایش عملکرد در واحد سطح از مهم ترین چالش های پیش روی به نژادگران گیاهی می باشد. بیماری زنگ قهوه ای به عنوان یکی از مهم ترین عوامل کاهش دهنده عملکرد در گندم به شمار می رود. به طور کلی مدیریت بیماری های قارچی به عواملی همچون ردیابی پاتوژن های بیماری زا، تنوع ژنتیکی و پاتولوژیکی عامل بیماری زا در جمعیت پاتوژن، تولید ارقام مقاوم و همچنین توسعه ژن های مقاومت در نواحی مختلف اپیدمیولوژیکی بستگی دارد. با توجه به پیچیدگی و زمان بر بودن تولید ارقام اصلاح شده مقاوم گندم نسبت به یک بیماری مشخص با استفاده از روش های سنتی، بهره گیری از انتخاب به واسطه نشانگر به عنوان یکی از ابزارهای قدرتمند در افزایش کارایی، دقت و سرعت برنامه های به نژادی برای مقاومت به بیماری ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با استفاده از نشانگرهای مولکولی به نژادگران قادر خواهند بود که ارقام اصلاح شده و دربردارنده ژن های مقاومت در برابر بیماری های مختلف از جمله زنگ قهوه ای را با سرعت و دقت بالاتری تولید کنند. در این مطالعه سعی شده است مهم ترین جایگاه ای ژنی شناسایی شده کنترل کننده مقاومت به بیماری  زنگ قهوه ای گندم تا کنون و نشانگرهای مولکولی مرتبط با این ژن ها مورد بحث قرار گیرند.

    کلیدواژگان: زنگ قهوه ای، انتخاب به واسطه نشانگر (MAS)، مقاومت ژنتیکی، به نژادی مولکولی
  • علی اکبر خبیری، رضا طرقی، محمدرضا محمدآبادی*، سید الیاس طباطبایی زاده صفحات 113-125

    بیماری نیوکاسل یک بیماری ویروسی شناخته شده و یکی از اصلی ترین عوامل بیماری زا در صنعت طیور در سراسر جهان است. پروتیین ماتریکس (M) یکی از پروتیین های ساختاری ویروس بیماری نیوکاسل است که نقش مهمی در بیماری زایی، تکثیر و جوانه زنی ویروس دارد و همچنین پوشش ویروسی را به کمپلکس ریبونوکلیوپروتیین (RNP) پیوند می دهد. با توجه به نقش پروتیین ماتریکس، این مطالعه با هدف فراهم نمودن اطلاعات تکمیلی جهت تعیین هویت یک جدایه ویروس بیماری نیوکاسل با نام CH/RT40/IR/2011 شایع در گله های مرغ گوشتی تجاری استان خراسان رضوی انجام گرفت. ژن کامل پروتیین ماتریکس RT40 با استفاده از پرایمرهای اختصاصی تکثیر و سپس در پلاسمید PTZ57r/t کلون شد. پس از تعیین توالی نوکلیوتیدی تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار CLC Main Workbench 5.5 انجام شد. درخت فیلوژنتیک با استفاده از روش Maximum likelihood با نرم افزار MEGA6 رسم شد. تعیین توالی ژن پروتیین ماتریکس (1241نوکلیوتید)، درخت فیلوژنتیک و آنالیز فواصل ژنتیکی بین ژنوتیپی نشان داد که  RT40با تحت ژنوتیپ VII.1.1 ویروس های بیماری نیوکاسل ایرانی (MF417546) و عراقی (MT370497,MT370499) شباهت دارد. بررسی توالی پروتیینی سیگنال های متمرکزکننده هسته ای (247KKGKKVTFDKIEEKIRR263) و دیگر نواحی پروتیین ماتریکس RT40 نشان داد که این ویروس بسیار شبیه به ویروس های فوق حاد بیماری نیوکاسل است. یافته های حاصل از این مطالعه تکمیل کننده اطلاعات لازم برای شناسایی کامل جدایه RT40 و معرفی آن به عنوان یک سویه بومی ویروس بیماری نیوکاسل بود.

    کلیدواژگان: درخت فیلوژنتیکی، ژن ماتریکس، ژنوتایپ VII.1.1، ویروس بیماری نیوکاسل، ایران
  • زینب حمزه کهنوجی، آسا ابراهیمی*، غلامرضا شریفی. سیرجی، اسلام مجیدی هروان صفحات 127-135

    شوری خاک یکی از بزرگ ترین مشکلات کشاورزی محسوب می شود که باعث کاهش رشد و عملکرد محصولات زراعی می شود. با اینکه جو متحمل ترین گیاه نسبت به تنش شوری در بین غلات است اما مرحله گیاهچه ای جو، یکی از حساس ترین مراحل رشدی به تنش شوری می باشد. از این رو، به منظور بررسی اثر تنش شوری بر صفات بیوشیمیایی نظیر شاخص پراکسیداسیون سلولی (TBARM)، فعالیت کاتالاز و محتوی پرولین در ریشه و اندام هایی ارقام جو در مرحله گیاهچه ای، طرح فاکتوریل با پایه کامل تصادفی در چهار تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایشی شامل دو سطح شوری (هدایت الکتریکی آب برابر با 0 و 22 دسی زیمنس بر متر) و دو رقم جو (رقم حساس (فجر) و مقاوم (افضل)) بود. همچنین، بیان نسبی سه ژن (NHX3، CAT1 و TIP2;3) در ریشه و اندام هوایی در مرحله گیاهچه ای تحت تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ANOVA نشان داد که اثرمتقابل بین شوری و رقم بر روی همه صفات فوق (01/0> p) معنی دار است. تحت تنش شوری، TBARM، فعالیت کاتالاز و پرولین در ریشه و اندام هوایی هر دو رقم در مرحله گیاهچه ای افزایش یافت اما بالاترین محتوای پرولین و فعالیت کاتالاز، و پایین ترین میزان TBARM در رقم متحمل (افضل) مشاهده شد. بنابراین به نظر می رسد که رقم متحمل به ترتیب با تنش های اکسیداتیو و اسمزی ناشی از تنش شوری از طریق افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی و املاح سازگار مقابله می نماید. الگوی بیانی ژن های NHX3، CAT1 و  TIP2;3در رقم متحمل تحت تنش شوری نشان داد که این ژن ها در بالا بردن تحمل به شوری در جو نقش دارند. در نتیجه، ژن های فوق می توانند به عنوان نامزدهای امیدبخش در برنامه های اصلاح نژادی برای افزایش تحمل به شوری در محصولات زراعی مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: بیان ژن، جو، صفات بیوشیمیایی، شوری
  • علیرضا حاجی اسکندر، مجید خلیلیان*، جواد محمدزاده، علی نجفی صفحات 137-147

