فهرست مطالب
فصلنامه ژنتیک نوین
سال هفدهم شماره 3 (پیاپی 70، پاییز 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/09/14
- تعداد عناوین: 11
-
-
صفحات 239-249
منابع ژنتیکی مرغ اهلی طیف وسیعی از نژادها و جمعیتها را شامل میشود که در اندازه بدن، رنگ پوست، وزن زنده، تولید تخم و گوشت بسیار متنوع هستند. در مطالعه حاضر جهت بررسی روابط فیلوژنتیکی، تنوع ژنتیکی و همخونی از دادههای توالییابی کل ژنوم، تعداد 54 مرغ از جد مشترک (مرغ جنگلی قرمز)، اکوتیپهای بومی و لاین تجاری استفاده شد. میانگین 98 میلیون خوانش کوتاه با استفاده از نرمافزارهای بیوانفورماتیکی پردازش و چند شکلیهای تک نوکلیوتیدی فراخوانی شدند. ساختار ژنتیکی جمعیتها با کمک نرمافزارهایAdmixture ، SNPhylo و پکیج SNPRelate بررسی شد. نرمافزار Plink جهت انجام کنترل کیفیت و محاسبه همخونی و نرمافزار VCFtools جهت برآورد تنوع ژنتیکی در جمعیتهای مورد نظر بهکار برده شد. نتایج بررسی ساختار ژنتیکی نشان داد که کمترین فاصله ژنتیکی با جد مشترک مربوط به اکوتیپ لاری بود و بیشترین و کمترین سهم SNP مشترک با مرغ جنگلی قرمز بهترتیب مربوط به لاین گوشتی آرین و لاین تخمگذار لگهورن بود. همخونی در لاینهای تجاری (آرین و لگهورن) تقریبا دو برابر اکوتیپهای بومی بود. تنوع ژنتیکی در اکوتیپهای بومی (بهترتیب لاری، خزک و مرندی) بیشتر از لاینهای تجاری مشاهده شد. نتایج ما اهمیت استفاده از نشانگرها در کل ژنوم را جهت آگاهی در مورد هموزیگوسیتی بالقوه مضر و جلوگیری از دست دادن تنوع ژنتیکی در اکوتیپهای بومی را نشان میدهد. تنوع ژنتیکی در اکوتیپهای بومی تنها میتواند از طریق برنامههای اصلاحی سازماندهی شده حفظ شود.
کلیدواژگان: تنوع ژنتیکی، لاین تجاری، مرغ بومی، همخونی -
صفحات 251-261
سازگاری متابولیکی گیاهان به تنش سرما نقش مهمی در بقا، رشد و عملکرد گیاهان زراعی دارد. پرولین بهعنوان اسمولیت احتمالا در جهت مقابله با تنش اکسیداتیو القا شده توسط سرما مشارکت دارد. در این پژوهش میزان پراکسیدهیدروژن (H2O2)، پرولین، پوتریسین (Put)، فعالیت آنزیم دی آمین اکسیداز (DAO) و بیان نسبی ژن دیآمین اکسیداز (DAO) در دو ژنوتیپ متحمل (Sel96th11439) و حساس (ILC533) نخود زراعی (Cicer arietinum L.) تحت تنش سرمای چهار درجه سانتیگراد در روز اول و ششم تنش سرما بهصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی مطالعه شد. در ژنوتیپ متحمل میزان H2O2پس از افزایش معنیدار در روز اول تنش، کاهش معنیداری در روز ششم در مقایسه با شاهد نشان داد (بیش از 7/4 درصد) درحالیکه تجمع آن در ژنوتیپ حساس مشاهده شد (تا50 درصد)، نتایجی که بیانگر سازگاری نسبی به سرما در ژنوتیپ متحمل بود. تحت تنش سرما میزان متابولیتهای پرولین و Put در ژنوتیپ متحمل بهترتیب 47/1 و 2/3 برابر بیشتر از ژنوتیپ حساس بود. بهموازات افزایش میزان پرولین تحت تنش سرما، در ژنوتیپ متحمل فعالیت آنزیم DAO و بیان نسبی ژن DAO بهعنوان مسیرهای بیوسنتز این متابولیت افزایش معنیداری یافت (بهترتیب تا 87/1 و 72/1 برابر). حداکثر فعالیت این مسیر در ژنوتیپ متحمل در روز ششم پس از تنش سرما مشاهده شد. تحت تنش سرما تجمع پرولین در ژنوتیپ متحمل منجر به کاهش آسیب سلولی (نتایج (H2O2 و بهبود درجه تحمل نخود به سرما شد. چنین شاخصهایی در ارزیابی ژنوتیپهای نخود تحت تنش سرما موثر بوده و بهکارگیری آنها در برنامههای بهنژادی مفید خواهد بود.
