فهرست مطالب

مجله فنآوری زیستی در کشاورزی
سال هجدهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بررسی اثر یک آنزیم کیتیناز کایمر روی مرحله لاروی پروانه بید آرد (.Ephestia kuehniella Zell)
    عطیه عطائی، محمدرضا زمانی*، مصطفی مطلبی، محبوبه ضیائی، زهرا مقدسی جهرمی، جلال شیرازی صفحات 1-8
    در این مطالعه، اثر افزودن دمین باند شونده به کیتین در افزایش فعالیت آنزیم کیتیناز42 روی مرحله لاروی پروانه بید آرد (Ephestia kuehniella Zell.) بررسی شد. ابتدا، همسانه سازی و بیان پروکاریوتی آنزیم کیتیناز کایمری42، از منشا کیتیناز Trichoderma atrovoride chitinase 18-10 و آنزیم کیتیناز42 در باکتری Escherichia coli انجام شد. سپس، با روش SDS-PAGE باند بیانی تایید شد. در ادامه، عملکرد هیدرولازی آنزیم های کیتیناز کایمری42 و کیتیناز42 روی پودر خشک بدن 10 عدد لارو سن آخر پروانه بید آرد اندازه گیری شد. در نهایت، اثر 3 غلظت (30، 45 و 60 میکروگرم در میلی لیتر) از آنزیم های مذکور بر مرگ ومیر لاروهای پروانه بید آرد آزمایش شد. برای هر غلظت، 30 عدد لارو (در 3 تکرار 10 تایی) در دمای 28 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 50 درصد، دوره نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی تیمار شد. یک شاهد (10 عدد لارو تیمار شده با محلول پروتیینی استخراج شده از ناقل بیانی فاقد ژن کایمر) به طور هم زمان برای هر آنزیم در نظر گرفته شد. بعد از 24 ساعت تعداد لاروهای مرده در تیمارها شمارش و میزان مرگ ومیر از طریق فرمول Abbott محاسبه شد. میزان فعالیت کیتیناز کایمری و کیتیناز42 روی کیتین لارو به عنوان سوبسترا، به ترتیب 47/15 و 16/9 واحد بر میلی لیتر بود. هم چنین، اثر غلظت 60 میکروگرم در میلی لیتر آنزیم های مذکور بر مرگ ومیر لاروها، به ترتیب 65 و 47 درصد به دست آمد. مشاهدات میکروسکوپی نیز میزان بیش تر تخریب کیتین لاروی را در تیمار کیتیناز کایمری در مقایسه با کیتیناز42 اثبات کرد.
    کلیدواژگان: کیتیناز42، دمین باندشونده به کیتین، پروانه بید آرد
  • شناسایی باکتری های همزیست غالب دستگاه گوارش لارو شب پره هندی و شب پره مدیترانه ای آرد
    مجید کزازی*، فاطمه السادات حسینی، غلام خداکرمیان صفحات 9-17
    باکتری ها گروه مهمی از میکروارگانیسم های سازگار با دستگاه گوارش حشرات هستند. بیش تر این میکروارگانیسم ها برای کمک به کارکرد بهتر دستگاه گوارش بسیار سودمند هستند. هدف این پژوهش شناسایی باکتری های همساز غالب در دستگاه گوارش لارو شب پره هندی و شب پره مدیترانه ای آرد بود تا در بررسی های بیوتکنولوژی در پژوهش های پس از این مورداستفاده قرار گیرد. ابتدا لاروهای دو شب پره مزبور به تعداد موردنیاز پرورش داده و برای جداسازی باکتری های از دستگاه گوارش آن ها استفاده شد. باکتری ها روی محیط کشت غنی شده آگار غذایی جدا و خالص شدند. تعداد آن ها شمارش و فراوانی آن ها در واحد حجم محاسبه گردید. پس از گروه بندی بر پایه ویژگی های فنوتیپی و مقایسه الگوی الکتروفورز پروتیین از هر نمونه باکتری خالص سازی و برای مطالعات بعدی نگهداری شد. شناسایی باکتری ها بر پایه تعیین ویژگی های فنوتیپی با روش های استاندارد باکتری شناسی و هم چنین استفاده از توالی ژن کدکننده 16SrRNA و مقایسه آن با بانک داده های  NCBIانجام شد. نتایج بررسی های فنوتیپی نشان داد که باکتری های همساز غالب در دستگاه گوارش شب پره مدیترانه ای گونه های Bacillus toyonensis و Serratia marcescence و در مورد شب پره هندی، باکتری های Bacillus safensis، Bacillus zhangzhouensis و Bacillus wiedmannii هستند. هم چنین این نتایج با بررسی های مولکولی با استفاده از مقایسه توالی ژن کدکننده 16SrRNA از  NCBIتایید شد. این بررسی برای نخستین بار در ایران انجام شده است.