    سرطان یکی از مهم ترین علت های مرگ و میر در جهان است. در بیشتر موارد اگر این بیماری زودتر شناسایی شود قابل درمان است. یکی از روش های تشخیص سرطان استفاده از داده های ریزآرایه است که بر خلاف روش تصویربرداری، اشعه های مضر برای انسان در آن وجود ندارد. ریزآرایه ها دارای ژن های بسیار زیادی هستند که باعث پیچیده و زمان بر شدن تحلیل می شوند بنابراین انتخاب ژن های مفید یکی از گام های اساسی در تشخیص این بیماری است. روش پیشنهادی در این مقاله دارای دو فاز اصلی است که فاز اول آن انتخاب ژن های موثر است. در فاز بعدی، عمل تشخیص بیماری از ژن های انتخاب شده توسط فاز اول انجام می گیرد. در گذشته الگوریتم های زیادی مانند Ridge برای این منظور ارایه شده است که با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش ها، دقت روش پیشنهادی این مقاله نسبت به آن ها برتری دارد. در این مقاله از مجموعه داده لوکیمیا و سرطان روده به عنوان ورودی و ارزیابی روش پیشنهادی استفاده شده است. دقت روش پیشنهادی جهت تعیین مکان ژن ها و تشخیص نوع سرطان لوکیمیا و سرطان روده به ترتیب 62/97% و 31/92% است. نتایج به دست آمده از این روش نسبت به دیگر روش های موجود از نظر دقت در مجموعه داده لوکیمیا 38/2% و در مجموعه داده سرطان روده 61/5% بهبود یافته است؛ همچنین نسبت به آزمایش های بیولوژی از دسترسی آسان تر و هزینه کمتری برخوردار است.

    کلیدواژگان: استخراج ویژگی، ریزآرایه، سرطان روده، لوکیمیا، شبکه عصبی LSTM
  • محسن حسینی، رضا معالی امیری*، عباس سعیدی صفحات 149-160

    تنش دمای پایین یکی از انوع تنش های غیر زیستی است که به طور مستقیم رشد و عملکرد محصولات مهم کشاورزی از جمله گندم را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می هد. این تحقیق به منظور بررسی ارتباط بین تنظیمات نموی با میزان تحمل دمای پایین، تجمع پراکسید هیدروژن (H2O2) و میزان بیان ژن های رمزکننده آنزیم های آنتی اکسیدانی در مراحل مختلف نموی در لاین های حاصل از تلاقی ارقام گندم نورستار و پیشتاز انجام شد. نتایج حاصل از ارزیابی LT50 نشان داد که ژنوتیپ های زمستانه و بینابینی در دومین دوره عادت دهی به دمای پایین، مصادف با نقطه اشباع نیاز بهاره سازی، به حداکثر میزان تحمل دمای پایین دست یافته و با ورود به فاز زایشی در سومین دوره عادت دهی به دمای پایین میزان تحمل دمای پایین کاهش یافت. ژنوتیپ های بهاره تحمل دمای پایین بسیار محدودی داشتند. بررسی میزان بیان نسبی ژن TaVRT-1 نشان دهنده بیان بالا و دایمی آن در طول دوره های عادت دهی به دمای پایین در ژنوتیپ های بهاره بود. با این وجود در ژنوتیپ های زمستانه و بینابینی، بیان نسبی این ژن تنها پس از تکمیل نیاز بهاره سازی افزایش یافت. بیان ژن های رمز کننده آنزیم های آنتی اکسیدانی در ژنوتیپ های زمستانه و بینابینی بیشتر از ژنوتیپ های بهاره بود و در دومین دوره عادت دهی به دمای پایین به بیشترین میزان خود رسید. با افزایش بیان ژن TaVRT-1 و کاهش بیان ژن های کد کننده آنزیم های آنتی اکسیدانی میزان تجمع H2O2 در سومین دوره عادت دهی به دمای پایین به بیشترین مقدار رسید. محتوی H2O2 در ژنوتیپ های بهاره بیشتر از ژنوتیپ ها زمستانه و بینابینی بود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که ژنوتیپ های زمستانه و بینابینی با کاهش بیان ژن TaVRT-1 و متعاقبا افزایش طول مرحله رویشی و بیان ژن های رمز کننده آنزیم های آنتی اکسیدانی خسارت ناشی از تنش اکسیداتیو القا شده توسط دمای پایین را تعدیل نموده و سبب بهبود تحمل دمای پایین شدند.

