فهرست مطالب

مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی - سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 22، پاییز و زمستان 1401)

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 22، پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/10
  • تعداد عناوین: 12
|
  • ناهید معرف زاده*، هادی خاطری صفحات 141-157

    بیماری برق زدگی نخود در اثر قارچ Ascochyta rabiei از عوامل مهم کاهش محصول این گیاه در سراسر جهان است. در این پژوهش، اثر کاربرد جداگانه و دوگانه دو قارچ میکوریزی دارسانه ای (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) شامل Glomus versiform و Glomus fasciculatum و چهار ریزوباکتری پیش برنده رشد گیاه (PGPR) شامل Bacillus subtilis BS، Bacillus velezensis JPS19، Bacillus pumilus INR7 و Alcaligenes faecalis 1624 برای مهار بیماری برق زدگی نخود در شرایط گلخانه بررسی شد. قارچکش کلروتالونیل که برای همسنجی به کار رفته بود، بیشترین اثر را در کاهش بیماری داشت. همه تیمارهای زیستی شدت بیماری را در همسنجی با شاهد بیمار کاهش دادند و بیشتر آن ها در حضور بیمارگر، مگر ارتفاع ریشه، سایر ویژگی های رشدی بررسی شده (وزن تر و خشک ریشه، وزن تر و خشک و ارتفاع اندام هوایی) را افزایش دادند. در همسنجی با کاربرد جداگانه AMF، برخی تیمارهای دوگانه PGPR+AMF اثر هم افزایی بر مهار بیماری، افزایش رشد یا میزان کلنیزاسیون با قارچ میکوریزی ریشه داشتند ولی این اثر در همه تیمارهای دوگانه یافته نشد. میان میزان کلنیزاسیون با قارچ میکوریزی و کاهش برق زدگی همبستگی مستقیمی دیده نشد. روی هم رفته، کاربرد جداگانه و دوگانه AMF و PGPR در کاهش بیماری برق زدگی و افزایش رشد نخود کارآمد بود، درکل، تیمارهای دوگانه همواره هم افزا نبودند و هم افزایی آن ها به جدایه های باکتریایی و قارچ های میکوریزی به کار گرفته بستگی داشت.

    کلیدواژگان: Alcaligenes، Bacillus، Glomus، Rhizophagus، هم افزایی
  • علی مهرور*، پریا سلیمانی، جی.پی میچاود*، ناهید واعظ صفحات 158-171

    با استفاده از لارو Ephestia kuehniella به عنوان میزبان، فرمولاسیون امولسیون معکوس (IE) و سوسپانسیون آبی (AS) قارچ های Beauveria bassiana  (جدایه (IR34-JS2 و Metarhizium anisopliae  (جدایه(IR41-TT1  در دمای نگه داری 3 و یا 25 درجه سلسیوس مقایسه شدند. در ابتدا، فرمولاسیون IE جدایه های JS2 و TT1 بر اساس مقادیر LC50، 13 و 14 برابر بیش تر از فرمولاسیون AS زهرآگین تر بودند. مقادیرLC50 جدایه JS2 به ترتیب برای فرمولاسیون های AS و IE بعد از سه ماه نگه داری در دمای 3 درجه سلسیوس حدود 3/1 و 6/5 برابر و 6/1 و 3/7 برابر بعد از سه ماه در دمای 25 درجه سلسیوس افزایش یافت، در حالی که، این مقادیر برای جدایه TT1 به ترتیب معادل 1/2 و 8/6 برابر برای دمای 3 درجه سلسیوس و 9/3 و 7/15 برابر در دمای 25 درجه سلسیوس افزایش یافت. فرمولاسیون و دمای ذخیره سازی به طور قابل توجهی بر میزان تولید کنیدی پس از نگه داری تاثیر متقابل داشتند. رشد رویشی، کنیدیزایی و جوانه زنی کنیدی هر دو جدایه در دمای 3 درجه سلسیوس بهتر از 25 درجه در شرایط آزمایشگاهی حفظ شد. فرمولاسیون IE ظرفیت رشد رویشی را بهتر از فرمولاسیون AS در هر دو دما حفظ کرد و کنیدیزایی را در دمای 3 درجه سلسیوس بهتر حفظ نمود، که البته این دما میزان جوانه زنی کنیدی های TT1 را در فرمولاسیون IE نیز بهبود بخشید. در دمای 3 درجه سلسیوس، فرمولاسیون IE سرعت نسبی کشندگی را به همراه داشت که برای جدایه های JS2 و TT1 به ترتیب 5/3 و 3/1 برابر سریع تر از فرمولاسیون AS بود. می توان نتیجه گیری کرد که فرمولاسیون IE نسبت به فرمولاسیون AS برتری داشت و نگه داری آن در دمای 3 درجه سلسیوس به حفظ فعالیت زیستی و بیماری زایی این قارچ ها کمک خواهد نمود.