    کلیدواژگان: همزیست، دستگاه گوارش حشرات، باکتری
  • مقایسه الگوی پروتئینی برگ گندم نان در مراحل نمو برگ و پنجه زنی با استفاده از الکتروفورز دو بعدی
    علی مهراس مهرابی*، یگانه شفیعی، مهین سلیمانی، علی مصطفایی صفحات 19-28
    با توجه به اهمیت گندم، شناسایی پروتیین های دخیل در مراحل مختلف رشدی جهت اصلاح گیاهانی توانمندتر، دارای تولید بیش تر و مقاوم به شرایط نامساعد محیطی ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق از روش پروتیومیک جهت شناسایی و مقایسه الگوی پروتیینی گندم نان در مراحل نمو برگ و پنجه زنی استفاده گردید. بدین منظور گندم نان رقم آذر2 در شرایط گلخانه کشت و نمونه برداری ها در مراحل مختلف نمو برگ (یک برگی، دوبرگی و سه برگی) و سه مرحله در طول دوره پنجه زنی صورت گرفت. استخراج پروتیین به روش TCA- استون و جداسازی پروتیین ها به روش الکتروفورز دوبعدی صورت گرفت. با تجزیه ژل های حاصل توسط نرم افزارImage master 6.0، 360 لکه پروتیینی تکرارپذیر در مراحل نمو برگ و 400 لکه پروتیینی تکرارپذیر در مراحل پنجه زنی شناسایی شد. از این تعداد 31 لکه پروتیینی در مراحل مختلف نمو برگ و 31 لکه پروتیینی در مراحل مختلف پنجه زنی تغییرات معنی داری را نشان دادند. درنهایت لکه های پروتیینی، با توجه به وزن مولکولی، نقطه ایزوالکتریک، شکل لکه و با جستجو در مقالات مرتبط و سایت Uniprot، به طور احتمالی مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که در این مراحل دامنه وسیعی از فعالیت های متابولیکی شامل فتوسنتز، تنفس، بیوسنتز پروتیین ها، انتقال پروتیین ها، مونتاژ و بسته بندی پروتیین ها، بیوسنتز کربوهیدرات ها، سیستم انتقال پیام، سم زدایی و فرایندهای پایه ای ژنتیکی (همانندسازی، نسخه برداری و ترجمه) طی مراحل مختلف رشد گیاه گندم دچار تغییرات شده اند.