    کلیدواژگان: آنزیم های آنتی اکسیدانی، بیان ژن، بهاره سازی، توسعه فنولوژیکی، گندم، عادت دهی به دمای پایین
  • سمیه شمس، احمد اسماعیلی*، فرهاد نظریان فیروزآبادی، حسن مومیوند صفحات 161-170

    مرزه از خانواده Lamiaceae، گیاهی دارویی است که به طور گسترده در مناطق جنوبی ایران می روید. گونه های مختلف این گیاه، دارای خواص دارویی زیادی مانند خاصیت آنتی اکسیدانی و کاربردهای پزشکی می باشند. فقدان نشانگرها و به ویژه نشانگر ریزماهواره، تحقیقات ژنتیکی در این گیاه را بسیار محدود کرده است. لذا در این مطالعه، به ترتیب 271907 و 225534 رونوشت با میانگین طول 1079 و 1018 باز و مقدار N50 برابر 1802 و 1740 برای مرزه خوزستانی و رشینگری به دست آمد. از فرآیند سرهم بندی خوانش های کوتاه حاصل از توالی یابی ترانسکریپتوم گیاه مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری به منظور شناسایی نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد. در مطالعه حاضر، 44624 و 34546 مکان ریزماهواره به ترتیب در گونه مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری شناسایی شد. در میان این نشانگرها، موتیف های دو نوکلیوتیدی و پس از آن تک و سه نوکلیوتیدی بالاترین فراوانی را نشان دادند. نتایج بلاست رونوشت های حاوی ریزماهواره نشان داد که در گونه های مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری به ترتیب 27/72 و 32/75 درصد از رونوشت ها دارای حداقل یک رکورد در پایگاه پروتیین های غیر تکراری بودند. تفسیر کارکردی از طریق جستجوی همسانی و هستی شناسی ژن ها (GO) انجام شد. در مجموع، 14792 (4/33 درصد) رونوشت حاوی نشانگر SSR در مرزه خوزستانی و 12480 (12/36 درصد) رونوشت حاوی نشانگر SSR در مرزه رشینگری به سه گروه GO طبقه بندی شدند. تجزیه و تحلیل هستی شناسی ژن گزارش داد که اکثر رونوشت های سرهم بندی شده به گروه عملکرد مولکولی (MF) مرتبط هستند. 45 درصد از کل رونوشت های حاوی ریزماهواره به 401 مسیر اختصاص داده شدند، که در آن ها بیوسنتز متابولیت های ثانویه پس از مسیرهای متابولیتی دومین مسیر با حدکثر تعداد عضو شناسایی شد. نشانگرهای ریزماهواره شناسایی شده از ترانسکریپتوم مرزه برای اولین بار در دنیا گزارش می شوند و می توانند منبع موثری برای برنامه های اصلاح این گیاه دارویی باشد.

    کلیدواژگان: مرزه خوزستانی، مرزه رشینگری، نشانگر ریزماهواره، موتیف های دو نوکلئوتیدی
  • آرش جولاده رودبار* صفحات 171-183

    جنس سیاه ماهی Capoeta  با دارا بودن حداقل 36 گونه معتبر یکی از مهم ترین جنس های خانواده کپورماهیان Cyprinidae، از لحاظ تنوع و دامنه پراکنش در خاورمیانه است. اغلب گونه های این جنس از لحاظ ریختی به یکدیگر مشابه بوده و جمعیت های دورگه و یا حد واسط از آن ها در بسیاری از نقاط مشاهده می شود. این امر سبب شده شناسایی آن ها توسط محققان همواره با مشکل مواجه باشد. اگرچه مطالعات نسبتا گسترده ای روی اعضای این جنس صورت گرفته اما هدف غالب این مطالعات بررسی یک کمپلکس و یا توصیف فردی اعضای این جنس بوده است، لذا به منظور بررسی جامع وضعیت آرایه شناسی اعضای این جنس مطالعه ای با استفاده از تحلیل ژن سیتوکروم بی Cytb انجام شد. در همین راستا توالی های جنس Capoeta با توجه به مطالعات پیشین از پایگاه NCBI استخراج شد، پس از اصلاح و هم ردیفی توالی ها، بهترین مدل تکاملی جهت تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزار  ModelFinder انتخاب و درخت تبارشناسی با استفاده از نرم افزار IQTREE ترسیم شد. با توجه به نتایج حضور 19 گونه مستقل و معتبر از این جنس که مشتمل بر سه شاخه اصلی ایران-آناتولی، آرال-کاسپین و بین النهرین تایید شد. همچنین حضور گونه C. razii  در حوضه تیگریس (حوالی شهر اسدآباد، همدان) تایید و شواهدی برای مترادف نمودن C. birunii با C. coadi ارایه شد. علاوه بر این با توجه به نتایج اعتبارگونه C. sevangi و حضور آن در ایران مورد تایید قرار نگرفت.

    کلیدواژگان: سیاه ماهی، تبارشناسی، کمپلکس ریختی، ایران
  • امید جدیدی، علیرضا اطمینان*، رضا عزیزی نژاد، آسا ابراهیمی، علیرضا پورابوقداره صفحات 185-192

    جو (Hordeum vulgre L.) متحمل ترین گیاه نسبت به تنش شوری در بین غلات است و در گستره وسیعی از شرایط آب و هوایی کشت می شود. شناسایی ژن های دخیل در تحمل به شوری و بررسی بیان آن ها در سطوح مختلف تنش از جمله روش های معمول مورد استفاده در پروژه های به نژادی برای تحمل به شوری می باشد. در این تحقیق تاثیر تنش شوری بر بیان ژن های SOS1، NHX1 و HvHKT3 در گیاهچه های سه ژنوتیپ جو زراعی مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده تیمار 200 میلی مولار نمک NaCl موجب افزایش بیان ژن های مورد بررسی به ترتیب به میزان 87/12، 19/2 و 54/2 برابر نسبت به شرایط عدم تنش شد. علاوه بر این، بین ژنوتیپ های ارزیابی شده نیز اختلاف معنی داری از نظر بیان نسبی هر یک از ژن های مورد اشاره وجود داشت. نتایج مقایسه میانگین بیان نسبی ژن های SOS1، NHX1 و HvHKT3 بیانگر برتری نسبی ژنوتیپ اصلاحی G3 با شجره D10*2/4/Productive/3/Roho//Alger/Ceres362-1-1 نسبت به ژنوتیپ دیگر و رقم شاهد (مهر) بود. بنابراین به نظر می رسد این ژنوتیپ از پتانسیل مناسبی برای استفاده در برنامه های به نژادی جو برای بهبود تحمل به تنش شوری برخوردار باشد.