    کلیدواژگان: Beauveria bassiana، Metarhizium anisopliae، Ephestia kuehniella و شاخص های زیستی قارچ ها
  • بابک ناصری، نرگس زینال زاده*، جعفر محسنی، پریسا گوزلی صفحات 172-179

    آستنوزواسپرمی یکی از علل اصلی ناباروری مردان می‏باشد. در این افراد قدرت حرکت اسپرم کاهش یافته یا فاقد حرکت است. ناباروری مردان، در حدود 50 درصد از زوجین نابارور دیده می‏شود و از دلایل متعدد ژنتیکی آن می توان به ناهنجاری های سیتوژنتیکی، نقص های ژنی و عوامل اپی ژنتیکی اشاره کرد. تغییرات بیان برخی از ژن ها می تواند باعث ایجاد اختلال در حرکت اسپرم و آستنوزواسپرمی شود. این پژوهش با هدف بررسی تفاوت در الگوی بیان ژنهای Intraflagellar transport 122 (IFT122) و (ENTPD4) Ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase در نمونه مایع منی 20 مرد نابارور مبتلا به آستنوزواسپرمی و 10 مرد سالم نرموزواسپرمیک با روش quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) انجام شد. طبق نتایج، میزان بیان ژن ENTPD4 در نمونه های بیمار نسبت به نمونه های سالم به صورت معنی داری افزایش (p = 0.01) و بیان ژن IFT122  کاهش (p = 0.0001) یافته بود. ژن  IFT122در سرهم شدن و نگهداری تاژک اسپرم و ژن ENTPD4 در هیدرولیز نوکلیوتیدهای تری فسفات به دی فسفات و مونوفسفات در سوخت و ساز انرژی نقش دارد و مطالعه حاضر بر اهمیت این دو ژن در سازوکار ناباروری مردان تاکید دارد.

    کلیدواژگان: آستنوزواسپرمی، ژن ENTPD4، ژن IFT122، ناباروری مردان، .Real-time PCR
  • داود کیانی*، مختار زلفی باوریانی، مهرداد نوروزی صفحات 180-190

    شوری یک تنش غیر زیستی مهم است و گیاهان بر اساس ساختار ژنتیکی خود واکنش های مختلفی را در مواجه با این تنش نشان می دهند. با ایجاد تغییرات در ساختار ژنتیکی و فعالیت های به نژادی گیاهان، امکان دست یابی به ژنوتیپ متحمل به شوری وجود دارد. گوجه فرنگی در دسته گیاهان حساس به شوری قرار دارد. شناسایی یک شاخص قابل اعتماد در مراحل اولیه رشد گیاهان تحت تنش شوری برای ارزیابی تعداد زیاد نمونه در پروژه های به نژادی ضروری است. بر این اساس در پژوهش حاضر تعداد 10 ژنوتیپ گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum L.) تحت تنش شوری در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه واریانس بین ژنوتیپ های مختلف برای شاخص تحمل تنش در صفات وزن خشک ریشه، وزن تر ریشه، وزن خشک برگ، وزن تر برگ، وزن تر ساقه، وزن خشک کل  و وزن تر کل اختلاف معنی دار آماری مشاهده شد. برپایه آنالیز تجزیه خوشه ای و GGEbiplot ژنوتیپ ها بر اساس صفات مختلف در چهار گروه طبقه بندی شدند. بر اساس نتایج آنالیز رگرسیون چندگانه شاخص تحمل تنش وزن خشک کل و وزن تر کل به عنوان شاخص مناسبی برای ارزیابی تحمل به تنش شوری در ژنوتیپ های گوجه فرنگی تشخیص داده شدند و به نظر می رسد این شاخص ها می تواند برای غربال گری ژرم پلاسم های گوجه فرنگی تحت تنش شوری در پروژه های به نژادی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تجزیه رگرسیون، تجزیه خوشه ای، شاخص تحمل تنش، وزن خشک
  • محمدرضا ملک زاده*، محبوبه شریفی، بهاره رفیعی صفحات 191-200

    سپردار قهوه ای Chrysomphalus dictyospermi (Morgan, 1889) (Hem.: Diaspididae) یکی از مهم ترین آفات مرکبات است. این آفت به علت وجود شرایط مساعد جوی در شمال ایران در مدت کمی سراسر منطقه را آلوده نموده است. برای کنترل این آفت از آفت کش های مختلفی استفاده می شود که می تواند بر سلامت انسان و اکوسیستم تاثیر منفی بگذارد و جمعیت دشمنان طبیعی آفات را کاهش دهد. در این تحقیق تاثیر آفت کش های تیامتوکسام (آکتامیا SC 24%) 5/0، 75/0 و 1 در هزار، اسپیروتترامات (موونتو (SC 100% 1 در هزار و کلروپیریفوس (دورسبانSC 48%) 2 در هزار روی سپردار قهوه ای و عامل بیولوژیک آن کفشدوزک دو لکه ای (Col.: Coccinellidae) Chilocorus bipustulatus (Linnaeus, 1758) در استان های گیلان و گلستان ایران بررسی شد. در این پژوهش از فرمولاسیون جدید آفت کش تیامتوکسام با نام آکتامیا استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر دو استان بیشترین کارایی کنترل آفت مربوط به حشره کش آکتامیا و اسپیروتترامات با دز یک در هزار پس از 14 روز است. هم چنین بررسی ها نشان داد، این ترکیبات بیشترین اثر منفی روی جمعیت کفشدوزک دو لکه ای به عنوان مهم ترین عامل مبارزه بیولوژیک این آفت دارند.