    کلیدواژگان: گندم، مراحل رشدی، پروتئومیک، آذر 2
  • ارزیابی تنوع ژنتیکی ارقام مختلف گوجه فرنگی با استفاده از نشانگرهای RAPD و ISSR
    زهرا جهانتیغ حقیقی، لیلا فهمیده*، بهمن فاضلی نسب صفحات 29-41
    در این تحقیق 14 توده و رقم گوجه فرنگی با استفاده از 10 آغازگر RAPD و 10 آغازگر ISSR مورد ارزیابی قرارگرفته است. در نشانگر RAPD، بیش ترین میزان شاخص چندشکلی (41/0) مربوط به آغازگر TIBMBA02 و TIBMBB17 و کم ترین میزان شاخص چندشکلی (19/0) مربوط به آغازگر TIBMBC12 و در نشانگر ISSR، بیش ترین میزان شاخص چندشکلی (42/0) مربوط به آغازگر UBC808 و کم ترین میزان شاخص چندشکلی (23/0) مربوط به آغازگر UBC864 به دست آمد. در اطلاعات مجموع دو نشانگر بیش ترین درصد چندشکی (72/80)، شاخص تنوع نی (44/0)، شاخص تنوع شانن (48/0) و تعداد آلل موثره (6/1) متعلق به رقم عنبر ایرانی بود. کم ترین میزان تشابه (368/0) مربوط ارقام عنبر ایرانی و Y کشیده بود. تغییرات درون و بین ارقام با استفاده از تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که 79 درصد کل تغییرات ژنتیکی به تنوع درون ارقام اختصاص داشت.  نتایج تجزیه خوشه ای به صورت توام طبق نشانگر RAPD و ISSR ارقام مختلف گوجه فرنگی را به چهار گروه مختلف طبقه بندی نمود که بر اساس موقعیت جغرافیایی از همدیگر تفکیک شدند. جهت به دست آوردن رقم برتر پیشنهاد می گردد رقم عنبر ایرانی به عنوان یکی از پایه های اصلاحی پدری یا مادری با رقم Y کشیده و رقم US107 که از کشورهای ایتالیا و امریکا هستند و از لحاظ تولید در سطح بالاتری نسبت به ارقام ایرانی قرار دارند تلاقی داده شود.
    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، فاصله ژنتیکی، نشانگر DNA، واریانس مولکولی
  • ارزیابی بیان ژن های انتقال دهنده نیتروژن در ریشه گندم و برخی صفات مرتبط در شرایط تنش خشکی و کاربرد کود ازته
    سعید نواب پور*، حوریه نجفی صفحات 43-52
    بیان ژن های حامل نیترات و آمونیوم در ریشه گندم در پاسخ به تنش خشکی به طور عمده ناشناخته است. یک آزمایش گلخانه ای برای بررسی بیان ژن حامل نیترات (TaNRT1.1) و ژن حامل آمونیوم (TaAMT2.1) در ریشه گندم در پاسخ به خشکی خاک تحت شرایط نیتروژن محدود (اضافه نکردن نیتروژن) و نیتروژن کافی (3/0 گرم نیتروژن) انجام شد. ژنوتیپ‎های گنبد، مروارید و فلات با اعمال تنش آبی در مرحله رویشی گندم مورد آزمون قرار گرفتند. بیان ژن ها با روش واکنش زنجیره‎ای در زمان واقعی یا Real Time -PCR تعیین شد. نتایج نشان داد با کاربرد کود ازته مقدار وزن خشک اندام هوایی، ریشه و میزان نیتروژن اندام هوایی نسبت به شرایط عدم کاربرد کود ازته افزایش معنی داری یافت و در شرایط آبیاری کامل نیز نسبت به تیمار خشکی شرایط مشابهی برای این صفات مشاهده شد. با توجه به واکنش متفاوت ارقام در رابطه با بیان ژن های موردمطالعه، ارقام از لحاظ بیان ژن ها عکس العمل متفاوتی داشتند. به طورکلی بیان هر دو ژن در شرایط عدم کاربرد نیتروژن در راستای تامین نیتروژن موردنیاز گیاه افزایش یافت و در ارقام مروارید و فلات میزان بیان این ژن ها در شرایط تنش خشکی افزایش و عدم کاربرد نیتروژن بالاتر بود. به طورکلی رقم مروارید برای تمامی صفات شرایط بهینه تری تحت تیمار خشکی و تیمار کمبود نیتروژن داشت.