    کلیدواژگان: آنتی پورترهای یونی، ترنسکریپتوم، الگو بیان ژن، جو
  • فاطمه خاکدان*، زهرا شیرازی صفحات 193-203

    ریحان (Ocimum basilicum L.)، گیاهی دارویی و معطر که در طب سنتی در درمان بسیاری از بیماری ها مورد استفاده قرار می گیرد. مونوترپن ها، سسکویی ترپن ها و فنیل پروپانوییدها حجم عمده اسانس ریحان را تشکیل می دهند. بخش قابل توجهی از ترپنوییدها را ترکیب مونوترپن فرار لینالول تشکیل می دهد که به علت اثرات دفاعی، در مکانیسم تحمل گیاه در برابر انواع تنش های محیطی بسیار مورد اهمیت می باشد. آنزیم لینالول سنتاز (Lins) آنزیم کلیدی در مسیر بیوسنتز ترپنوییدها، تبدیل پیش ماده اصلی مونوترپن ها (GPP) را به ترکیب نهایی لینالول را انجام می دهد. در تحقیق حاضر، برای بررسی تاثیر تنش خشکی بر شکل گیری و کنترل تنظیم نسخه برداری بر مسیر بیوسنتز ترکیب لینالول در سه توده دارویی ریحان، پروفیل بیان نسبی ژن کلیدی ObLins در مسیر بیوسنتز لینالول در شرایط شاهد (100 درصد ظرفیت زراعی) و سه سطح تنش خشکی (1W: 75، 2W: 50 و 3W: 25 درصد ظرفیت زراعی)، با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز در زمان واقعی (qRT-PCR) بررسی شد. به منظور مطالعه نحوه تنظیم الگوی بیان ژن ObLins در شرایط تنش خشکی، جداسازی، مشخصه یابی، آنالیز عملکردی راه انداز pObLins نیز انجام گرفت. نتایج نشان داد، در راه انداز این ژن، عناصر تنظیمی پاسخ دهنده به تنش خشکی شامل MBS، MYB-site، WRKY710S، W-Box،CCAAT-Box ،DRE2  و CBFHV و محل اتصال فاکتورهای نسخه برداری موثر در نسخه برداری ژن ObLins در مواجه با تنش خشکی وجود دارد. بیان موقت ژن گزارشگر GUS تحت کنترل راه انداز pObLins در برگ های گیاه توتون نشان داد که با حضور cis-elementهای پایه و جایگاه اتصال فاکتورها و تقویت کننده های رونویسی، این راه انداز قادر به هدایت و بیان پایه این ژن است. با توجه به حضور عناصر تنظیمی پاسخ دهنده به تنش های زیستی و غیر زیستی در راه انداز ژن ObLins، انتظار می رود این راه انداز قادر به بیان ژن ObLins در پاسخ به تنش های محیطی با تنظیم میزان رونویسی آن باشد.

    کلیدواژگان: لینالول، تنش خشکی، بیان ژن، راه انداز، عناصر تنظیمی
  • سعیده قنبری، نسرین مشتاقی*، مسعود احمدی، امین میرشمسی کاخکی صفحات 205-214

    خشکی یکی از مهم ترین تنش های غیر زیستی است که تولید محصولات زراعی را در جهان محدود کرده است. شناسایی ژنوتیپ های برتر محصولات زراعی خصوصا از نظر تحمل به خشکی، گام مهمی در برنامه های به نژادی می باشد. استفاده از نشانگر های مولکولی در انتخاب ژنوتیپ های برتر سبب کاهش مدت زمان اصلاح و هزینه پروژه های اصلاحی می شود. در این تحقیق 20 هیبرید چغندرقند برای بررسی تنوع با 10 آغازگرSSR  و 9 آغازگر RAPD و تعیین ارتباط این تنوع با خشکی استفاده شدند. پس از تکثیر قطعات با استفاده از آغازگرها، الگوی نواربندی با یک و صفر نشان داده شدند و تجزیه های آماری صورت گرفت. شاخص های بررسی تنوع ژنتیکی نشان داد که بیشترین تنوع در آغازگر SSR و RAPD به ترتیب مربوط به آغازگر BQ583448 (76%) و آغازگرJ  (44%) بود. تجزیه خوشه ای براساس داده های مولکولی با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و روش UPGMA انجام شد. با توجه به بررسی های صورت گرفته بر روی تجزیه ی خوشه ای شاخص STI (Stress Tolerance Index) (حاصل مطالعات قبلی) و نشانگر های مولکولی استفاده شده، مشاهده شد که  از میان های نشانگر های SSR استفاده شده در این تحقیق، آغازگر  BQ583448 و آغازگر FDSB502 و از میان نشانگر هایRAPD ، آغازگر هایJ  و A سبب تفکیک ژنوتیپ های حساس و متحمل به خشکی شدند. بررسی تنوع ژنتیکی از نظر تحمل به خشکی با نشانگر SSR  تا حدودی مفید بوده و این نشانگر می تواند در برنامه های بهبود تحمل به خشکی در چغندرقند مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: چغندرقند، تنوع ژنتیکی، خشکی، SSR
  • محدثه ابراهیمی، مهیار گرامی*، الهام یونسی ملردی، ایوب فرهادی صفحات 215-225