کلیدواژگان: راکسیدهیدروژن، پوتریسین، پرولین، آنزیم دی آمین اکسیداز (DAO)، بیان ژن DAO، تحمل سرما -
صفحات 265-271
کارسینوم سلول کبدی (هپاتوسلولار کارسینوما) شایعترین بدخیمی اولیه کبدی و یکی از علل اصلی مرگ و میر ناشی از سرطان در سراسر جهان است. پژوهشهای گوناگون تایید کننده این مطلب است که برهمکنش microRNAها و mRNAها نقش مهمی در شروع و پیشرفت هپاتوسلولار کارسینوما دارند. از اینرو برای درک بهتر شبکه برهمکنش miRNA-mRNA، ابتدا دادههای بیان ژن حاصل از آزمایش ریز آرایه مربوط به بافت کبد (GSE number: GSE39791) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در نهایت 6 ژن افزایش بیان یافته و 62 ژن کاهش بیان یافته با استفاده از بسته نرمافزاری LIMMA در محیط R شناسایی شد. پس از آنالیز لیست ژنهای معنیدار (mRNAs) در دیتابیس miRNet بر مبنای بافت کبدی؛ تعداد 56 میکرو RNA بهعنوان عوامل برهمکنش کننده یا تارگتکننده mRNAهای معنیدار یافت شد که در نهایت شبکه miRNA-mRNA بهوسیله نرمافزار Cytoscape رسم شد. آنالیز مسیرها و فرآیندهای بیولوژیکی mRNAهای معنیدار با بستههای نرمافزاری clusterProfiler و Goplot نشان داد که مسیرهای متابولیسم رتینول، متابولیسم دارو و کارسینوژنهای شیمیایی از همه معنیدارتر بودند. اما؛ سمزدایی از ترکیبات غیرآلی، فرآیند متابولیسم رتینول و فرآیند متابولیسم ترپنویید شاخصترین فرآیندهای بیولوژیکی بودند. بررسی مسیرهای سیگنالینگ نشان داد که مسیر متابولیک بهعنوان یک نشانگر زیستی مهم در این نوع سرطان دستگاه گوارش بوده که ممکن است در پاتوژنز نقش داشته باشد. بهطور خلاصه، بررسی حاضر شواهدی ارایه میدهد که میتواند در پیش آگهی تومورهای کبد در آینده موثر باشد.
کلیدواژگان: برهمکنش، کارسینوم سلول کبدی، نشانگرهای زیستی، miRNA و mRNAs -
صفحات 273-281
زیره کرمانی یکی از مهمترین گیاهان دارویی بومی ایران است که دانههای آن در رژیم غذایی استفاده میشود و اثرات مضر جانبی برای انسان ندارد. مطالعات گذشته تاثیر دارویی این گیاه را در زمینههای مختلف نشان داده است اما تاکنون مطالعهای در مورد تاثیر ضدسرطانی بذر این گیاه صورت نگرفته است. در این مطالعه، اثر ضد سرطانی عصاره دانه زیره کرمانی بر سلولهای سرطانی رده پستان MCF-7 موردبررسی قرارگرفته است. در ابتدا با آنالیز متنکاوی مسیرها و ژنهای مهم متاثر از عوامل شیمیجلوگیری کننده گیاهی در درمان سرطان مشخص شد. بعد از عصارهگیری از بذرهای زیره کرمانی، ابتدا با استفاده از روش Neutral Red میزان زندهمانی سلولهای MCF-7 تحت تیمار با غلظتهای متفاوت عصاره مورد بررسی قرار گرفت. سپس برای بررسی تاثیر عصاره بر فرایند آپوپتوز از تکنیک فلوسایتومتری استفاده شد. در آخر بیان چند ژن مهم بهدستآمده از آنالیز متنکاوی با استفاده از روش real-time PCR ارزیابی شد. تاثیر عصاره بر میزان زندهمانی سلولی بهصورت وابسته به غلظت بود. عصاره بذر زیره در دوز 160 میکروگرم بر میلیلیتر باعث کاهش زندهمانی سلولی به میزان 50 درصد در سلولهای MCF-7 شد. تحت تیمار با عصاره زیره ژنهای بهدستآمده از آنالیز متنکاوی به نحوی تغییر نشان دادند که میتواند در درمان سرطان تاثیر مثبتی داشته باشد. مطالعه حاضر برای اولین بار نشان میدهد که عصاره بذر زیره کرمانی میتواند آپوپتوز را در سلولهای سرطانی MCF-7 القا کند.
کلیدواژگان: سرطان، آپوپتوز، مرگ سلولی، درمان سرطان -
صفحات 283-294
بیماری زنگ ساقه یا سیاه گندم با عامل قارچی Puccinia graminis f. sp. tritici یکی از مهمترین و مخربترین بیماریهای گندم در جهان و همچنین ایران میباشد. تولید ارقام مقاوم (استفاده از مقاومت ژنتیکی) از طریق شناسایی منابع مقاومت، انتقال ژن های مقاومت و یا هرمی کردن ژنهای موثر در مقاومت در ژنوتیپهای گندم مطلوب (ارقام تجاری و لاینهای در دست معرفی حساس به بیماری ولی در عین حال پرعملکرد)، موثرترین روش کنترل پایدار این بیماری محسوب میشود. نتایج ارزیابی گیاهچهای لاین S-83-4 گندم نسبت به بسیاری از نژادهای بیمارگر زنگ ساقه موجود در کشور (سالهای