    کلیدواژگان: گندم، خشکی، نیتروژن، بیان ژن های انتقال دهنده
  • تحلیل نرم افزاری ژن ها و مسیرهای دخیل در تحمل به خشکی گیاه لوبیا (.Phaseolus vulgaris L)
    سهیلا محمدی، زهرا طهماسبی*، صادق عظیم زاده جمال کندی، حمید حسینیان خوشرو، رحمت محمدی صفحات 53-89
    تنش های غیرزیستی ازجمله خشکی، رشد و توسعه گیاهان مانند لوبیا را تحت تاثیر قرارداده و واکنش های گیاه در برابر آن ها با تغییرات زیادی در شبکه های پیچیده ژنی همراه است. در پژوهش حاضر تغییرات در الگوی بیان ژن ها در شرایط تنش خشکی و نرمال گیاه لوبیا از طریق تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی اطلاعات EST اخذ شده از بانک اطلاعاتی NCBI موردبررسی قرار گرفت. پس از پیرایش اولیه، توالی های EST دسته بندی و یکپارچه سازی شدند که منجر به ایجاد 8983 ژن واحد در شرایط نرمال و 6665 ژن واحد در شرایط تنش خشکی گردید. گروه بندی و آنالیز غنی سازی ژنی، توالی های EST کتابخانه تحت تنش خشکی لوبیا را براساس فرآیندهای بیولوژیکی، عملکرد مولکولی و محتوای سلولی به ترتیب در 23، 16 و 20 گروه کارکردی مختلف در سطح آماری یک درصد قرار دادند. شبکه برهم کنش پروتیین- پروتیین نشان داد که ژن های رمزکننده آنزیم های آنتی اکسیدان (CAT1، APX1، APX3، APX1B، GSTU25)، پروتیین های غنی از پرولین (P5CS1، P5CS2)، پروتیین های شوک حرارتی (ATHSP70، HSP70b، ATHSP90.1، ATHSP90.5) و پروتیین های خانواده یوبی کوییتین (UBQ3، UBQ11) سهم زیادی از شبکه تنظیمی را در شرایط کمبود آب به خود اختصاص داده اند. علاوه بر این، دریافتیم که بیان ژن های فتوسنتز کاهش نشان می دهد. در این مطالعه، تهیه لیستی از عوامل رونویسی (ازجمله RAP2.10، DEAR2، NF-YC9، WRKY40، ARF1، CDF2، ATCTH، ERF-1) به عنوان یکی از نقاط شاخص است که تاکنون با این میزان جزییات در گیاه لوبیا گزارش نشده است و می تواند بسیار مهم و کاربردی باشد. ژن های شناسایی شده در این مطالعه می توانند نامزدهای مناسبی برای دست ورزی مقاومت به خشکی و اصلاح به کمک نشانگر در گیاه لوبیا باشند.
    کلیدواژگان: تنش غیرزیستی، EST، فاکتور رونویسی، ژنومیکس کارکردی
|
  • Effect of a Chimeric Chitinase on the Larval Stage of the Mediterranean Flour Moth (Ephestia kuehniella Zell.)
    Atiyeh Ataei, Mohammadreza Zamani *, Mostafa Motallebi, Mahboobeh Ziaei, Zahra Moghaddasi Jahromi, Jalal Shirazi Pages 1-8
    In this research, the effect of chitin binding domain was investigated on the enhancement of chitinase activity Chit42 enzyme tested on the last instar larvae of Ephestia kuehniella Zell. Chimeric chitinase containing chitin binding domain from Trichoderma atroviride 18-10 chitinase and Chit42 were cloned in pET 26b(+) and over expressed in Escherichia coli. The expressed protein was observed and verified by SDS-PAGE method. Hydrolytic activity of the chimeric and native enzymes was measured on the dry powder of 10 last instar larvae of E. kuehniella. The effect of 3 different concentrations of each enzyme including 30, 45 and 60μg/ml was evaluated on the mortality of 30 E. kuehneilla last instar larvae (each 10 larvae as 1 replication) at 28ºC, 50% RH and 16:8h L:D. Larvae were treated by protein solution lacking enzymes in control. After 24h, the number of dead larvae was counted in treatments and control. Mortality was calculated by Abbott’s formula. The chimeric chitinase and native enzymes activity on the larval chitin (substrate) was calculated to be 15.47 and 9.16U/ml, respectively. Bioassay tests demonstrated that the chimeric chitinase and Chit42 enzymes imposed 65 and 47% mortality to E. kuehniella larvae, respectively. Finally, microscopic observation demonstrated higher amount of chitin degradation in treated larvae with chimeric chitinase compared with those treated by native Chit42.
