فهرست مطالب

مجله فنآوری زیستی در کشاورزی
سال هجدهم شماره 1 (بهار و تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مدل سازی برهم کنش نوکلئوکپسید پروتئین نوترکیب عامل اصلی بیماری موزائیک انجیر، با آنتی بادی مونوکلونال به روش های In silico
    مرتضی شاه میرزائی، فرشاد رخشنده رو*، محمدرضا صفرنژاد، حمیدرضا زمانی زاده، توفیک البیانو صفحات 1-8

    امروزه مهندسی آنتی بادی یک رویکرد مهم در طراحی و ساخت آنتی بادی های تشخیصی و درمانی است. مطالعه برهم کنش میان آنتی بادی و آنتی ژن گامی مهم در طراحی آنتی بادی هایی با ویژگی های مطلوب و موردنظر است. در این راستا، روش های مطالعاتی In silico یک ابزار سودمند جهت بررسی ویژگی های ساختاری و تعاملات بین مولکولی است. درواقع Docking (جایابی لیگاند) فرآیند پیش بینی تعاملات و ترکیبات جفت شوندگی و آنتالپی اتصال مجموعه های آنتی ژن-آنتی بادی است. در این مطالعه ساختارهای سه بعدی نوکلیوکپسید پروتیین ویروس موزاییک انجیر Fig mosaic emaravirus (FMV)  به عنوان آنتی ژن و هم چنین آنتی بادی به صورت قطعات متغیر تک زنجیره ای scFv علیه این آنتی ژن که از طریق تکنیک نمایش فاژی جداسازی شده بود، توسط نرم افزار تحت وب I-TASSER به دست آمد. پس از آن ساختارهای مجموعه های متصل شونده آنتی ژن-آنتی بادی و هم چنین شبیه سازی دینامیکی مولکول ها با انجام فرآیند داکینگ مولکولی توسط نرم افزار Hex صورت پذیرفت. با تجزیه وتحلیل مجموعه های متصل شونده آنتی ژن-آنتی بادی FMVNp-scFv، آمینواسیدهای دخیل در برهم کنش این مجموعه ها شناسایی گردید. نتایج نشان داد که تمام این اسیدهای آمینه ها متعلق به نواحی فوق متغیر (CDR) بودند. درمجموع نتایج حاصل از این مطالعه بیوانفورماتیکی می تواند در طراحی و توسعه آنتی بادی های جدید با گیرایی بالاتر در تشخیص ویروس موزاییک انجیر کمک نماید.

    کلیدواژگان: آنتی بادی FMVNp-scFv، نرم افزار I-TASSER، نرم افزار Hex، همولوژی مدلینگ، داکینگ مولکولی
  • بررسی تنوع ژنتیکی بین ارقام تجاری و ژنوتیپ های ناشناخته مرکبات مقاوم به تنش خشکی با استفاده از نشانگرهای ISSR
    زینب خزائی کوهپر*، پونه صالح نیا، بهروز گلعین صفحات 9-16
    مرکبات از خانواده روتاسه بوده که هم از لحاظ صنعتی و هم کشاورزی حایز اهمیت فراوان است. این پژوهش به منظور بررسی تنوع ژنتیکی در بین ارقام تجاری و ژنوتیپ های ناشناخته مرکبات مقاوم به تنش خشکی با استفاده از نشانگر مولکولی ISSR انجام شد که ژنوتیپ 28 نمونه از مرکبات با استفاده از 10 نشانگر مذکورموردارزیابی قرار گرفت. تجزیه خوشه ای بر اساس ضریب تشابه تطابق ساده و روش UPGMA انجام گرفت و در نهایت در ضریب تشابه 64/0 ژنوتیپ های موردمطالعه به پنج گروه تقسیم شدند. نتایج نشان داد کم ترین شباهت (43/0) بین ژنوتیپ ناشناخته (G5) با ژنوتیپ ناشناخته (G1) و ماکروفیلا (G21) با ژنوتیپ شانگشا (G4) وجود داشت و بیش ترین شباهت (91/0) بین ژنوتیپ لیمو لیسبون (G28) و ژنوتیپ لیموشیرین (G26) مشاهده شد. هم چنین سطح بالایی از چندشکلی با نشانگرهای ISSR در این مطالعه یافت شد. محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) در محدوده 275/0 تا 359/0 و میانگین درصد چندشکلی 82/88 درصد به ازای هر پرایمر بود.این نتایج نشان داد که ISSR تکنیک مولکولی مناسبی برای بررسی تنوع ژنتیکی ارقام موردمطالعه است.