    کلیدواژگان: Chrysomphalous dictyospermi، آفت کش شیمیایی، Chilocorus bipustulatus، ایمنی زیستی
  • حمزه مینایی چنار، سجاد رشیدی منفرد*، دانیال کهریزی، لیلا زارعی، امین ابراهیمی صفحات 201-210

    ایران کشوری نیمه خشک و خشک می باشد و بیش از 70 درصد از زمین های کشاورزی آن دیم هستند. تا به حال گیاهی دانه روغنی مناسب با مناطق مختلف کشور معرفی نشده است. کاملینا (Camelina sativa L.)، گیاهی دانه روغنی- دارویی از خانواده براسیکاسه، گیاهی کم توقع، با نیاز آبی-کودی پایین، مقاوم به انواع بیماری ها و پاتوژن های معمول و مناسب جهت کشت در تناوب غلات است. در این مطالعه تنوع ژنتیکی در 32 لاین هاپلویید مضاعف شده کاملینا با استفاده از 11 آغازگر ترکیبی REMAP مورد ارزیابی قرار گرفت. هشت آغازگر نوارهای واضح و قابل امتیازدهی تولید کردند و در مجموع 74 قطعه تولید گردید که 59  قطعه (72%/79) چندشکل بودند. آغازگرهای IRAP1+P6 و IRAP1+P8 کم ترین تعداد نوار (چهار نوار) و آغازگر IRAP979+P4 با تولید 15 نوار، بیش ترین تعداد را تولید کردند. میزان چندشکلی آغازگرها از 23/69 درصد  تا %100 و میزان PIC از 38/0 تا 41/0 متغییر بود. خوشه بندی بر اساس ضریب تشابه جاکارد، لاین ها را در شش گروه اصلی قرار داد. بر طبق تجزیه به مولفه های اصلی، دو مولفه اصلی اول در مجموع 51/21 درصد تغییرات را توجیه کردند که بیانگر پوشش مناسب نشانگرها در سطح ژنوم بود. بنابراین به نظر می رسد که نشانگر REMAP، با چندشکلی و توزیع بالا در سطح ژنوم کاملینا، یک نشانگر مناسب برای بررسی تنوع ژنتیکی در این گیاه می باشد.

    کلیدواژگان: آغازگر، تنوع ژنتیکی، کاملینا، نشانگر REMAP، PCR
  • سونیا سیفی*، کیوان بهبودی*، روح الله شریفی صفحات 211-229

    امروزه با افزایش هزینه کودهای شیمیایی و برخی اثر های منفی زیست محیطی آن ها، تاثیر فزاینده ریزموجودات مفید و نقش کلیدی آ ن ها در افزایش باروری خاک و محصول مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، جدایه های باکتری توانستند افزون بر انحلال فسفر و تولید اکسین، شاخص های جوانه زنی دانه و شاخص های رشدی گیاه را به ترتیب در آزمایشگاه و گلخانه افزایش دهند. برای بررسی تاثیر سطوح گوناگون کود نیتروژن بر عملکرد و انباشت نیترات در گیاه گوجه فرنگی آزمایشی فاکتوریل با هشت جدایه باکتری، سه سطح صفر، 300 و 900 کیلوگرم اوره در هکتار، و با سه تکرار در چارچوب طرح کاملا تصادفی در گلخانه انجام شد. واکاوی داده های آزمایشی نشان داد که باکتری های محرک رشد در شرایطی که کود ازته اضافه نشده بود موجب افزایش وزن خشک شاخساره و غلظت نیترات در مقایسه با شاهد شدند. بررسی میزان نیترات در گیاه نشان داد که افزایش میزان کود دهی به بیش از 300 کیلوگرم کود اوره در هکتار، به انباشت نیترات در شاهد می انجامد. در همه تیمارهای باکتریایی حتی با کاربرد سه برابر کود توصیه شده، میزان نیترات پایین تر از شاهد بدون باکتری بود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که کاربرد جدایه‎های پروبیوتیک گیاهی در سامانه های تلفیقی مدیریت کود های ازتی به افزایش بازده کود و عملکرد نیترات و کاهش انباشت نیترات در گیاه می انجامد.

    کلیدواژگان: انباشت نیترات، پروبیوتیک گیاهی، کشاورزی پایدار، کود اوره، کود زیستی
  • احسان حسنوند، مصطفی درویش نیا، حسین میرزایی نجفقلی*، سمیرا پاکباز صفحات 230-242

    تلقیح بذور با ریزوباکتری های بومی افزاینده رشد گیاه (PGPR)، رویکردی مناسب در مدیریت سلامت، بهبود تولید و کیفیت محصولات کشاورزی می باشد. هدف از پژوهش حاضر، جداسازی و شناسایی باکتری های افزایش دهنده رشد گیاه از ریزوسفر گیاهان گندم در شهرستان سلسله و ارزیابی ویژگی های مفید جدایه های باکتریایی می باشد. از بین 100 جدایه باکتریایی جداشده از خاک اطراف ریزوسفر گندم، چهار جدایه توسط غربال گری با استفاده از آزمون حلالیت فسفات انتخاب شدند. سپس توانایی چهار جدایه برتر از نظر تولید ایندول استیک اسید، سیدروفور، پروتیاز، حرکت توده ای باکتریایی، تشکیل بیوفیلم و اثر آن ها بر روی جوانه زنی بذور گندم در شرایط آزمایشگاه بررسی شد. این چهار جدایه از نظر ویژگی های فنوتیپی-بیوشیمیایی بررسی و بر اساس تعیین ترادف نوکلیوتیدی ناحیه 16s rDNA با عنوان Pseudomonas sp. ، Pseudomonas brassicacearum، Exiguobacterium sp. و Acinetobacter calcoaceticus  شناسایی شدند. در این تحقیق، در بین چهار جدایه باکتریایی استرینی از Pseudomonas بیشترین میزان تولید IAA (µg ml-1 59/5)، سیدروفور (cm35/2)، پروتیاز (cm 7/1) و انحلال فسفات (µg ml-1 390) را از خود نشان داد. بیشترین درصد بازدارندگی از رشد پرگنه قارچ بیمارگر Fusarium graminearum عامل بیماری بلایت فوزاریومی سنبله گندم مربوط به جدایه P. brassicacearum بود که به میزان 33/49 درصد ارزیابی شد.