    Keywords: Chitinase42, Chitin binding domain, Ephestia kuehniella
  • Identification of the Predominant Symbiotic Bacteria from Larva Plodia interpunctella and Ephestia kuehniella Gut
    Majid Kazazzi *, Fatemeh Sadat Hosseini, Gholam Khodakaramian Pages 9-17
    Bacteria are an important compatible group of microorganisms which live within insect gut. Most of these microorganisms are useful to help the digestive system to work better. The aim of this study was to identify the symbionts bacteria associated with Plodia interpunctella and Ephestia kuehniella guts to use in future biotechnology studies. The larva from the two above-mentioned insects wereprepared and their guts organ were used to isolate symbiotic bacteria. The bacteria were isolated and purified on the enriched nutrient agar medium and their frequency was recorded. Based on the phenotypic characteristics the isolated bacteria were preliminary characterized. Then after comparing of their total soluble proteins by electrophoresis, they were kept for further studies. Identification of bacteria were done based on phenotypic characteristics with standard bacteriological methods as well as use of 16SrRNA encoding gene sequence and its comparison with NCBI data bank. Results indicated that the dominant symbiont bacteria in the Ephestia kuehniella gut were Bacillus toyonensis, Serratia marcescence and in Plodia interpunctella gut were Bacillus safensis, Bacillus zhangzhouensis and Bacillus wiedmannii. The accuracy of the results for phenotypic determination was verified by molecular analyzes using DNA sequences of the 16SrRNA gene comparission via NCBI sequences database. This is the first study on gut symbionts of Ephestia kuehniella and Plodia interpunctella in Iran.
    Keywords: Symbiotic Bacteria of insects, Plodia interpunctella, Ephestia kuehniella
  • Comparison of Bread Wheat Leaf Protein Profile During Developmental Stages of Leaves and Tillering Using Two-dimensional Electrophoresis
    Ali Mehras Mehrabi *, Yeganeh Shafiei, Mahin Soleimani, Ali Mostafaie Pages 19-28
    Because of to the importance of wheat, it seems necessary to identify the proteins involved in different stages of its growth. This is for breeding more capable plants, which have more production and are resistant to adverse environmental conditions. In this study, proteomics was used to identify and compare the protein pattern of bread wheat in developmental stages of leaves and tillering stages. For this purpose, Bread wheat cultivar Azar2 was cultivated in greenhouse conditions and samples were taken at different stages of leaf development (single-leaf, two-leaf and three-leaf) and three stages during the tillering period. Protein extraction was performed by TCA-acetone method and proteins were separated by 2D electrophoresis. By analyzing the resulting gels by Image master 6.0 software, 360 reproducible protein spots were identified in the leaf development stages and 400 reproducible protein spots in the tillering stages. Of these, 31 protein spots in different stages of leaf development and 31 protein spots in different stages of tillering showed significant changes. Finally, protein spots were identified based on their molecular weight, isoelectric point, spot shape, and by searching related articles and the Uniprot site. The results showed that in these stages, a wide range of metabolic activities including photosynthesis, respiration, protein biosynthesis, protein transport, protein assembly, and packaging, carbohydrate biosynthesis, message transmission system, toxin degeneration and basic genetic processes (replication, transcription and translation) were changed during different stages of wheat plant growth.
    Keywords: Wheat, Developmental stages, proteomics, Azar2
  • Evaluation of Genetic Diversity in Different Cultivars of Tomato Using RAPD and ISSR Markers
    Zahra Jahantigh-Haghighi, Leila Fahmideh *, Bahman Fazeli Nasab Pages 29-41
    In this study, fourteen tomato landraces and cultivars were evaluated using ten RAPD primers and ten ISSR primers. In RAPD marker, the most polymorphism index (0.41) has belonged to TIBMBA02 and TIBMBB17 primers and the lowest polymorphism index (0.19) has belonged to TIBMBC12 primer, and in ISSR marker, the most polymorphism index (0.42) has belonged to UBC808 primer and the lowest polymorphism index (0.23) has belonged to UBC864 primer. In the total merged data of the two markers, the most percent of polymorphism (80.72), Nei diversity index (0.44), Shannon diversity index (0.48) and effective allele number (1.6) belonged to Iranian Anbar cultivar. The lowest similarity index (0.368) was belonged to Iranian Anbar cultivar and also Y Keshideh. The diversity of inter and intra landraces and cultivars was shown 79 percent of all the diversity in total variances based on analysis of molecular variance. Cluster analysis, based on the total merged data of the two markers, was grouped all landraces and cultivars into 4 groups but they were not grouped according to the geographical zone. To obtain a superior cultivar, it is recommended that the Iranian Anbar cultivar can be cross-fertilized with either Y or US107 cultivars from Italy and the United States, which are higher in production than Iranian cultivars.