    کلیدواژگان: پایه های مرکبات، نشانگرهای مولکولی، محتوای اطلاعات چندشکلی
  • تجمع زودهنگام رونوشت ژن های پراکسیداز و پلی فنول اکسیداز در پاسخ به آلودگی قارچ فوزاریوم در لاین مقاوم ذرت
    سید افشین مساوات، حجت الله مظاهری لقب*، حسن سلطانلو صفحات 17-28

    گیاهان می توانند از طریق تولید طیف گسترده ای از ترکیبات ضدمیکروبی، ازجمله آنزیم های کاهش دهنده اکسید مانند پلی فنول اکسیداز و پراکسیداز، خود را در مقابل عوامل بیماری زا محافظت کنند. به منظور شناسایی نقش این آنزیم ها در مقاومت ذرت به قارچ Fusarium verticillioides، آزمایشی با سه ژنوتیپ ذرت با فنوتیپ های متفاوت از نظر تحمل به پوسیدگی فوزاریومی بلال ذرت به نام های C7 (لاین مقاوم)، B73 (لاین نیمه مقاوم) و MO17 (لاین حساس) در 3 تکرار انجام گرفت. آلوده سازی ابریشم و دانه ذرت با سوسپانسیون فوزاریوم صورت گرفت و از آن ها در زمان های 12، 24، 48، 72 و 96 ساعت بعد از آلودگی، نمونه برداری شد. بلال های آلوده نشده به عنوان شاهد منظور گردیدند. بعد از ارزیابی بیان ژن پراکسیداز و پلی فنول اکسیداز با استفاده از روش Real-time PCR، مشخص شد که بیان این دو ژن بعد از آلودگی با قارچ فوزاریوم ذرت افزایش می یابد ولی بیان ژن در لاین مقاوم در ساعات اولیه آلودگی بالاتر از لاین حساس و نیمه مقاوم مشاهده شد. در ساعات اولیه آلودگی، لاین مقاوم بیان ژن POX و PPO را در نمونه ابریشم بیش تر از لاین حساس نشان داد، درحالی که، در نمونه دانه لاین حساس بیان بالاتری داشت. با این حال، لاین مقاوم توانایی بالاتری را در واکنش به بیماری نشان داد و بلافاصله بعد از آلودگی بیان ژن های PPO و POX را نشان داد. می توان گفت احتمالا اهمیت ژن های پراکسیداز و پلی فنول اکسیداز در ساعات اولیه آلودگی است که باعث مقاومت گیاه به ورود بیمارگر می شود.