    کلیدواژگان: اثر هم افزایی، کنترل زیستی، Pseudomonas، PGPR
  • شیوا سیاه منصور، فرهاد نظریان فیروزآبادی*، احمد اسماعیلی، سید سجاد سهرابی صفحات 243-252

    ارزش غذایی بالای سیب زمینی این گیاه را به عنوان چهارمین منبع مهم غذایی پس از گندم، برنج و ذرت در سراسر دنیا تبدیل کرده است. در مطالعه حاضر به منظور شناسایی و بررسی بیان مهم ترین ژن های درگیر در سنتز فلاونوییدها در مراحل نمو غده سیب زمینی و روند تغییرات بیان آنها، مجموعه داده های حاصل از توالی یابی RNA غده سیب زمینی رقم مارفونا در سه مرحله نموی مختلف از شروع تشکیل استولون تا تشکیل غده گردآوری و تجزیه و تحلیل شدند. به منظور اعتبارسنجی بیان ژن های شناسایی شده ی درگیر در مسیر بیوسنتز فلاونوییدها در غده سیب زمینی (62 ژن)، بیان برخی از آن ها با استفاده روش qRT-PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد، با عبور غده سیب زمینی از مرحله نوک قلاب مانند به مرحله تشکیل استولون، 10 ژن افزایش و 11 ژن کاهش بیان معنی دار می یابند. در مقایسه مرحله نوک قلاب مانند نسبت به مرحله شروع تشکیل غده، به ترتیب 7 و 20 ژن به طور معنی داری افزایش و کاهش بیان نشان دادند. همچنین مقایسه دو مرحله تشکیل استولون و شروع تشکیل غده نشان داد که 14 ژن از کاهش بیان معنی داری برخوردار بودند. در مجموع 4 ژن کلیدی CYP98A3، ACT، SAT و BEAT با تغییرات معنی دار در بین مراحل نموی غده سیب زمینی شناسایی شدند. بررسی میزان فلاونویید در مراحل نموی سه گانه نیز نشان داد که میزان فلاونویید در طی مرحله نموی، به طرز قابل توجهی افزایش می یابد، به طوری که میانگین محتوای فلاونویید در مراحل ذکر شده به ترتیب به مقادیر 9/1، 2/7 و 8/24 میلی گرم در گرم وزن تر رسید. از آنجاییکه ژن های CYP98A3، ACT، SAT و BEAT از جمله ژن های مهم درگیر در بیوسنتز متابولیت ها هستند، لذا از آنها می توان برای تغییر میزان فلاونوییدها در سیب زمینی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: بیان ژن، توالی یابی، سیب زمینی، فلاونوئید، مسیرهای متابولیکی
  • زهرا زائر آناقز، رضا خاک ور*، سید ابوالقاسم محمدی، حسین بنازاده باقی صفحات 253-265

    شانکر باکتریایی یکی از خسارت زاترین بیماری‏ها روی درختان میوه هسته دار است. این بیماری توسط یک باکتری گرم‏ منفی به نام Pseudomonas syringae pv. syringae ایجاد می شود. استفاده مکرر از آنتی بیوتیک ها و ترکیبات مسی باعث ظهور نژادهای جدید و بروز پدیده مقاومت شده است. یکی از امیدوارترین ترکیبات جایگزین استفاده از باکتریوفاژها است . در این پژوهش 56 نمونه خاک از اطراف درختان میوه هسته دار مشکوک به شانکر باکتریایی از شمال‏غرب ایران جمع ‏آوری شد. جهت بررسی حضور ذرات فاژی در داخل نمونه‏ ها، از روش نقطه ای استفاده شد. از روش آگار دولایه-آگار نرم  برای خالص ‏سازی و تهیه پلاک های  منفرد فاژی استفاده شد. مجموعا 75 جدایه فاژی که همگی دارای پلاک شفاف بودند از نمونه ها جداسازی شد که از این تعداد، پنج فاژ که بیشترین قدرت لیزکنندگی را داشتند، برای بررسی با میکروسکوپ الکترونی و مطالعات گلخانه‏ ای انتخاب شدند. از فاژهای منتخب، پنج فاژ شباهت ریخت‏ شناسی به فاژهای خانواده Myoviridae، Tectividae و Microviridae از خود نشان دادند. هرچند هر پنج فاژ در کاهش رشد جمعیت باکتریایی در محیط کشت مایع موثر بودند اما کوکتل تهیه شده از مخلوط پنج فاژ اثر به مراتب شدیدتری از فاژهای انفرادی از خود نشان داد. نتایج آزمایشات گلخانه ای نشان داد که این فاژها به طور موثر باعث کاهش توسعه بیمارگر در داخل گیاه شده و تا 90 درصد می‏توانند علایم ناشی از باکتری را در گیاه کاهش دهند. پنج فاژ منتخب در این تحقیق در آزمایشگاه و در گلخانه نتیجه قابل‏ قبولی در کنترل عامل شانکر باکتریایی درختان میوه ‏هسته‏ دار از خود نشان دادند و فرمولاسیون آن‏ها در سطح منطقه قابل توصیه می‏باشد.