    Keywords: Cluster analysis, Genetic distance, DNA marker, Molecular variance
  • Evaluation of Nitrogen Transfer Genes Expression in Wheat Roots and some Related Traits under Drought Stress Conditions and Application of Nitrogen Fertilizer
    Saeed Navabpour *, Horeyeh Najafi Pages 43-52
    The expression of nitrogen and ammonium transfer genes in wheat roots in response to drought stress is mainly unknown. A greenhouse experiment was conducted to investigate the expression of nitrogen transfer genes (TaNRT1.1) and ammonium transfer genes (TaAMT2.1) in wheat roots in response to drought stress under limited nitrogen conditions (no nitrogen added) and sufficient nitrogen (0/3 g nitrogen per kg soil). Three genotypes (Gonbad, Morvarid and Falat) were used and water stress was applied in the vegetative stage of wheat growth. The expression of genes was determined using real-time PCR technique. The results showed that with application of N fertilizer, shoot dry weight, root and nitrogen content increased significantly under N application conditions and similar conditions were observed for drought treatments under complete irrigation conditions. Due to the different response of cultivars to the expression of the studied genes, cultivars had different responses in terms of gene expression. Generally, expression of both genes under nitrogen application was increased in line with nitrogen supply and in Pearl and Plateau cultivars expression of these genes was increased under drought stress and N application was higher. In general, Pearl cultivar was better for all traits under drought and nitrogen deficiency treatments.
    Keywords: Wheat, Drought, Nitrogen, expression Transfer genes
  • In-Silico Analysis of Genes and Pathways Involved in Drought Tolerance of Common Bean (Phaseolus vulgaris L.)
    Soheila Mohammadi, Zahra Tahmasebi *, Sadegh Azimzadeh Jamalkandi, Hamid Hassaneian Khoshro, Rahmat Mohammadi Pages 53-89
    Abiotic stresses, such as drought, affect the growth and development of plants like common bean (Phaseolus vulgaris L.) and plant responses to them are associated with large variations in complex gene networks. In the present study, changes in gene expression pattern under drought and normal conditions of common bean were studied through bioinformatics analysis of ESTs (expressed sequence tags) data from the NCBI database. After initial splicing, EST sequences were clustering and assembling, resulting in 8983 unigene under normal and 6665 unigene of drought stress conditions. Grouping and genetic enrichment analysis the common bean library EST sequences under drought stress based on biological processes, molecular function and cellular component at 23, 16 and 20 different functional groups, respectively. Protein-protein interaction network showed that genes encoding antioxidant enzymes (CAT1, APX1, APX3, APX1B, GSTU25), Proline-rich proteins (P5CS1, P5CS2), heat shock proteins (ATHSP70, HSP70b, ATHSP90.1, ATHSP90.5) and ubiquitin family proteins (UBQ3, UBQ11) account for a large share of the regulatory network in starvation water. Additionally, we found that the expression of photosynthetic genes decreased. In this study, provides a list of transcription factors (including: RAP2.10, DEAR2, NF-YC9, WRKY40, ARF1, CDF2, ATCTH, ERF-1) as one of the excellent point that have not been reported with so many detail in the common bean so far and it can be very important and applicable. The genes identified in this study could be suitable candidates for drought resistance and marker-assisted selection in common bean.
    Keywords: Abiotic stress, ESTs, Transcription factor, Functional Genomics