زراعی 1395-1393) بهصورت واکنش مقاومت قابلقبول بود. بهمنظور مطالعه نحوه توارث و نوع عمل ژنهای کنترلکنندهی اجزای مقاومت شامل تیپ آلودگی و دوره کمون در لاین S-83-4، این لاین با رقم حساس Avocet’S’ تلاقی داده شد و نسلهای پایه F1، F2، BC1 و BC2 در شرایط مزرعه تولید شدند. والدین و نسلهای تولید شده پس از کشت در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در مرحله گیاهچهای توسط نژاد بسیار پرآزار TTTTF (منطقه بروجرد) در سه تکرار مایهزنی شدند. تجزیه واریانس وزنی اختلاف معنیداری را در بین نسلها از نظر اجزای مقاومت اندازهگیری شده (تیپ آلودگی و دوره کمون) نشان داد. مقدار متوسط درجه غالبیت اجزای مقاومت مذکور در برابر نژاد مورد مطالعه، بالاتر از یک بود که نشاندهنده کنترل ژنتیکی فوق غالبیت برای این صفات میباشد. باتوجه به نتایج تجزیه میانگین نسلها برای هر دو صفت نسبت به نژاد فوق، مدل پنج پارامتری بهترین برازش را داشت. برهمکنشهای غیراللی افزایشی× افزایشی و غالبیت× غالبیت نیز معنیدار بودند. وراثتپذیری عمومی برای هر دو صفت فوق نسبت بهنژاد مورد استفاده، متوسط و وراثتپذیری خصوصی نیز نسبتا پایین برآورد شد که نشاندهنده نقش پررنگ تر اثرهای غیرافزایشی نسبت به اثرهای افزایشی ژنها در کنترل اجزای مقاومت اندازهگیری شده میباشد. برای بهبود صفات مورد بررسی ایدهآل آن است که گزینش را در نسلهای در حال تفکیک پیشرفته (بعد از رسیدن به خلوص نسبی) حاصل از تلاقی با لاین S-83-4 اعمال نمود. باتوجهبه نتایج برآوردهای ژنهای در حال تفکیک، بیش از یک ژن در کنترل ژنتیکی اجزای مقاومت اندازهگیری شده دخیل هستند. باتوجه به نتایج تعیین نژاد، با بررسی مولکولی شش مکان ژنی مقاومت موثر به زنگ ساقه (Sr22، Sr24، Sr25، Sr26، Sr31 و Sr39) توسط نشانگرهای اختصاصی مربوطه در لاین S-83-4، وجود ژن مقاومت Sr31 تایید شد.
کلیدواژگان: اجزای مقاومت، تیپ آلودگی، دوره کمون، وراثت پذیری عمومی، وراثت پذیری خصوصی -
صفحات 295-306
MicroRNA (miRNA) گروه بزرگی از RNAهای کوچک و غیرکدکننده (~ 22 نوکلیوتید) هستند که در تنظیم پسارونویسی بیان ژن بهصورت برش mRNA هدف و یا مهار ترجمه نقش دارند. مطالعات نشان دادهاند که miRNAها نقش مهمی در افزایش تحمل گیاهان به شرایط نامطلوب محیطی دارند. در این مطالعه خانواده miR164 در برنج (Oryza sativa)، مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از روشهای بیوانفورماتیک، توالی کلیه osa-miR164 متعلق به خانواده miR164 برنج تجزیه و تحلیل شده، و پروفایل بیانی osa-miR164 تحت شرایط تنشهای غیرزیستی مختلف ارزیابی شد. سپس عناصر تنظیمی سیس بر روی پیشبرهای ژن osa-miR164 پیشبینی شده و بهطور همزمان ژنهای هدف miR164 و عملکرد آنها شناسایی شد. نتایج این مطالعه نشان میدهد نقاط حفاظتی زیادی در توالیهای osa-miR164 بالغ وجود دارد که در توالیهای پیشساز دیده نمیشود. بنابراین الگوهای بیانی متفاوت اعضای خانواده ژنی osa-miR164 تحت شرایط تنش و عناصر تنظیمی متعدد سیس موجود در پیشبرهای ژن osa-miR164 ممکن است توضیحی برای الگوی بیانی متنوع osa-miR164 باشد. در این تحقیق برخی از ژنهای هدف بالقوه osa-miR164 شناسایی و بیان آنها در شرایط تنشهای مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در مجموع یافتههای این پژوهش منبع با ارزشی برای شناسایی و ارزیابی بیشتر میان کنش بین ژنهای هدف خانواده osa-miR164 در پاسخ به تنشهای غیر زیستی فراهم میکند.
کلیدواژگان: miR164، RNA غیر کد کننده، برنج، پاسخ به تنش غیر زیستی -
صفحات 307-322