    هدف از پژوهش حاضر بررسی پاسخ گیاه هالوفیت آلوروپوس لیتورالیس به تنش شوری است. این آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی در سه سطح تیمارشامل شاهد (بدون نمک) ، 200 و 400 میلی مولار نمک کلرید سدیم با سه تکرار اجرا شد. تغییرات در 6 و 24 ساعت پس از اعمال تنش شوری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میزان قند محلول با افزایش زمان و غلظت سدیم کلسیم افزایش یافته است، به طوریکه در بازه زمانی 24 ساعت در هر دو غلظت افزایش معنی دار مشاهده شد. اما در بازه زمانی 6 ساعت تنها در غلظت 400 میلی مولار این افزایش معنی دار بود. همچنین، محتوای پرولین در بازه زمانی 24 ساعت در هر دو غلظت 200 و 400 میلی مولار، نسبت به زمان 6 ساعت به طور معنی داری افزایش یافته است. از سوی دیگر، محتوای پروتیین در زمان 6 ساعت و غلظت 200 میلی مولار تغییر معنی داری نسبت به شاهد نداشت اما با افزایش میزان تنش به 400 میلی مولار کاهش معنی داری در محتوای پروتیین در این زمان مشاهده شد و در مقابل در زمان 24 ساعت، در هر دو غلظت محتوای پروتیین به طور معنی دار کاهش یافت. نتایج تجزیه بیان نسبی ژن ها نشان داد که بیان ژن PYL به شدت تحت تاثیر تنش شوری قرار می گیرد و روند معنی دار کاهشی را نشان می دهد (p < 0.05). به طوریکه میزان این کاهش در زمان 6 ساعت به مراتب بیشتر از زمان 24 ساعت می باشد. بیان ژنABF به طورکلی روند افزایشی را نشان داد به طوریکه در زمان 24 ساعت در هر دو تیمار به طور معنی دار افزایش یافت. بنابراین می توان اظهار داشت که قند های محلول و پرولین به عنوان ترکیبات سازگار کننده در پاسخ به تنش شوری در گیاه آلوروپوس لیتورالیس افزایش می یابند و مسیر سیگنالینگ آبسیزیک اسید نیز به شدت تحت تاثیر تنش شوری قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: قند محلول، پرولین، پروتئین، PYL و ABF
  • کمال صالحی، غلام رضا شریفی سیرچی* صفحات 227-237

    بیماری ویروسی پیچیدگی برگ زرد گوجه فرنگی (TYLCV) از جمله عوامل اصلی محدود کننده است که در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان خسارت بسیار بالایی را به محصول گوجه فرنگی وارد می نماید. جهت ارزیابی نقش انتقال و هرم سازی ژن های TY-2 و TY-1/3در ایجاد مقاومت نسبت به این بیماری ویروسی در تعدادی از لاین های مختلف گوجه فرنگی (حساس اما با عملکرد مطلوب) پژوهش حاضر صورت گرفت. به این منظور بعد از تلاقی والد مقاوم با لاین های مورد نظر سه مرحله تلاقی برگشتی و یک مرحله خودگشنی انجام گرفت (به منظور شناسایی و غربال گری افراد دارای مکان ژنی مورد نظر در هر نسل از نشانگر اسکار T0302 پیوسته با مکان ژنی TY-2 و نشانگر اسکار P6-25 برای مکان ژنی  TY-1/3استفاده شد) و سپس تعدادی از صفات دخیل در سیستم دفاعی گیاه و همچنین میزان غلظت ژنوم ویروس TYLCV با استفاده از تکنیک واکنش زنجیره ای پلیمراز کمی به منظور ارزیابی مقاومت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که آلودگی ویروسی باعث افزایش سطح ترکیبات فنول و فلاونویید و همچنین آنزیم های آنتی اکسیدانی در گیاه شاهد شد. در حالی که لاین های حاوی ژن های2 -TY وTY-1/3 سطح پایین تری از سنتز و بیان ترکیبات آنتی اکسیدانی غیر آنزیمی (فنول و فلاونویید) و آنزیم های آنتی اکسیدانی (کاتالاز، پروکسیداز، گایاکول پروکسیداز و پلی فنول اکسیداز) را داشتند. همچنین در بررسی میزان غلظت ژنوم ویروس TYLCV مشاهده شد که لاین های حاوی دو مکان ژنی2 -TY وTY-1/3 نسبت به گیاه شاهد کمترین میزان ژنوم ویروس را دارا بودند. این نتایج بیانگر پایین بودن میزان تکثیر ویروس و بروز مقاومت در نتیجه حضور این دو مکان ژنی در گیاه میزبان است. با توجه به مشاهدات این مطالعه می توان با ادغام ژن های مختلف TY سطح مطلوبی از مقاومت را در لاین های با عملکرد بالا اما حساس گوجه فرنگی در برابر ویروس TYLCV حاصل نمود.