    کلیدواژگان: دامنه میزبانی، شانکر باکتریایی درختان میوه هسته دار، کنترل زیستی
  • عصمت اشعار قدیم، مقصود پژوهنده*، محمد احمدآبادی صفحات 266-274

    سیب زمینی (Solanum tuberosum L) (2n=4x=48)، یک محصول هتروزیگوت و پلی پلویید است که بعد از برنج، گندم و ذرت، مهمترین محصول غذایی جهان شناخته می شود. با روند کنونی افزایش جمعیت جهانی، عقیده بر این است که این گیاه می تواند یک محصول حیاتی برای تامین نیازهای غذایی این جمعیت رو به رشد باشد. اگرچه روش های سنتی اصلاحی، باعث بهبود عملکرد این گیاه شده است، بااین حال وراثت تترازومی، تحقیق و اصلاح سیب زمینی از طریق دورگ گیری سنتی را پیچیده می کند. با استفاده از ویرایش ژنوم اختصاصی، یک یا چند صفت می تواند به واریته های تجاری اضافه شود، در نتیجه از دورگ گیری جلوگیری می شود. در سال های اخیر، ابزارهای مدرن مانند سیستم کریسپر با ارایه فناوری های جدید، ساده و در عین حال قدرتمند، به دانشمندان در تسریع روند اصلاحی گیاهان مختلف کمک شایانی کرده است. با پیشرفت های صورت گرفته، الحاق، بیان یا خاموش سازی ژن های مهم، برای بهبود تولید سیب زمینی و صفات کیفی، در گونه های فعلی مورد استفاده قرار گرفته است. در این میان، اطلاعات توالی ژنوم به همراه روش های معتبر ترانسفورماسیون ژنتیکی و باززایی، سیب زمینی را به عنوان یک کاندیدای قوی مهندسی ژنتیک تبدیل کرده است. هدف از این مقاله، بررسی تحقیقات صورت گرفته در گیاه سیب زمینی با استفاده از سیستم CRISPR-Cas9 جهت بهبود صفات و افزایش بهره وری می باشد.

    کلیدواژگان: سیستم CRISPR-Cas9، سیب زمینی، ویرایش ژن
  • اشکان عالی محمدی، فاطمه شهریاری*، غلام خداکرمیان، مریم قرمزی نژاد صفحات 275-290

    عامل بیماری اسکب یا جرب معمولی سیب زمینی که گونه های مختلف جنس Streptomyces هستند، دارای دامنه میزبانی به طور نسبی گسترده است. این بیماری در بیشتر مناطق کشت خسارت های اقتصادی فراوانی به بار آورده است. پژوهش های انجام شده در مورد سازوکار های پرآزاری در Streptomyces spp. اهمیت فیتوتوکسین های تاکستومین را به عنوان عوامل مهم تعیین کننده بیماری زایی توسط چندین گونه نشان داده است. علاوه بر این، احتمال دارد سایر متابولیت های فیتوتوکسینی اختصاصی از قبیل کورونافاکویل، کانکانامایسین و FD-891 همراه با تولید فیتوهورمون ها و پروتیین های ترشحی در ایجاد یا شدت بیماری ناشی از باکتری های این جنس نقش داشته باشند. فاکتورهای بیماری زایی متنوعی در گونه های وابسته به جنس استرپتومایسس وجود دارد. این پدیده گویای پتانسیل گونه های هر ناحیه برای پذیرش ژن های بیماری زا و ایجاد گونه های جدید است که از دیدگاه مدیریت بیماری بسیار مهم و تعیین کننده است. هدف از گردآوری این مطالب درک بهتر سازوکار های مولکولی بیماری زایی گیاه برای اعمال روش های مدیریتی بهتر در کنترل بیماری جرب معمولی سیب زمینی و سایر بیماری های گیاهی ناشی از باکتری های این جنس است.

    کلیدواژگان: پرآزاری، پروتئین های ترشحی، تاکستومین، عوامل بیماری زایی، فیتوتوکسین، فیتوهورمون
|
  • Nahid Moarrefzadeh*, Hadi Khateri Pages 141-157

    Ascochyta blight disease of chickpea plants caused by Ascochyta rabiei is one of the important agents that reduce the yield of this crop around the world. In this study, the effect of separate and combined application of two arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) including Glomus versiform and Glomus fasciculatum, and four plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) including Bacillus subtilis BS, Bacillus velezensis JPS19, Bacillus pumilus INR7 and Alcaligenes faecalis 1624 for controlling the Ascochyta blight of chickpeas was investigated under greenhouse conditions. The fungicide chlorothalonil, which was used for comparison, was the most effective in reducing the disease. All biological treatments reduced the severity of the disease compared to the diseased control, and most of them enhanced the growth parameters (wet and dry weight of roots, wet and dry weight, and the length of foliage) in the presence of the pathogen, except for root length. Compared to the separate application of AMF, some PGPR+AMF combined treatments had a synergistic effect on disease inhibition, enhanced growth, or root mycorrhizal colonization rate, but this effect was not present in all combinations. There was no direct relationship between the amount of mycorrhizal colonization and the reduction of Ascochyta blight; In general, the use of AMF and PGPR, separately and in combination, was effective in reducing the Ascochyta blight disease and enhancing the growth of chickpeas, but the efficiency of the combined inoculation was not always synergistic and depended on the bacterial and mycorrhizal strains used.