    کلیدواژگان: بیان ژن، پراکسیداز، پلی فنول اکسیداز، فوزاریوم، ذرت
  • شناسایی میکرو RNAهای محافظت شده و ژن های هدف آن ها در یولاف (.Avena sativa L) تحت تنش خشکی و شوری
    رضا میر دریکوند*، سیدسجاد سهرابی، سیدمحسن سهرابی، کامران سمیعی صفحات 29-41
    یولاف زراعی (.Avena sativa L) یکی از محصولات زراعی مهم در جهان است. تاکنون هیچ ژنوم مرجع و مستندسازی شده ای و هیچ گونه گزارشی از شناسایی میکرو RNAها برای این گیاه وجود ندارد. در مطالعه حاضر به منظور شناسایی میرناهای محافظت شده بالقوه و بررسی بیان ژن های هدف آن ها در یولاف، از 733 میلیون خوانش کوتاه حاصل از توالی یابی ترنسکریپتوم برگ و گیاه کامل که تحت تنش های مختلف خشکی و شوری قرار گرفته بودند، استفاده شد. از مجموع 73419 یونی ژن سرهم بندی شده، 1419 یونی ژن غیرکد کننده شناسایی و به عنوان توالی های کاندید پیش ساز میرناها در نظر گرفته شدند. در نهایت از بین رونوشت های غیرکدکننده، هشت میرنا با نام های asa-miR5181b، asa-miR5049a-3p، asa-miR169d-5p، asa-miR5181a، asa-miR2118b-5p، asa-miR5049-3p، asa-miR5049b-3p و asa-miR1130-5p متعلق به پنج خانواده محافظت شده میرنا با میانگین شاخص حداقل انرژی آزاد تاخوردگی (MFEI) 29/1- کیلوکالری بر مول شناسایی شدند. میرناهای شناسایی شده در تنش خشکی نسبت به حالت کنترل و هم چنین تنش شوری کاهش بیان نشان دادند. هرچند پاسخ به انواع تنش‎های غیرزیستی در گیاهان دارای وجوه مشترکی است، با این حال بیان میرناهای شناسایی شده در دو شرایط تنش خشکی و شوری متفاوت بود، این امر را می توان به تفاوت در نوع بافت موردمطالعه، مکانیسم حس و پاسخ اولیه گیاهان به انواع تنش ها مرتبط دانست. در مجموع باتوجه به نقش تنظیمی میرناهای محافظت شده در ابتدای شبکه تنظیمی بیان ژن، می توان از پتانسیل بالای میرنا های شناسایی شده در این پژوهش به ویژه asa-miR1130-5p جهت تغییر یا تنظیم بیان ژن های پاسخ دهنده به تنش خشکی و شوری ازجمله اعضایی از خانواده های عوامل رونویسی مانند MYB، bHLH و ERF، در یولاف استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ترنسکریپتوم، تنش خشکی، تنش شوری، میرنا، یولاف
  • ارزیابی تنوع بیان پروتئین های محورجنین در دو رقم برنج با استفاده از الکتروفورز دوبعدی
    مهدی کاکایی*، سارا کیانی صفحات 43-53
    هدف از این مطالعه، ارزیابی و سنجش جامع تغییرات مولکولی ایجاد شده در بیان پروتیین های محور جنین برنج، با روش الکتروفورز دوبعدی می باشد. تنوع موجود در الگوی پروتیینی محور جنین، در دو رقم برنج متحمل و حساس به شوری (به ترتیب حسنی و سنگ جو) طی سه تکرار ارزیابی شد. درنتیجه ی آنالیز ژل های الکتروفورز دوبعدی در محور جنین برنج، 328 لکه تکرارپذیر مشاهده گردید که 63 لکه در سطح 1 درصد اختلاف معنی دار نشان دادند. از روش های آماری چندمتغیره، نظیر تجزیه خوشه ای و تجزیه تابع تشخیص جهت گروه بندی لکه های بیان شده در دو رقم سنگ جو و حسنی، استفاده گردید. اختلاف معنی دار بین دو رقم، نشان داد که احتمالا رقم متحمل جهت مقابله با تنش شوری ویژگی تحمل به تنش را داشته اند. آنالیز خوشه ای، پروتیین ها را)از نظر بیان(در سه خوشه اصلی قرار داد که بیانگر وجود پروتیین هایی با بیان مشابه در هر خوشه است. این موضوع بیانگر عملکرد مشابه پروتیین های هر خوشه و حضور همه آن ها در مسیر بیولوژیکی مشترک می باشد. آنالیز تابع تشخیص نتایج حاصل از خوشه بندی را 100 درصد تایید کرد که نشان از انطباق داده های پروتیینی با شرایط آزمایش دارد. باتوجه به تعداد بیش تر بیان لکه های افزایشی در رقم متحمل حسنی نسبت به تنش شوری، و کاهشی بودن بیان لکه ها در رقم حساس سنگ جو، می توان شناسایی ژن های مربوط به این پروتیین ها را پیشنهاد نمود. به طورکلی، نتایج نشان داد با استفاده از نرم افزار و آنالیزهای آماری، به سادگی می توان تغییرات بیان معنی دار ناشی از تفاوت رقم در سطح پروتیوم جنین را موردارزیابی قرار داد و شاخص تغییرات را مشخص نمود.