بومادران (L Achillea. spp.) یکی از گیاهان دارویی مهم در درمان بیماریها و صنایع غذایی محسوب میشود، با این وجود هنوز گزارشهای محدودی در مورد تنوع و روابط ژنتیکی گونههای بومادران در کشور وجود دارد. لذا تحقیق حاضر بهمنظور (1) ارزیابی تنوع ژنتیکی بین و درون گونهای برخی گونههای خودروی جنس بومادران (Achillea) در سطح شهرستان سنندج و حومه با استفاده از نشانگرهای مولکولی SSR و (2) بررسی کارآیی و پتانسیل نشانگرهای ریزماهورهایی (SSR) در تفکیک و تمایز گونهها و اکسشنهای مورد بررسی جنس بومادران انجام گرفت. برای نایل شدن به این هدف، تنوع ژنتیکی در 28 اکسشن بومادران متعلق به هفت گونه خودروی با استفاده از 16 جفت نشانگر SSR ارزیابی شد. استخراج DNA ژنومی به روش CTAB از برگهای تازه و نرم گیاهچههای دو تا سه هفتهای حاصل از کشت بذر اکسشنها بهصورت بالک صورت گرفت. محصولات حاصل از تکثیر با استفاده از الکتروفورز ژل آگارز متافور 5/2 درصد جدا شده و با دستگاه ژل داکیومنت عکسبرداری شد. از نرمافزارهای PopGene، GenAlEx 6.2، DARwin 5 و PASTv3.18 برای محاسبه پارامترهای ژنتیکی، تجزیه واریانس مولکولی، ماتریس تشابه، تجزیه خوشهای و تجزیه به مولفههای اصلی (PCA) استفاده شد. تعداد 12 جفت آغازگر پلیمورف SSR، مجموعا 56 الل را در بین گونههای مورد بررسی جنس بومادران شناسایی نمودند. متوسط درصد چند شکلی و تعداد الل چند شکل بهترتیب برابر 56/82 درصد و 92/3 بود. متوسط محتوای اطلاعات چند شکلی (PIC) برابر 324/0 بود. بر اساس تجزیه واریانس ملکولی 64 درصد واریانس موجود، درون گونهایی و 36 درصد به واریانس بین گونهایی اختصاص داشت. متوسط ضریب تشابه کل بین گونهها و بین جمعیتها بهترتیب 76/0 و 588/0بود. تجزیه خوشهای جمعیتها را تا حد بالایی از همدیگر تفکیک نمود (82 %) و گونههای مورد مطالعه را نیز در سه گروه مجزا قرار داد. نتایج تجزیه به مختصات اصلی با نتایج تجزیه خوشهای و ماتریس تشابه قابل مقایسه و تا حدود زیادی آنها را تایید نمود. بهطور کلی اکسشنهای مورد بررسی بومادران تنوع ژنتیکی نسبتا بالایی نشان دادند، به طوریکه بیشترین مقدار آن متعلق به تنوع درون گونهایی بود. همچنین نشانگرهای SSR سودمندی و پتانسیل بالایی در تشخیص تنوع ژنتیکی، تفکیک و تمایز جمعیتها و گونهها داشتند. لذا این نشانگرها در شناسایی ژنوتیپهای برتر برای برنامههای اهلی نمودن و بهنژادی این گیاهان کمک شایانی خواهند نمود.
کلیدواژگان: آغازگر، محتوی اطلاعات چند شکلی، تجزیه خوشه ایی، تجزیه به مختصات اصلی، ضریب تشابه -
صفحات 323-335
جنس آژیلوپس یکی از مهمترین خویشاوندان وحشی گندم بهشمار میرود و گونههای مختلف این جنس پراکنش وسیعی بهویژه در مناطق خاورمیانه و غرب آسیا دارند. آگاهی از تنوع ژنتیکی خویشاوندان وحشی گندم اطلاعات مفیدی را برای استفاده از آنها در برنامههای بهنژادی گندم فراهم میکند. در این مطالعه تنوع ژنتیکی در 60 اکسشن از سه گونه مختلف آژیلوپس با استفاده از سه نشانگر DNA متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. آغازگرهای CBDP، SCoT و ISSR بهترتیب 130، 135 و 152 قطعه چند شکل را تکثیر نمودند. متوسط مقدار شاخص اطلاعات چند شکل (PIC) برای آغازگرهای CBDP، SCoT و ISSR بهترتیب 37/0 34/0 و 39/0 بهدست آمد که نشاندهنده کارایی و قدرت تفکیک بالا و مناسب این نشانگرها بود. تجزیه کلاستر دادههای نشانگرها 60 اکسشن مورد مطالعه را در سه گروه اصلی طبقهبندی کرد که این گروهبندی کاملا منطبق با ساختار ژنتیکی و بر اساس گونههای مربوطه بود. نتیجه تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) بر اساس دادههای CBDP، ISSR و SCoT نشان داد که سهم واریانس بین گونهای بهترتیب 66 درصد، 45 درصد و 42 درصد از میزان تنوع کل میباشد. علاوه بر این، در بین سه گونه مورد مطالعه گونه Ae. triuncialis بیشترین تعداد آلهای اختصاصی را بر اساس نشانگرهای مختلف نشان داد که این موضوع میتواند نمایانگر تنوع بالا و زمینه ژنتیکی منحصربهفرد این گونه باشد. نتایج این تحقیق سطح بالایی از تنوع ژنتیکی را درون سه گونه مورد مطالعه نشان داد که حاکی از پتانسیل بالای این مواد ژنتیکی برای بهکارگیری در برنامههای بهنژادی گندم است. همچنین یافتههای تحقیق مشخص نمود که هر سه سیستم نشانگری تکنیکهایی مناسب و کارآمد برای بررسی تنوع ژنتیکی میباشند، اگرچه یقینا استفاده از نشانگرهای CBDP و SCoT که تنوع را بر اساس چندشکلی موجود در توالیهای نواحی فعال ژنوم مشخص مینمایند بر نشانگرهای تصادفی و نیمه تصادفی ارجحیت دارد.