    کلیدواژگان: ژن های TY، فنول، فلاونوئید، کاتالاز، پروکسیداز، گایاکول پروکسیداز و پلی فنول اکسیداز
|
  • Mohsen Sarhangi*, Alireza Pour-Aboughadareh, Habibollah Ghazvini, Lia Shooshtari Pages 91-111

    Wheat is the main food of near 40 percent of the world's population. Due to the growing population of the world and global climate changes, increasing the yield performance of field crops is one of the most important challenges facing plant breeders. Leaf rust is one of the most important fungal diseases that dramatically reduces wheat production. In general, the management of fungal diseases depends mostly on several factors such as tracing virulent pathogens, genetic and pathological diversity in the pathogen population, production of resistant cultivars, and development of resistance genes in different epidemiological regions. Due to the complexity and time-consuming stages for improving resistant wheat cultivars to a specific disease by traditional methods, the employment of molecular marker-assisted selection as one of the powerful tools in increasing the efficiency, accuracy, and speed of breeding programs for disease resistance is of particular importance. Using molecular markers, breeders will be able to produce improved cultivars containing resistance genes against various diseases, including leaf rust (Lr genes), with greater speed and accuracy. In this study, our attempt is centered on discussing the most important loci controlling resistance to wheat leaf rust disease and corresponding molecular markers associated with identified Lr genes.

    Keywords: Leaf rust, marker assist selection (MAS), genetic resistance, molecular breeding
  • Aliakbar Khabiri, Reza Toroghi, Mohammadreza Mohammadabadi* Pages 113-125

    Newcastle disease (ND) is a well-known and major viral disease of poultry industry all over the world. Viral matrix (M) protein is a structural protein linking the viral envelope with the virus core that plays an important role in pathogenesis. It plays a crucial role in virus assembly and interact with the ribonucleoprotein (RNP) complex as well as with the viral membrane. Due to the role of matrix protein, this study was performed to complete previous studies to identify a Newcastle disease virus (NDV) isolate naming CH/RT40/IR/2011 which is prevalent in commercial broiler flocks in Khorasan Razavi province. The full M protein gene of the RT40 was amplified using specific primers and then cloned into a PTZ57R/T cloning vector. The cloning vector product was sequenced from both directions and data analyses were performed using CLC Main Workbench 5.5. The phylogenetic tree was constructed with the maximum likelihood method in MEGA 6. Nucleotide sequencing of M protein gene (nt: 1241), phylogenetic tree and analysis of genetic distances between genotypes showed that RT40 was similar to Iranian (MF417546) and Iraqi (MT370499, MT370497) NDVs subgenotype VII.1.1. Investigation of amino acid sequence of the nuclear localization signals (247KKGKKVTFDKIEEKIRR263) and other matrix gene protein regions revealed that this virus was very similar to very virulent NDVs. These results completed the prat of information required for full characterization of RT40 as well as for introduction of a native NDV strain.

    Keywords: Genotype VII.1.1, Matrix gene, Newcastle disease virus, Phylogenetic tree, Iran
  • Zeynab Hamzeh-Kahnoji, Asa Ebrahimi*, GholamReza Sharifi-Sirchi, Eslam Majidi Hervan Pages 127-135

    Soil salinity is one of the most agricultural problems that reduces the growth and yield of crops. Although, barley is the most salinity- tolerant plant among cereals but its seedling stage is the most sensitive developmental stage to salinity stress. Thereby to study the effect of salinity stress at seedling stage on biochemical traits including thiobarbituric acid reactive material (TBARM), catalase activity, and proline values, a factorial based on randomized complete design with four replications was conducted. The experimental factors included two levels of salinity (EC= 0 and 22 ds/m-1) and two barley genotypes (sensitive (Fajr) and tolerant (Afzal)). ANOVA results showed a significate effect for interaction between salinity and genotype (p<0.01) on all traits. Under salinity stress, thiobarbituric acid reactive material (TBARM), catalase activity, and proline values were increased in root and shoot of both genotypes at seedling stage. The higher value of proline and catalase activity, lower level of TBARM were observed in tolerant genotype (Afzal). Therefore, it seems that tolerant genotype copes with the oxidative and osmotic stresses induced by salinity through the increment of antioxidant activity and compatible solutes, respectively. Moreover, relative expression of three genes (NHX3, CAT1 and TIP2;3) in root and shoot were investigated under salinity stress at seedling stage. Expression pattern of NHX3, CAT1 and TIP2;3 genes in tolerant genotype under salinity stress revealed that they play roles in the salinity tolerance of barley. Thereby, aforementioned genes could be used as promising candidate genes for genetic tolerance to salinity stress in crops.

    Keywords: Salinity, barley, biochemical traits, gene expression
  • Alireza Hajieskandar, Madjid Khalilian*, Javad Mohammadzadeh, Ali Najafi Pages 137-147

    Cancer is one of the leading causes of death in the world. In most cases, it can be treated if the disease is detected earlier. One way to diagnose cancer is to use microarray data, which, unlike imaging, does not contain harmful rays to humans. Microarrays have many genes that complicate and take time to analyse, so selecting useful genes is one of the key steps in diagnosing the disease. The proposed method in this paper has two main phases, the first of which is the selection of effective genes. In the next phase, the disease is diagnosed from the selected genes by the first phase. In the past, many algorithms such as Ridge have been proposed for this purpose, which according to the results of experiments, the accuracy of the method proposed in this paper is superior to them. In this paper, leukaemia and colon cancer datasets are used as input and evaluation of the proposed method. The precision of the proposed method for locating genes and diagnosing leukaemia and colorectal cancer is 97.62% and 92.31%, respectively. The results obtained from this method compared to other existing methods in terms of precision in the leukaemia dataset 2.39% and in the colorectal cancer dataset 5.62% improved; It is also easier to access and less expensive than biological experiments.