    کلیدواژگان: تجزیه چندمتغیره، تنش شوری، الکتروفورز پروتئین
  • فعالیت ضدباکتریایی نانوذرات مس سنتز شده با عصاره سماق و نانوکامپوزیت مس-کیتوزان علیه برخی از باکتری های بیمارگر گیاهی در آزمایشگاه
    زهرا ربیعی، فاطمه شهریاری*، سمیه صدیقیان صفحات 55-64
    امروزه با توجه به ناکارآمدی برخی سموم مسی در کنترل بیماری های گیاهی و افزایش بروز مقاومت باکتری ها به این سموم، استفاده از اشکال نانوذرات این عنصر ضروری است. باتوجه به این که مطالعات معدودی در مورد اثر ضدباکتریایی نانوذرات روی بیمارگرهای گیاهی انجام شده است، این پژوهش با هدف بررسی فعالیت ضدمیکروبی نانوذرات مس و نانوکامپوزیت مس-کیتوزان روی چند باکتری مهم بیمارگر گیاهی انجام شده است. نانوذرات به روش سنتز سبز و با عصاره آبی سماق سنتز شدند. اثر ضدباکتریایی غلظت های مختلف نانوذرات با روش حداقل غلظت مهارکنندگی سنجیده شد. تشخیص نانوذرات سنتزشده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری و آنالیز طیف سنجی مریی- فرابنفش انجام شد. نانوذرات مس و نانوکامپوزیت شبه کروی با اندازه میانگین به ترتیب 100 و 20 نانومتر سنتز شدند. حداقل غلظت مهارکنندگی نانوذرات مس برای باکتری های Xanthomonas perforans، Erwinia amylovora، Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis و Pseudomonas syringae pv. syringae، به ترتیب غلظت های 5/0، یک، 5/0 و 5/1 پی پی ام تعیین شد. نانوکامپوزیت هم در غلظت های بالاتری نسبت به نانوذرات مس، فعالیت ضدباکتریایی موثری داشت و کم ترین غلظت مهارکنندگی نانوکامپوزیت برای باکتری X. perforans در ترکیب یک پی پی ام نانوذره مس و 93/3 پی پی ام کیتوزان بود. کیتوزان مورداستفاده نتوانست اثر ضدباکتریایی نانوذرات مس را افزایش دهد.
    کلیدواژگان: آتشک سیب و گلابی، شانکر باکتریایی گوجه فرنگی، شانکر درختان هسته دار، لکه باکتریایی گوجه فرنگی، نانوتکنولوژی
|
  • Modeling Study on the Interaction Between Recombinant Nucleocapsid Protein of the Main Causal Agent of Fig Mosaic Disease with Monoclonal Antibody by In Silico Methods
    Morteza Shahmirzaie, Farshad Rakhshandehroo *, Mohammadreza Safarnejad, Hamidreza Zamanizadeh, Toufic Elbeaino Pages 1-8

    Nowadays, antibody engineering is an important approach to design and generate of therapeutic and diagnostic antibodies. The study of the interactions between antibodies and antigens is a critical step in the design of antibodies with desired properties, In silico docking analyzes is a useful tool for structural characterization of bimolecular interactions. Docking is the process of predicting bound conformations and binding enthalpy of antibody–antigen complexes. In this study, the three-dimensional structures of FMV nucleocapsid protein as an antigen as well as monoclonal antibody in form of scFv which was selected against the antigen by Phage display technique were built by I-TASSER software and then the binding complexes and molecular dynamics (MD) simulations were done by Hex software. By analyzing of the FMVNp-scFv complexes, important amino acids involved in antigen–antibody interactions were identified which all of them were belong to the CDRs. In conclusion, results obtained from this bioinformatics study could be helpful to design and development of the new antibodies with high affinities for FMV diagnosis.