کلیدواژگان: گندم، خویشاوندان وحشی، تنوع ژنتیکی، نشانگرهای DNA -
صفحات 337-350
در یک برنامه اصلاحی اطلاع از نحوه عمل ژنها نقش کلیدی در طراحی برنامههای تلاقی و انتخاب موثر دارد. در این پژوهش، ارزش اصلاحی برای 17 صفت زراعی در ذرت با استفاده از نشانگرهای SNP از طریق بهترین پیشبینی نااریب خطی (BLUP) برآورد شد. در بین ژنوتیپهای مورد مطالعه؛ ژنوتیپ 25*/89 از لحاظ تاریخ ظهور گل نر، ژنوتیپ P13L2 از لحاظ میزان کلروفیل دارای بالاترین میزان ارزش اصلاحی بودند. ژنوتیپ (Indonesia) S2/QPM/SUKMA از لحاظ وزن خشک بوته، طول برگ، ارتفاع بوته و ژنوتیپ (Paternal)R59 از لحاظ تاریخ ظهور بلال اول و ژنوتیپ 1264/1 از لحاظ تاریخ ظهور بلال دوم دارای بالاترین ارزش اصلاحی بودند. ژنوتیپ P16L4 Kahia از لحاظ وزن دانه در بوته ارزش اصلاحی مثبت و بالا نشان داد. ژنوتیپ P11L7 برای تعداد بلال، ژنوتیپP9L6 برای طول چوب بلال، ژنوتیپ P10L5 برای صفات عرض برگ، شاخص سطح برگ، قطر ابتدای چوب بلال، قطر وسط چوب بلال، وزن چوب بلال و ارتفاع بوته دارای بالاترین ارزش اصلاحی بودند. با در نظر گرفتن مجموع ارزشهای اصلاحی صفات مورد مطالعه، ژنوتیپهای P10L5، P16L6 Kahia،P10L7 ،P10L9 بالاترین رتبه را داشتند. وراثپذیری خصوصی برآورد شده برای صفات مورد مطالعه در محدود 22/0 تا 94/0 بود. ژنوتیپهای با بالاترین ارزش اصلاحی، بالاترین توان در انتقال صفات خود به نتاج را دارند؛ بنابراین میتوانند بهعنوان والد مطلوب برای اصلاح این صفات در برنامههای تلاقی استفاده شوند.
کلیدواژگان: صفات اگروبیولوژیک، نشانگرهای مولکولی، ذرت، مدل خطی مخلوط، وراثت پذیری -
صفحات 351-357
گیاهان دارویی منبع تامین بیش از 25% کل داروهای مصرفی دنیا را تشکیل میدهند که نقش ویژهای را در تامین داروهای ضد سرطانی ایفا میکنند. یکی از مهمترین این داروها تاکسول است. منبع طبیعی این مادهی با ارزش گونههای جنس سرخدار (Taxus) است. تولید تاکسول در یک مسیر پیچیده آنزیمی صورت میگیرد که تحت تاثیر عوامل گوناگون میباشد، بنابراین در این مطالعه، شناسایی میزان تاثیر متیل جاسمونات در تغییر بیان ژن (ts) Taxadiene synthaseو تولید تاکسول در گیاه سرخدار، هدفگذاری شده است. در تحقیق حاضر، نمونههای گیاهی با متیلجاسمونات در غلظتهای متفاوت 0، 100، 250 و 500 میکرومولار و دو زمان 48 و 72 ساعت تیمار شدند و در این مدت در فیتوترون نگهداری شدند. سپس بیان ژن ts با روش Real Time CR اندازهگیری شد. علاوه بر این میزان تاکسول تولیدی نیز با تکنیک HPLC ارزیابی شد و اطلاعات بهدست آمده مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین بیان ژن در تیمار 250 میکرومولار متیل جاسمونات و در 72 ساعت و معادل 13/1 برابر گیاه شاهد و کمترین میزان بیان ژن با کمتر از 5 درصد گیاه شاهد مربوط به تیمار 250 میکرومولار و در 48 ساعت بود. دادههای حاصل از کروماتوگرافی نشان داد که بیشترین میزان تاکسول در گیاه تحت تیمار با غلظت 500 میکرومولار متیلجاسمونات و زمان 72 ساعت به میزان 307/0 میلیگرم تاکسول بر گرم وزن خشک نمونه گیاهی تولید شده است. همچنین تیمار 250 میکرومولار متیل جاسمونات با 72 ساعت و تولید 08/0 میلیگرم تاکسول، کمترین بود. آزمون همبستگی پیرسون بیان داشت که رابطهی مشخصی بین بیان ژن و تاکسول تولیدی وجود ندارد. این امر بهدلیل اثرات پیچیده متیل جاسمونات بر روی بیان ژن و تولید تاکسول در بازههای زمانی متفاوت میباشد. علیرغم تلاشهای فراوان صورت گرفته در زمینهی شناخت مسیر بیوسنتزی تاکسول، هنوز هم تصویر کاملا روشن و دقیقی از آن در دسترس نمیباشد. بههمین منظور بررسی ژنهای دخیل در این مسیر بیوسنتزی حایز اهمیت میباشد.
کلیدواژگان: بیان ژن، تاسکول، سرخدار، کروماتوگرافی، ts -
صفحات 359-363
در این تحقیق تنوع ژنتیکی 28 ژنوتیپ گلرنگ با استفاده از 7 نشانگر ISSR، 3 نشانگر رتروترانسپوزون و 12 نشانگر ترکیبی ISSR و رتروترانسپوزون، ارزیابی شد. نتایج حاصل از تجزیه خوشهای بررسی مولکولی به روش UPGMA با معیار فاصله ضریب تطابق ساده با استفاده از دادههای حاصل از آغازگرهای ISSR، رتروترانسپوزون و آغازگرهای ترکیبی ISSR و رتروترانسپوزون 28 ژنوتیپ مورد مطالعه را در سه گروه قرار داد که گروهها بهترتیب شامل 14، 9 و 5 ژنوتیپ بودند که در بین این گروهها، گروه اول بزرگترین گروه میباشد، اما در بررسی ژنوتیپها براساس صفات مورفولوژی به روش UPGMA و معیار فاصله اقلیدسی 28 ژنوتیب در چهار گروه قرار گرفتند. صحت گروهبندی حاصل از تجزیه خوشهای توسط تجزیه تابع تشخیص کانونی به روش خطی فیشر با 100 درصد برای مولکولی تایید شد.