    Keywords: Alcaligenes, Bacillus, Glomus, Rhizophagus, Synergism
  • Ali Mehrvar*, Parya Soleimani, J.P. Michaud*, Nahid Vaez Pages 158-171

    Using Ephestia kuehniella larvae as hosts, invert emulsion (IE) and an aqueous suspension (AS) of Beauveria bassiana (isolate IR34-JS2) and Metarhizium anisopliae (isolate IR41-TT1) formulations were compared when stored for three months at either 3 °C or 25 °C. Initially, IE formulations of isolates JS2 and TT1 were 13- and 14-fold more virulent than AS formulations, based on their LC50 values. JS2 LC50 values increased 1.3- and 5.6-fold for the AS and IE formulations, respectively, after 3 months storage at 3 °C, and 1.6 and 7.3-fold after 3 months at 25 °C, whereas values for TT1 increased 2.1- and 6.8-fold for these formulations at 3 °C, and 3.9- and 15.7-fold at 25 °C. Formulation and storage temperature interacted significantly to affect conidial production post-storage. Vegetative growth, conidiogenesis, and conidial germination of both isolates were better preserved at 3 °C than at 25 °C in vitro. The IE formulation preserved vegetative growth capacity better than the AS formulation at both temperatures, and better preserved conidiogenesis at 3 °C, a temperature that also improved TT1 conidial germination in the IE formulation. At 3 °C, the IE formulation yielded a relative speed of kill that was 3.5- and 1.3-fold faster for the JS2 and TT1 isolates, respectively, than the AS formulation. It can be concluded that IE formulations were superior to AS formulations, and that storage at 3 °C will help preserve the biological activity and pathogenicity of these fungi.

    Keywords: Beauveria bassiana, Ephestia kuehniella, Metarhizium anisopliae, fungal bioindices
  • Babak NASERI, Narges ZEINALZADEH*, Jafar MOHSENI, Parisa GOZALI Pages 172-179

    Asthenozoospermia is one of the major causes of male infertility, the motility of the sperm is decreased or absent in these men. Male infertility occurs in approximately 50% of infertile couples and among the many genetic causes of infertility, we can mention cytogenetic abnormalities, gene defects, and epigenetic factors. The aberrant mRNA expression of some genes can also impair sperm motility. This research aims to study the difference in expression of the Intraflagellar transport 122 gene (IFT122) and the Ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase 4 gene (ENTPD4) in the semen sample of 20 infertile men with asthenozoospermia and 10 healthy normozoospermic men with Real-time polymerase chain reaction. The results demonstrated that the expression level of the ENTPD4 gene increased (p = 0.01) and the IFT122 gene decreased significantly (p = 0.0001) in the asthenozoospermia group in comparison with the control group. The IFT122 gene plays a role in the assembly and maintenance of flagella, and the ENTPD4 gene hydrolyzes triphosphate nucleotides to diphosphate and monophosphate in energy metabolism. The current study emphases their importance in male infertility mechanism.

    Keywords: Asthenozoospermia, ENTPD4 gene, IFT122 gene, Male infertility, Real-Time PCR
  • Davood Kiani*, Mokhtar Zolfi Bavariani, Mehrdad Nowroozi Pages 180-190

    Salinity is considered as complex stress and plants show different reactions to this stress based on their genetic structure. Therefore, it is possible to achieve the salinity-tolerant genotype in plants through creating changes in the genetic structure and breeding activities. Tomato is in the group of plants sensitive to salinity stress. Distinct studies have been explained different indicators for tolerance to salt stress in tomato. Identifying a reliable indicator in the early stages of plant growth under salt stress is necessary to evaluate a large number of samples in plant breeding projects. Based on this, in the current project, 10 tomato genotypes were evaluated under salt stress in the form of a randomized complete block design with three replications. The results of variance analysis showed a statistically significant difference between genotypes for the stress tolerance index in the traits of root dry weight (RDW), root fresh weight (RFW), leaf dry weight (LDW), leaf fresh weight (LFW), stem fresh weight (SFW), total dry weight (TDW) and total fresh weight (TFW). The results of cluster analysis and GGEbiplot analysis classified the genotypes into four groups. Based on the results of multiple regression analysis, the index of stress tolerance with total dry weight (STI-TDW) and total fresh weight (STI-TFW) was recognized as a suitable index for evaluating tolerance to salt stress in tomato genotypes. It seems that these index can be used for the screening of tomato germplasms under salt stress for plant breeding projects.