    Keywords: FMVNp-scFv antibody, I-TASSER software, Hex software, Homology modeling, Molecular docking
  • Evaluation of Genetic Diversity AmongCitrus Commercial Cultivars and Unknown Genotypes Resistant to Drought Stress Using ISSR Markers
    Zeinab Khazaei Koohpar *, Pouneh Salehnia, Behrouz Golein Pages 9-16
    Citrus belongs to rutaceae family, which has great importance both from industrial and agricultural aspects. This studywas conducted to assess genetic diversity in Citrus commercial cultivars and unknown genotypes resistant to droughtstress using ISSR molecular markers that 28 citrus genotypes were evaluated using 10 ISSR markers. The Clusteranalysis was performed according to the Simple Matching similarity coefficient and UPGMA algorithm and finally, thestudied genotypes were divided into five groups at similarity coefficient of 0.64. Results indicated that the lowestsimilarity (0.43) was observed between two unrecognized genotype G5 and G1, as well as between Alemow (G21) andChangsha (G4) genotypes. However, the highest similarity (0.91) was observed between Lisbon lemon (G28) andSweet lime (G26) genotypes. Likewise, it was observed high levels of polymorphism with ISSR markers in the presentstudy. The value of Polymorphism Information Content (PIC) ranged from 0.275 to 0.359 and the average ofpolymorphic percentage was 88.82% per primer. These results showed that ISSR markers are a suitable moleculartechnique for genetic diversity analysis of the studied genotypes.
    Keywords: Citrus rootstocks, Molecular markers, PIC
  • The Early Accumulation of PPO and POX Transcripts in Response to Fusarium Fungus Infection in the Resistant Line of Corn
    Sayyed Afshin Mosavat, Hojatollah Mazahery-Laghab *, Hassan Soltanlo Pages 17-28

    Plant can be produced through the production of a wide range of antimicrobial compounds, including oxidizing enzymes such as Polyphenol Oxidase (PPO) and Peroxidase (POX) protect against phytopatogenic agents. In order to identify the role of these enzymes in maize resistance to fungus F. verticillioides, the experiment was conducted with three corn genotypes with different phenotypes for tolerant to fusarium ear rot consist of C7 (resistant line), B73 (semi resistant line) and MO17 (susceptible line) in three replications. Inoculating corn silk and kernel with Fusarium suspension and they were sampled at 12, 24, 48, 72 and 96 hours after inoculation. Uninfected ears were considered as controls. After evaluating the expression of PPO and POX genes using the Real Time PCR method, it was found that the expression of these two genes increased after maize Fusarium inoculation, but the expression of the gene in the resistant line during the first hours of inoculation was observed higher than the sensitive and semi-resistant lines. In the early hours of inoculation, the resistant line of PPO and POX gene expression in the silk sample was more than the sensitive line, in contrast, the sensitive line of PPO and POX gene expression in the kernel sample was more than the resistant line. However the resistant line showed a higher ability to respond to the disease and immediately after inoculation, the expression of PPO and POX genes was shown. It can be said that probably the importance of PPO and POX genes in the first hours of inoculation that causes the plant's resistance to pathogen entry.

    Keywords: Gene expression, Peroxidase, Polyphenole Oxidase, Fusarium, Corn
  • Identification of Conserved Micro RNAs and Their Target Genes in Oat (Avena sativa L.) Under Drought and Salt Stress
    Reza Mir Drikvand *, Seyyed Sajad Sohrabi, Seyyed Mohsen Sohrabi, Kamran Samiei Pages 29-41
    The Oat (Avena sativa L.), is a plant of the Poaceae family and is one of the important crops in the world. Despite the high nutritional value, there is no annotated reference genome and there is no report of microRNA identification for this plant. In the present study, 733 million short reads was used to identify the conserved miRNAs and to investigate the expression of their target genes in the drought and salt-stressed leaf transcriptome of oat. Out of a total of 73419 assembled unigenes, 1419 non-coding unigenes were identified and considered as miRNA precursor. Finally, among non-coding unigenes, eight miRNAs named asa-miR5181b, asa-miR5049a-3p, asa-miR169d-5p, asa-miR5181a, asa-miR2118b-5p, asa-miR5049-3p, asa-miR5049b-3p and asa-miR1130-5p with Minimal Free Energy Index (MFEI) of -1.29 kcal/mol belonging to five conserved families were identified. Identified miRNAs down-regulated under the drought stress compared to control and salt stress conditions. Although the response to different types of abiotic stresses in plants is very similar, however, the expression of identified miRNAs was different between drought and salinity stresses. This is probably related to differences in the type of tissue, the sensing mechanism, and the initial response of plants to various stresses. In general, considering the regulatory role of conserved miRNAs in the control of the gene regulatory network, the identified miRNAs in this study, especially asa-miR1130-5p, can be used to regulate the expression of stress-responsive genes, including members of MYB, bHLH, and ERF transcription factors gene families in oat.