کلیدواژگان: تتجزیه به مختصات اصلی، تجزیه خوشه ای، رتروترانسپوزون، ISSR
-
Pages 239-249
The genetic resources of domestic chickens include a wide range of breeds and populations which vary greatly in body size, skin color, body weight, egg, and meat production. In the current study, to study phylogenetic relationships, genetic diversity, and inbreeding, whole-genome sequencing data of 54 chickens of a common ancestor (Red Junglefowl), native ecotypes, and commercial lines were applied. An average of 98 million short reads were processed using bioinformatics software and single-nucleotide polymorphisms (SNP) were called. The genetic structure of the populations was studied using Admixture, SNPhylo software and SNPRelate package. Plink software was used to perform quality control and to calculate inbreeding. Genetic diversity in the populations was estimated using VCFtools software. The results showed that the lowest genetic distance with the common ancestor was related to Lari ecotype and the highest and lowest common SNP with Red Junglefowl was related to Arian broiler line and Leghorn laying line, respectively. Inbreeding in commercial lines (Arian and Leghorn) was more than native ecotypes. Compared to the common ancestor, higher genetic diversity was observed in native ecotypes (Lari, Khazak and Marandi, respectively) than in commercial lines. Our results indicated the importance of using markers across the genome to increase awareness of potentially harmful homozygosity and to prevent the loss of genetic diversity of native ecotypes. Genetic diversity in native ecotypes can only be maintained through organized breeding programs.
Keywords: Commercial line, Genetic diversity, Inbreeding, Native chicken -
Pages 251-261
Metabolic acclimation to cold stress plays an important role in the survival, growth and yield of crops. Proline, as an osmolyte may take part in counteracting cold-induced oxidative stress in chickpea. In this experiment, content of hydrogen peroxide (H2O2), putrescine (Put), proline, activity of diamine oxidase (DAO) and relative expression of diamine oxidase (DAO) gene in cold-tolerant (Sel96th11439) and cold-sensitive (ILC533) chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes under cold stress (4 °C) as a factorial experiment in a Completely Randomized Design were studied. In tolerant genotype, H2O2 content after a significant increase on the first day of cold stress decreased significantly on the sixth day of cold stress compared to control condition (up to 4.7%), while its accumulation was observed in sensitive genotype (up to 50%). These results indicated a relative acclimation to cold stress in tolerant genotype. Under cold stress, GABA and Put contents in tolerant genotype were higher compared to sensitive genotype (up to 1.47- and 3.2-fold, respectively). Under cold stress, increasing GABA content in tolerant genotype was accompanied with an increase in DAO activity and relative expression of DAO gene as biosynthetic pathway of this metabolite (up to 1.87- and 1.72-fold, respectively). The maximum activity of this route was observed in tolerant genotype on the sixth day of cold stress. Under cold stress, accumulation of proline in tolerant genotype led to reduce cell damage (H2O2 results) and improved cold tolerance. These indices were useful in assessment of chickpea genotypes under cold stress and breeding programs.
Keywords: Hydrogen peroxide, Putrescine (Put), Proline, Diamine Oxidase (DAO), Relative expression of Diamine Oxidase (CaDAO) gene, Cold tolerance -
Pages 265-271
Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most common primary liver malignancy and is a leading cause of cancer-related death worldwide. Many studies confirm that the interaction between microRNAs and mRNAs plays an important role in the incipience and progression of HCC. Accordingly, to better appreciate the miRNA-mRNA interaction, gene expression data from liver tissue (GSE39791) was analyzed. Finally, six up-regulated and 62 down-regulated genes were identified using the LIMMA package in R. After that, significant mRNAs were analyzed by the miRNet database based on liver tissue; significant interactions of 56 microRNAs were found that targeted mRNAs, miRNA-mRNA network was visualized by Cytoscape software. Pathways analysis and biological processes of significant mRNAs with clusterProfiler and Goplot packages showed that the retinol metabolism, drug metabolism and chemical carcinogens pathways were the most significantly affected in HCC. But, the detoxification of inorganic compounds, retinol metabolism and terpenoid metabolism were the most meaningful in biological processes. Examination of signalling pathways revealed that the metabolic pathway is a critical biomarker in both of these two types of gastrointestinal cancer, which may serve a role in the pathogenesis. Examination of signaling pathways revealed that, the metabolic pathway as a critical biomarker in both of these two types of gastrointestinal cancer, which may serve a role in the pathogenesis. In summary, the present survey provided evidence that could support the prognosis of liver tumors in the future.
Keywords: biomarkers, Hepatocellular carcinoma (HCC), interaction, miRNAs, mRNAs -
Pages 273-281
Black cumin is one of the most important native medicinal plants of Iran, which the seeds of this plant are used in the diet and have no side effects for human. Previous studies have shown the medicinal effect of this plant in various fields, but so far, no study has been done on the anti-cancer effect of the seeds of this plant. In this study, the anti-cancer effect of cumin seed extract on MCF-7 breast cancer cells was investigated. Firstly, the analysis of important pathways and genes affected by phytochemical inhibitors in the treatment of cancer was identified by text-mining. After extracting cumin seeds, the viability of MCF-7 cells treated with different concentrations of the extract were investigated using the Neutral Red method. Then flowcytometry technique was used to evaluate the effect of the extract on the apoptotic process. Finally, the expression of several important genes obtained from text-mining analysis was evaluated using real-time PCR. The effect of the extract on cell viability was dependent on the concentration. Black cumin seed extract at a dose of 160 μg/ml reduced cell viability by 50% in MCF-7 cells. Treated with black cumin extract, the genes obtained from text-mining analysis showed a change that could have a positive effect on cancer treatment. The present study showed for the first time that black cumin seed extract can induce apoptosis in MCF-7 cancer cells.