    Keywords: Cluster analysis, dry weight, Regression analysis, stress tolerance index
  • Mohamadreza Malekzadeh*, Mahboobeh Sharifi, Bahareh Rafiei Pages 191-200

    Chrysomphalus dictyospermi (Morgan, 1889) (Hem.: Diaspididae) is one of the most important citrus pests. Since weather conditions in the north of Iran are suitable for this pest, it infects the entire regions in a short period. Various pesticides are widely used to control this pest. These toxins have an adverse effect on human health, ecosystem and reduce the population of natural enemies of pests. The present study aimed to evaluate the effect of Thiamthoxam (Actamia 24% SC) at 0.5, 0.75, Spirotetramat (Movento 100% SC) at 1 per 1000, and Chlorpyrifos (Dorsban 48% SC) at 2 per thousand pesticides on different developmental stages of C. dictyospermi and its biological control agent Chilocorus bipustulatus (Linnaeus, 1758) (Col.: Coccinellidae) in Gilan and Golestan, Iran. In this research, a new formulation of thiamethoxam pesticide named Actamia was used. The results showed that in both provinces, the highest efficiency is related to Actamia and Spirotetramat insecticides with a dose of 1 per 1000 after 14 days. Moreover, the studies showed that these compounds have the most negative effects on C. bipustulatus, and the most important natural enemy of this pest.

    Keywords: Chrysomphalous dictyospermi, Chemical pesticide, Chilocorus bipustulatus, Biosafety
  • Hamzeh Minaei Chenar, Sajad Rashidi Monfared*, Danial Kahrizi, Leila Zarei, Amin Ebrahimi Pages 201-210

    Iran is an arid and semi-arid country and more than 70% of its agricultural lands are rainfed. So far, no oilseed plant suitable for different regions of the country has been introduced. Camelina (Camelina sativa L.) is an oily-medicinal plant of the Brassicaceae family, a low-input plant, with low water-fertilizer requirements, resistant to a variety of common diseases and pathogens and suitable for cultivation in grain rotation. In this study, genetic variation of 32 doubled haploid lines of Camelina was evaluated by using 11 REMAP primers. Eight primers produced clear and scorable strips and totally, 74 bands were produced which 59 of them were polymorphic )79/72 %). IRAP1+P6 and IRAP1+P8 primers produced the lowest number of bands (4 bands) and IRAP979+P4 marker produced the most of bands (15 bands). The amount of primer polymorphism varies from 23.69% to 100% and the amount of PIC varies from 0.38 to 0.41. Clustering based on the Jaccard similarity placed the lines in six main groups. According to the principal components analysis, the first two components contributed 21.51% of the variance, which indicated the appropriate coverage of the markers at the genome level. Thus, it seems that the REMAP marker, with its high polymorphism and high distribution in the Camelina genome, is a suitable marker for investigating the genetic diversity in this plant.

    Keywords: Camelina, genetic variation, PCR, primer, REMAP marker
  • Sonia Seifi*, Keivan Behboudi*, Rouhallah Sharifi Pages 211-229

    With the rising cost of chemical fertilizers and their negative impact on the environment, there is growing interest in the use of beneficial microorganisms to enhance soil and plant fertility. The present study showed that bacterial isolates can produce auxin and solubilized phosphate, which increases germination and plant growth indices under laboratory and greenhouse conditions. To investigate the effects of different nitrogen fertilizer rates on yield and nitrate accumulation in tomato plants, an experiment with eight bacterial treatments and three rates of zero, 300, and 900 kg urea per hectare was set up in a completely randomized factorial trial with three replicates in the greenhouse. Results showed that the growth-promoting bacteria significantly increased shoot dry weight and nitrate concentration in the absence of nitrogen fertilizer compared to the non-inoculated control. Evaluation of nitrate content in the plants showed that excessive fertilization with more than 300 kg of urea may lead to nitrate accumulation in the control plants. In all bacterial treatments, nitrate levels were lower than in the untreated control, even when three times the recommended amount of fertilizer was applied. In conclusion, plant probiotic isolates in integrated nitrogen fertilizer management systems can improve fertilizer efficiency and yield and reduce nitrate accumulation in plants

    Keywords: Nitrate accumulation, Plant probiotic, Sustainable agriculture, Urea fertilizer, Biofertilizer
  • Ehsan Hasanvand, Mostafa Darvishnia, Hossein Mirzaei Najafgholi*, Samira Pakbaz Pages 230-242

    Seed inoculation with endemic plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) is a suitable approach in health management, improving the production and quality of agricultural products. The purpose of this research is to isolate and identify plant growth enhancing bacteria from the rhizosphere of wheat plants in Selseleh city (Iran) and to evaluate the beneficial characteristics of bacterial isolates.  The screening of PGPR isolates was done using tests of the ability to produce indole acetic acid (IAA), siderophore, protease, bacterial swarming  motility, biofilm formation, phosphate solubility and investigating the effect of bacterial isolates on wheat seeds germination in laboratory conditions. Among the 100 bacterial isolates extracted from the soil around the rhizosphere of wheat, the best four isolates were selected. The superior isolates were identified based on their morphological and biochemical characteristics as well as the nucleotide sequence of the 16sDNA region as Pseudomonas sp., Pseudomonas brassicacearum, Exiguobacterium sp and Acinetobacter calcoaceticus. In this research, Pseudomonas sp. strain has the highest IAA production (5.59 µg ml-1), siderophore production (2.35 cm), protease production (1.7 cm) and phosphate dissolution (390 µg ml-1) among four bacterial isolates. The highest percentage of inhibiting the growth of pathogenic fungus Fusarium graminearum, the cause of Fusarium blight disease of wheat spike, was related to P. brassicacearum isolate, which was evaluated as 49.33%.