    Keywords: Transcriptome, Drought stress, Salt stress, miRNA, Oat
  • Evaluation of Proteins Expression Differences of Royan Axes in Two Cultivar of Rice with Two-dimensional Electrophoresis
    Mehdi Kakaei *, Sara Kiani Pages 43-53
    The aim of this study is to evaluate and comprehensively quantify the molecular changes created in the expression of rice embryo axes proteins by two-dimensional electrophoresis method. The variability in the protein pattern of the embryonic axes was evaluated in two rice tolerant and salinity-sensitive cultivars (Hassani and Sangjoo, respectively) during three replications. As result of the analysis of two-dimensional electrophoresis gels in the rice embryo axes, 328 repeatable spots were observed, which 63 spots showed a significant difference at the level of 1%. Multivariate statistical methods, such as cluster analysis and diagnostic function analysis, were used to group the stains expressed in Sangjoo and Hassani cultivars. The significant difference between the two cultivar showed that the tolerable cultivar they had the characteristic of stress tolerance. Cluster analysis placed proteins -in terms of expression- in three main clusters, indicating the presence of proteins with similar expression in each cluster. This indicates the similar performance of the proteins in each cluster and the presence of all of them in a common biological pathway. Discriminant analysis confirmed the results of clustering analysis 100% approved and indicating that the protein data are consistent with the experimental conditions. Due to the higher number of expression stains in Hassani's tolerance to salinity stress, and the decrease in stain expression in sensitive Sangjoo cultivar, it is possible to suggest the identification of genes related to these proteins. Overall, the results showed that using statistical software and analysis, it is easy to evaluate significant expression changes due to differences in the cultivar fetal proteome levels and can to determine the index of changes.
    Keywords: Multivariate analysis, Salinity stress, Protein electrophoresis
  • Antibacterial Activity of Copper Nanoparticles Synthesized with Sumac Extract and Copper-Chitosan Nanocomposite Against Some Plant Pathogenic Bacteria in Laboratory
    Zahra Rabiei, Fatemeh Shahryari *, Somayeh Sadighian Pages 55-64
    Nowadays due to inefficiency of copper antibacterial activity, especially increasing resistance of bacteria towards copper, the use of copper particles in nano-scale is considered. According to the literature, limited studies have been performed on the applicability of these materials to control plant pathogenic bacteria. Aim of this study was to evaluate the antibacterial activity of copper nanoparticles (CuNPs) and copper-chitosan (Cu-Cs) nanocomposite on some important plant pathogenic bacteria. The nanoparticles were synthesized with sumac extract and their antibacterial activity in different concentrations was evaluated to determine their Minimum Inhibitory Concentration (MIC). The structure and physical properties of nanoparticles were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), and UV-Visible spectroscopy. Results showed that the CuNPs and nanocomposite had quasi-spherical shape in a uniform distribution with the average size of 100 and 20nm respectively. Green biosynthesized CuNPs showed minimum inhibitory concentration against Xanthomonas perforans, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, Erwinia amylovora and Pseudomonas syringae pv. syringae at concentrations 0.5 ppm, 0.5ppm, 1ppm and 1.5ppm respectively. Also, Cu-Cs nanocomposite had an effective antibacterial activity at higher concentrations than copper nanoparticles. The lowest inhibitory concentration of nanocomposite was for X. perforans in combination of 1ppm CuNP and 3.93ppm Chitosan. However, chitosan did not increase the antibacterial activity of copper nanoparticles and no synergistic effect was observed for this compound.
    Keywords: Fire blight, Nanotechnology, Stone fruit bacterial canker, Tomato bacterial canker, Tomato bacterial spot