Keywords: Cancer, Apoptosis, Cell Death, Cancer Therapy -
Pages 283-294
Black or stem rust disease with fungal agent Puccinia graminis f. sp. tritici is one of the most important and destructive wheat diseases in the world, and also,in Iran. Production of resistant cultivars (use of genetic resistance) by identifying sources of resistance, transfer of their resistance genes and pyramidization of effective resistance genes in desirable wheat genotypes (Commercial cultivars and lines under introduction which are susceptible to disease but high in yield), is the most effective method of sustainable control of this disease. Previous results of seedling stage evaluation of wheat line S-83-4 were acceptable as a resistance reaction to many stem rust pathogens in the country (2014-2016). In order to study the inheritance and type of action of genes controlling resistance components including infection type and latent period in line S-83-4, this line was crossed with sensitive cultivar Avocet'S ' and base generations F1, F2 , BC1 and BC2 were produced in farm conditions. Seedlings of parents and generations were inoculated by the high virulent race TTTTF (Boroujerd region) in greenhouse and compared based on a randomized complete block design in three replications. Weight analysis of variance showed a significant difference between generations in terms of measured resistance components (infection type and latent period). The average degree of dominance was higher than one for both traits, indicating over-dominance genetic control. Epistasis interaction effects of additive × additive and dominance × dominance were significant for the both traits. For both measured traits, broad-sense heritability was estimated as moderate, while narrow-sense heritability was low indicating meaningful effct of dominance in controlling of the both studied traits. To improve the studied traits, it is ideal to apply the selection in advanced separating generations (after reaching relative purity) resulting from crossing with S-83-4 line. According to the results of segregating genes estimates, more than one gene is involved in the genetic control of the measured resistance components. According to the results of race determination, by molecular analysis of six effective resistance genes/loci of stem rust (Sr22, Sr24, Sr25, Sr26, Sr31 and Sr39) by the respective specific markers in line S-83-4, the presence of Sr31 resistance gene, confirmed.
Keywords: Broad-sense heritability, Resistance components, Infection type, Latent period, narrow-sense heritability -
Pages 295-306
MicroRNAs (miRNA) are small (22 nucleotide) non-coding RNA molecules that post-transcriptionally regulate gene expression. Previous research has shown that miRNA plays an essential role in plant tolerance to adverse environmental conditions. In our study, we focused on the miR164 family in rice (Oryza sativa), an important food crop. We used a bioinformatics approach to analyze the sequences of all osa-miR164 of the miR164 family of rice, evaluate the expression profile of osa-miR164 under different stress conditions, predict cis-regulatory elements at the promoters of osa-miR164 genes, and simultaneously predict the miR164-targeted genes and their expressions. The results showed that the mature osa-miR164 sequences are highly conserved, but the precursor sequences are highly variable. The variation in the precursor sequences of osa-miR164 genes resulted in different expressions under stress conditions. In addition, different cis-regulatory elements in the promoter sequences of osa-miR164 genes could explain the different expression patterns of osa-miR164 genes. Some possible osa-miR164 target genes were discovered and their expression were studied under different stress conditions. Overall, the results of this study provided a valuable resource for further identification and evaluation of the interaction between osa-miR164 family target genes in response to abiotic stress.
Keywords: miR164, microRNA, non-coding RNA, rice, Oryza sativa -
Pages 307-322
The yarrow (Achillea spp. L) is one of the most important medicinal plants in the treatment of diseases and food industry. However, there are still limited reports on the genetic diversity and genetic relationships of yarrow species in the country. Therefore, the recent study was performed in order to (1) evaluate the genetic diversity between and within species of some Achillea species in Sanandaj and heir suburbs using SSR molecular markers and (2) to evaluate the efficiency and potential of microsatellite markers (SSR) in the separation and differentiation of the studied species and accessions of yarrow genus. Genetic diversity was assessed in 28 yarrow accessions belonging to seven vehicle species using 16 pairs of SSR markers. Genomic DNA was extracted by CTAB method from fresh and soft leaves of two to three week plantlets obtained from accessions seed culture as bulk. The products of PCR amplification were seperated by 2.5% metaphor agarose gel electrophoresis and photographed with a document gel apparatus. The PopGene, GenAlEx 6.2, DARwin 5, PASTv3.18 softwares were used to calculate genetic parameters, molecular variance analysis, similarity matrix, cluster analysis and principal component analysis (PCA). Twelve pairs of SSR primers set identified 56 alleles among yarrow species. The average percentage of polymorphs and the number of polymorphic alleles were 82.56% and 3.92, respectively. The average of polymorphic information content (PIC) was 0.324. Based on molecular analysis of variance, 64% of the available variance was intra-species and 36% was inter-species. The mean of total similarity coefficients between species and between populations were 0.76 and 0.588, respectively. Cluster analysis separated the populations to a high extent (82%) and also put up the studied species into three separate groups. The results of principal coordinate analysis (PCA) were comparable with the results of cluster analysis and similarity matrix and confirmed them to a large extent. Generally, the studied accessions of yarrow showed a relatively high genetic diversity, so that the highest amount belonged to intra-species diversity. The SSR marker had high efficiency and potential in detecting genetic diversity, separation and differentiation of yarrow populations and species. Therefore, these markers will help identify elite genotypes for domestication and breeding programs of these plants.