    Keywords: Synergistic effect, Pseudomonas, Biocontrol, PGPR
  • Shiva Siahmansour, Farhad Nazarian-Firouzabadi*, Ahmad Ismaili, Seyed Sajad Sohrabi Pages 243-252

    The high nutritional value has made potato the fourth most important food source after wheat, rice and corn worldwide. In this study, in order to identify and investigate the expression pattern of the most significant genes involved in the synthesis of flavonoids at different potato tuber developmental stages, the RNA sequencing data was obtained from three different potato tuber development stages, namely; initiation of stolon formation, stolon swallowing and initiation of tuber formation. In order to validate the expression of identified genes involved in the biosynthesis of flavonoids in potato tuber (62 genes), the expression of significant genes were evaluated by using qRT-PCR method. The results of this study showed that at the stolon swallowing stage, 10 and 11 genes had a significant increase and decrease in expression, respectively. Comparing the stolon swallowing stage with initiation of stolon formation, 7 and 20 genes showed a significant increase and decrease in expression. At the initiation of tuber formation, it was found that 14 genes had a significant decrease in expression. In total, 4 key genes CYP98A3, ACT, SAT and BEAT were identified with significant changes among developmental stages. The amount of flavonoid in the three developmental stages was also significantly increased with the transition of developmental stages. The average of flavonoid content was 1.9, 7.2 and 24.8 mg/gFW for tree developmental stages, respectively. Since CYP98A3, ACT, SAT and BEAT are key genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites in the potato tuber, they can be considered as possible candidate genes for alteration of flavonoids content in potato.

    Keywords: Flavonoids, Gene expression, Metabolic pathways, Potato, Sequencing
  • Zahra Zaer Anagz, Reza Khakvar*, Seyedabolghasem Mohammadi, Hossein Bannazadeh Baghi Pages 253-265

    Bacterial canker is one of the most devastating diseases on the stone fruit trees. This disease is caused by a gram-negative bacterium called Pseudomonas syringae pv. syringae. Consecutive use of antibiotics and copper compounds has caused the emergence of new resistance races. One of the most promising replacement compounds is the use of bacteriophages. In this research, 56 soil samples were collected from the suspected trees of having bacterial canker from northwestern of Iran. In order to check the presence of phage particles, double-layer soft-agar technique was used to purify individual phage plaques. A total of 75 phage isolates, all of which had clear plaques, were isolated from the samples, among them, five phages with the highest lysing capability were selected for electron microscopy and greenhouse studies. Among the selected phages, three phages showed morphological similarity to Myoviridae, Tectividae and Microviridae families. Although all five phages were effective in reducing the growth of bacterial population in liquid culture medium, significant differences were observed between them. The cocktail prepared from the mixture of five phages showed a much stronger effect than the individual phages. The results of the greenhouse tests showed that these phages effectively reduce the development of the pathogen inside the bean and can reduce the bacterial symptoms in the treated plant by 90%. The five isolated phages in this research showed acceptable results in the control of the agent of bacterial canker of the stone fruit trees in the laboratory and in greenhouse experiments, and their actual formulation is recommended at the regional level.

    Keywords: biocontrol, host range, bacterial canker of stone fruit trees
  • Esmat Ashaar-Ghadim, Maghsoud Pazhouhandeh*, Mohammad Ahmadabadi Pages 266-274

    Potato (Solanum tuberosum L.) (2n=4x=48), is a tetraploid and heterozygous crop. This plant is the world's most important food crop after rice, wheat and corn. According to the current pressure of increasing population, potato is believed to be a vital crop to meet the food need of the growing population. Although conventional breeding approaches have improved potato yield, tetrasomic inheritance makes potato research and breeding difficult through traditional crossbreeding. By specific applications of genome editing, one or a few traits can be added to a commercial variety, hence crossbreeding method can be avoided. In recent years, genome editing via the CRISPR-Cas9 system, by providing simple and robust new technologies, has helped plant scientists to accelerate different plant breeding processes. With advances being made, the insertion, expression or silencing of economically important genes is being used to improve potato production and the quality traits of current potato varieties. Furthermore, genome sequence information coupled with established genetic transformation and regeneration procedures make potato a strong candidate for genetic engineering. The purpose of this article, is to review the researches done on potato using the CRISPR-Cas9 system, in order to improve traits and increase crop productivity.

    Keywords: CRISPR-Cas9 system, Potato, Gene editing
  • Ashkan Aalimohammad, Fatemeh Shahryari*, Gholam Khodakaramian, Maryam Ghermezi Nejad Pages 275-290

    The causative agent of scab disease or potato scab, which are different species of the genus Streptomyces, has a relatively wide host range. This disease has caused a lot of economic damage in most of the cultivating areas. Researches on the virulence mechanisms of plant-pathogenic Streptomyces spp. have shown the importance of the thaxtomin phytotoxins as main pathogenicity determinants produced by several species. In addition, other phytotoxic specialized metabolites such as coronafacoil, Concanamycin and FD-891 along with the production of phytohormones and secretory proteins may have a role in the development or severity of the disease caused by species related to this genus. There are wide range of pathogenic factors in the species related to the Streptomyces genus. This phenomenon shows the potential of the species of each region to accept pathogenic genes and create new species, which is very important and decisive from the disease management point of view. The purpose of this review is to gain an understanding of the molecular mechanisms of plant pathogenicity to use improved management methods to control potato scab disease and other plant diseases caused by species related to this genus.

    Keywords: Pathogenic factors, Phytotoxin, Phytohormone, Secretory proteins, Thaxtomins, Virulence