    Keywords: Feature Extraction, Microarray, Colon Cancer, Leukaemia, LSTM neural network
  • Mohsen Hosseini, Reza Maali-Amiri*, Abbas Saeidi Pages 149-160

    Low temperature stress is a kind of abiotic stress directly affecting growth and productivity of important agricultural products including wheat, worldwide. The purpose of the present study was to investigate the relationship between developmental regulation with low temperature tolerance, hydrogen peroxide (H2O2) accumulation and the expression of antioxidant enzymes genes in different phenological development stages in lines (RIL) of crosses between Pishtaz and Norstar wheat. Winter- and facultative-habit genotypes in the second period of low temperature acclimation, coinciding with the saturation range of the vernalization requirement, reached their maximum of low temperature tolerance, followed by a decrease in low temperature tolerance at the reproductive phase in third period of low temperature acclimation. Spring genotypes had very limited low temperature tolerance. Relative expression of TaVRT-1 gene in spring genotypes showed high and constitutively expression during low temperature acclimation periods. However, the relative expression of this gene in winter- and facultative-habit genotypes is expressed only after vernalization saturation. The relative expression of antioxidant enzymes genes were higher in winter- and facultative-habit genotypes than spring- habit genotypes, and reached its maximum in the second period of low temperature acclimation. Along with the increasing of relative expression of TaVRT-1 gene and decreasing antioxidant enzymes genes in the third period of cold acclimation, the accumulation of H2O2 reached maximum. Our results suggested that winter- and facultative-habit genotypes decreased the expression of TaVRT-1 gene and subsequently increased the length of the vegetative phase and the relative expression of antioxidant enzymes genes. Such reactions prevented the oxidative damage induced by low temperature stress and promoted more tolerant of low temperature.

    Keywords: Antioxidant enzymes, Relative gene expression, Vernalization, Phenological development, Wheat, Low temperature acclimation
  • Somayeh Shams, Ahmad Ismaili*, Farhad Nazarian-Firouzabadi, Hassan Mumivand Pages 161-170

    Satureja genus, from the Lamiaceae family, is a medicinal plant that is widely distributed in the southern regions of Iran. Different species of this plant have many medicinal properties such as antioxidant properties and medical applications. However, lack of molecular markers, especially microsatellite markers, has severely limited the development of Satureja genetic researches. Therefore, in this study, 271907 and 225534 transcripts were obtained with average lengths of 1079 and 1018 bp and N50 values equal to 1802 and 1740 for S. khuzistanica and S. rechengeri, respectively. The assembly process of short reads of transcriptome sequences of S. khuzistanica and S. rechengeri was used to identify microsatellite markers. In the present study, 44624 and 34546 SSR loci were identified in S. khuzistanica and S. rechengeri, respectively. Among these markers, dinucleotide repeat motifs were the most abundant, followed by mononucleotide and trinucleotide. In S. khuzistanica and S. rechengeri, the results of blast of transcripts containing SSR showed that 72.27% and 75.32% of the transcripts had at least one record in the non-redundant protein database, respectively. Functional annotation was performed through the search for homology and gene ontology (GO). In total, 14792 (33.4%) transcripts with SSR markers for S. khuzistanica and 12480 (36.12%) transcripts with SSR markers for S. rechengeri were classified into three groups of GO. Gene ontology analysis reported that most of the assembled transcripts are related to the Molecular Function (MF) group. 45% of the total transcripts containing microsatellites were allocated to 401 pathways, in which the biosynthesis of secondary metabolites was identified as the second pathway with the maximum number of members after the metabolic pathways. This is the first report about the identification of microsatellite markers from the transcriptome sequence of Satureja and this information could be an effective source for breeding programs of this medicinal plant.

    Keywords: S. khuzistanica, S. rechengeri, Microsatellite marker, Di-nucleotide repeat motifs
  • Arash Jouladeh-Roudbar* Pages 171-183

    Capoeta is one of the most important genera of the Cyprinidae because of its diversity and range of distribution with at least 36 valid species in the Middle East. Most species of this genus are morphologically similar to each other, and mixed or intermediate populations of them can be seen in many places. It is difficult for researchers to identify them. Although relatively extensive studies have been performed on members of this genus, the main purpose of these studies was to investigate a complex or description of members of this genus. In this regard, Capoeta Cytb gene sequences were extracted from the NCBI. After modifying and aligning the sequences, the best evolutionary model for the dataset was selected by ModelFinder and the phylogenetic tree was drawn with IQTREE. According to the results, the presence of 19 valid species of this genus, belong to three main clades of Iran-Anatolia, Aralo-Caspian and Mesopotamia, was confirmed. Also, the presence of C. razii were confirmed in the Tigris Basin and C. birunii regards as C. coadi synonym. In addition, presence of C. sevangi in Iran was not confirmed.

    Keywords: Algae scraper, phylogeny, Morphological complex, Iran
  • A. Jadidi, AR. Etminan*, R .Azizinejad, A .Ebrahimi, AR. Poraboghadare Pages 185-192

    Among cereals, barley (Hordeum vulgre L.) is the most salt-tolerant crop‚ and is grown in a wide range of climatic conditions. Identification and expression analysis of genes involved in stress tolerance is considered one of the effective approaches to improve plant tolerance to salinity. In the present study, effects of salinity stress were investigated on the expression of SOS1, NHX1, and HvHKT3 genes in barley seedling plants. Based on results, the 200 mM NaCl treatment increased the expression of studied genes by 12.87, 2.19, and 2.54% compared with the control treatment. Furthermore, there is a significant difference among the tested genotypes in terms of all studied genes. Means comparison revealed that G3 (D10*2/4/Productive/3/Roho//Alger/Ceres362-1-1) showed the higher relative expressions for SOS1, NHX1, and HvHKT3 genes compared with another genotype and the check genotype (cv. Mehr). Hence, it seems that this genotype has considerable potential to use in breeding programs to improve salinity tolerance in barley due to its salinity tolerance. In conclusion, our results indicated the role of antiporters genes in barley in response to salinity stress.