Keywords: Primer, Polymorphic Information Content, Cluster Analysis, Principal Coordinate Analysis, Similarity Coefficient -
Pages 323-335
The genus of Aegilops is one of the most important wild relatives of wheat, and different species of this genus have a wide distribution in Middle East and West Asia. Knowledge about the genetic diversity of Aegilops species provides useful information which can be exploited for breeding programs of wheat. In this study, genetic diversity of 60 Agilops accessions from three different species were investigated using three different DNA markers. CBDP, SCoT and ISSR primers amplified 130, 135 and 152 polymorphic fragments respectively. The average of polymorphism information content (PIC) for CBDP, SCoT and ISSR primers were 0.37, 0.34 and 0.39 respectively indicated the efficiency and usefulness of the used primers. The neighbor-joining (NJ) based clustering using marker data, classified all 60 accessions into three main groups and the investigated accessions were clustered based on the genetic structure. The results of analysis of molecular variance based on CBDP, ISSR and SCoT data showed that the variance among populations covered 66%, 45% and 42% of total variation respectively. Besides, among all three species, Ae. triuncialis showed the maximum number of private allels indicating its unique genetic background. Our results revealed high levels of genetic diversity within all three species, showing high potential of studied germplasm for using in breeding programs. Further, our findings indicated that all three marker systems were useful techniques for evaluation of genetic diversity, however, CBDP and SCoT markers which are generated from the functional regions of the genomes, would be more useful for evaluation of genetic diversity than random or semi random PCR based markers.
Keywords: wheat, wild relatives, genetic diversity, DNA markers -
Pages 337-350
In a breeding program, knowledge on the effect of genes plays a key role in designing breeding programs and realizing effective selection. In this study, the breeding value for 17 traits in maize was estimated by using SNP markers data via Best linear unbiased prediction (BLUP) method. Among the studied genotypes; genotype 25*/89 in terms of date to emergence of male flowers, genotype P13L2 in terms of chlorophyll content had the highest breeding values. Genotype S2/QPM/SUKMA (Indonesia) in terms of plant dry weight, leaf length, plant height and genotype R59 (Paternal) in terms of first cob emergence date and genotype 1264/1 in terms of second cob emergence date had the highest breeding values, respectively. Genotype Kahia P16L4 showed positive and high breeding value in terms of grain weight per plant. P11L7 for cob number, P9L6 for cob length, P10L5 for leaf width, leaf area index, diameter of beginning part of cob, middle diameter of cob, cob weight and plant height had the highest breeding values. Considering the total breeding values of the studied traits, genotypes such as P10L5, P16L6 Kahia, P10L7, P10L9 had the highest rank. The estimated narrow sense heritability for the studied traits was in the range of 0.22 to 0.94. Genotypes with the highest breeding value have the highest ability to transfer their traits to offspring. Therefore, they can be used as a desirable parent to modify these traits in crop breeding programs.
Keywords: Agrobiological traits, Heritability, Maize, Mixed linear model, Molecular markers -
Pages 351-357
Medicinal plants are the source of more than 25% of all drugs consumed in the world, which play a special role in the supply of anti-cancer drugs. One of the more important of these drugs is Taxol. The natural source of this valuable substance is the species of Yew (Taxus baccata). Taxol production takes place in a complex enzymatic pathway that is influenced by a variety of factors, so the aim of this study was to identify the effect of methyl jasmonate on altering the expression of the Taxadiene synthase (ts) gene and Taxol production in Yew. In the following research, plant samples were treated with methyl jasmonate in different concentrations of 0, 100, 250 and 500 μM for two different hours of 48 and 72, during which time they were stored samples in phytotron. Then, ts gene expression was measured by Real Time PCR approach. In addition, the amount of Taxol production was evaluated by HPLC technique and the obtained data was analyzed. The results showed that at 72 hours, expression of ts gene at a concentration of 250 μM was 1.13 times higher than the control plant and the lowest gene expression with less than 5% of the control plant was related to 250 μM treatment in 48 hours. Chromatography analysis showed that the highest amount of Taxol produced in the treated plant with a concentration of 500 μM methyl jasmonate and at time of 72 hours was 0.307 mg/g dry weight. Also, treatment of 250 μM methyl jasmonate with 72 hours and production of 0.08 mg Taxol was the lowest. Pearson correlation test showed that there is no clear relationship between gene expression and Taxol production. This is due to the complex effects of methyl jasmonate on gene expression and Taxol production at different time. Despite many efforts to identify the biosynthetic pathway of Taxol, a clear and accurate imagine of it still is not available. Therefore, it is important to study the important genes involved in this biosynthetic pathway.
Keywords: Gene expression, HPLC, Taxol, ts, Yew -
Pages 359-363
In this study, geneti diversity of 28 genotyped of rapeseed using 7 markers ISSR, 3 indicates Retrotransposons and 22 combined markers were evaluated. The results of cluster analysis and molecular evaluation UPGMA with method by criteria simple matching coefficient using data from primer ISSR, Retrotransposons and hybrid primer ISSR and Retrotransposons 28 genotypes studied in 3 groups, the groups were: 14, 9 and 5 genotypes are among the groups, the first group is the largest group, but the morphological traits of 28 genotypes by UPGMA and Euclidean distance criteria were divided into 4 groups. Grouping results of cluster analysis by linear discriminant analysis using Fisher's 100 percent for molecular.
Keywords: Cluster analysis, Genetic diversity, Principal component