    Keywords: Ionic antiportes, transcripteom, gene expression pattern, barley
  • Fatemeh Khakdan*, Zahra Shirazi Pages 193-203

    Basil (Ocimum basilicum L.) is a medicinal and aromatic plant, which is used in traditional Iranian medicine. Monoterpenes, sesquiterpenes and phenylpropanoids make up the bulk of the essential oil of basil. A significant part of terpenoids is composed of the volatile monoterpene compound linalool, which is very important in the plant's tolerance mechanism against various environmental stresses due to its defensive effects. Linalool synthase (Lins), as a key enzyme of terpenoids biosynthesis pathway, converts the main precursor of monoterpenes into final compound linalool. In current research, to explore the formation and transcriptional control exerted on this pathway, relative expression profile of key gene in the biosynthesis pathway of linalool (ObLins) were evaluated in the three cultivars of O. basilicum under control (100% FC) and the three levels of drought stress (W1: 75% FC, W2: 50% FC and W3: 25% FC) using quantitative real-time PCR. In order to regulate the expression pattern of ObLins gene under drought stress, isolation, characterization and functional analysis of pObLins promoter were performed. The results show that in the promoter of this gene, regulatory elements responsive to drought stress including MBS, MYB-site, WRKY710S, W-Box, CCAAT-Box, DRE2 and CBFHV and the binding site of transcription factors influencing gene transcription of linalool synthase is present under drought stress. Transient expression of the GUS gene under pObLins promoter control in Nicotiana tabacum leaves showed that this promoter with the presence of core elements was able to direct the basal expression of this gene. Due to the presence of cis-regulatory elements responding to biotic and abiotic stresses in the ObLins gene promoter, it is expected that this promoter will be able to express the ObLins gene in response to environmental stresses by regulating its transcription rate.

    Keywords: Linalool, drought stress, gene expression, promoter, regulatory elements
  • Saeede Ghanbari, Nasrin Moshtaghi*, Masood Ahmadi, Amin Mirshamsi Kakhki Pages 205-214

    Drought stress is one of the most important abiotic stresses that limits crop production in the world. Identification of superior crop genotypes is the first step of breeding programs, while molecular markers reduce the time needed for breeding projects. Sugar beet is one of the most important crops that plays a key role in providing food in the world. In this research, 20 sugar beet hybrids were used to study diversity with 10 SSR primers and 9 RAPD primers to determine the relationship between this diversity and drought tolerance. Genetic variability indices in sugar beet showed that the highest PIC (Polymorphism Information Content) in the SSR and RAPD were related to BQ583448 marker (76%) and J marker (44%). Cluster analysis based on molecular data was performed using Jaccard's similarity coefficient and UPGMA method. Cluster analysis of STI and molecular markers showed that SSR markers BQ583448 and FDSB502 and RAPD markers: J and A caused segregation of susceptible and drought tolerant genotypes. Assessment of genetic variation in drought tolerance with SSR marker was almost useful and can be used in drought tolerance improvement programs.

    Keywords: Sugar beet, Genetic Diversity, Drought, SSR
  • Mohadeseh Ebrahimi, Mahyar Grami*, Elham Younesi Melerdi, Ayoub Farhadi Pages 215-225

    The objective of the present study is to investigate the response of halophyte Aeluropus littoralis to salinity stress. This experiment was conducted in three levels of treatments containing control (without salt), 200 and 400 mM NaCl with three replications for each.  The changes were measured at 6 and 24 h after applying salt treatment. The results showed that the soluble sugar content increased with increasing time and NaCl concentration, So thatو This increase was observed at both treatment after 24h and only at 400 mm after 6h salt stress. Also, The proline content also increased significantly in the both concentrations at the 24 h compared to the 6 h after salt stress. On the other hand, protein content  at 6 h and 200 mM concentration was no significant different, but there was a significant decrease in protein content at 400 Mm treatment at the same time. in contrast, the protein content was significantly decreased both concentrations at 24 h. The results of relative gene expression analysis showed that PYL gene expression was strongly affected by salinity stress and showed a significant decreasing trend (p <0.05). So that, the rate of this reduction at 6 hours is much higher than at 24 hours. ABF gene expression generally showed an increasing trend, which increased significantly in both treatments at 24 h. Therefore, it can be stated that soluble sugars and proline as adaptive compounds in response to salinity stress in Aeluropus littoralis plant and abscisic acid signaling pathway are strongly affected by salinity stress

    Keywords: Soluble sugar – Proline –Protein – PYL- ABF
  • GholamReza Sharifi-Sirchi* Pages 227-237

    Tomato yellow leaf curl viral disease (TYLCV) is one of the main limiting factors that has caused great damage to tomato crop in tropical and subtropical regions of the world. Several genes have been identified from various sources that cause plant resistance to TYLCV virus disease and have been integrated into tomato crop genotypes. Pyramiding of these genes can lead to Stable resistance and, in addition, Causes resistance to several strains of the virus. The results of this study showed that viral infection increases the level of phenol and flavonoid compounds as well as antioxidant enzymes in the host plant, while lines containing the Ty-2 and TY-1/3 genes They had lower synthesis and expression of non-enzymatic antioxidant compounds (phenol and flavonoids) and antioxidant enzymes (catalase, peroxidase, guaiacol peroxidase and polyphenol oxidase). Also, in the study of TYLCV virus genome concentration using quantitative polymerase chain reaction technique, it was observed that the lines containing two Ty-2 and TY-1/3 compared to control plants had the lowest rate of the virus genome. This matter indicates the low rate of virus replication in the host plant. According to the observations of this study, by combining different TY genes, a desirable level of resistance in desirable but sensitive tomato lines against TYLCV virus can be achieved.

    Keywords: TYLCV viral disease, resistance, phenol, flavonoids, antioxidant enzymes