فهرست مطالب

ژنتیک نوین - سال هفدهم شماره 4 (پیاپی 71، زمستان 1401)

فصلنامه ژنتیک نوین
سال هفدهم شماره 4 (پیاپی 71، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/10
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مژگان سلیمانی زاده*، مختار جلالی جواران، عبدالرضا باقری، مهدی بهدانی صفحات 365-373

    زراعت مولکولی در سه دهه ی اخیر به عنوان یک استراتژی جایگزین و مقرون به صرفه برای تولید موفق صدها پروتیین نوترکیب دارویی در مقیاس بالا با استفاده از گیاهان ظهور کرده است. از آنجا که سلول های توموری برای رشد و تهاجم به رگزایی نیاز دارند، لذا هدف گیری مهمترین فاکتور رگزایی یعنی فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF) با استفاده از پروتیین نوترکیب دارویی Anti-VEGF بیان شده در گیاه می تواند به عنوان یک رویکرد موثر برای مهار رگزایی و درمان سرطان عمل نماید. یکی از مشکلات اصلی برای تجاری سازی زراعت مولکولی سطح بیان پایین پروتیین نوترکیب می باشد. بنابراین رویکردهای متعددی از جمله استفاده از پیش برنده های قوی رونویسی، بهینه سازی کدونی توالی پروتیین، هدف گیری درون سلولی مناسب و آزمون سیستم های بیانی مختلف مبتنی بر گیاه برای افزایش بیان پروتیین ایجاد شده است. در این مقاله، اثر هدف گیری آپوپلاستی و شبکه آندوپلاسمی روی تجمع پروتیین نوترکیب Anti-VEGF در گیاه کدو بررسی شد. بدین منظور، آنالیزهای مولکولی مختلف (RT-PCR، Dotblot،SDS-PAGE ، Westernblot و ELISA) انجام شد. نتایج نشان داد که هدف گیری به شبکه آندوپلاسمی می تواند منجر به تجمع بالاتر پروتیین نوترکیب (شش برابر) نسبت به آپوپلاست شود. بنابراین شبکه آندوپلاسمی می تواند مکان مناسب تری برای بیان پروتیین نوترکیب هدف و سایر پروتیین های نوترکیب دیگر نسبت به آپوپلاست باشد.

    کلیدواژگان: پروتئین نوترکیب، رگزایی، زراعت مولکولی، شبکه آندوپلاسمی، هدف گیری درون سلولی
  • حسین محمدی*، ابوذر نجفی، محمد شمس اللهی صفحات 375-385

    پژوهش حاضر با هدف مطالعه پویش کل ژنوم بر اساس آنالیز غنی سازی مجموعه های ژنی برای شناسایی جایگاه های ژنی موثر بر صفات رشد با استفاده از آرایه های ژنومی 50K بوده است. بدین منظور از اطلاعات رکورد های فنوتیپی و ژنوتیپی مرتبط با اوزان تولد (BW)، شیرگیری (WW)، شش ماهگی (6MW) و دوازده ماهگی (12MW) 240 راس از گوسفند نژاد هوی استفاده شد. ابتدا آنالیز پویش کل ژنومی برای صفات رشد در برنامه TASSEL انجام شد. سپس با استفاده از بسته نرم افزاری biomaRt2 برنامه R ژن های معنی داری که در داخل و یا 15 کیلوباز بالا و پایین دست نشانگرهای معنی دار قرار داشتند، شناسایی گردید. در نهایت تفسیر مجموعه ژنی با بسته نرم افزاری goseq برنامه R با هدف شناسایی عملکرد بیولوژیکی ژن های نزدیک به مناطق انتخابی و ژن های کاندیدا از طریق پایگاه های GO، KEGG، DAVID و PANTHER انجام شد. با تجزیه و تحلیل غنی سازی مجموعه های ژنی، مسیرهای زیستی و)ژن های کاندیدای) Regulation of skeletal muscle cell proliferation  وActin filament polymerization  (IGFBP4 و MYOD1) مرتبط با صفت BW، Regulation of anatomical structure morphogenesis،regulation of muscle system process  و cell junction (BMP2، THBS1 و MYH10)،Regulation of skeletal muscle tissue development با صفت WW  و Regulation of anatomical structure size (FGF2، ANGPTL4، TGFBR3 و ACTR3)  با صفت 6MW و Anatomical structure morphogenesis، Positive regulation of ossification و Cellular response to growth factor stimulus (MMP7، ACTA2، EGR1 و MYBPC3) با صفت 12MW شناسایی شدند. مسیرهای شناسایی شده عملکرد های مهمی را در ارتباط با رشد و توسعه عضلات اسکلتی، متابولیسم گلوکز، فرآیند استخوان سازی، اندازه بدن، ترکیب عضله و تنظیم یون کلسیم بر عهده داشتند. ژن های کاندیدای گزارش شده در این پژوهش می توانند درک روشنی از پایه مولکولی مربوط به صفات رشد در گوسفند را ایجاد کنند. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند دیدگاه جدیدی در رابطه با معماری ژنتیکی صفات رشد در برنامه های اصلاح نژادی گوسفند ایجاد کند.

    کلیدواژگان: پویش ژنوم، وزن بدن، ژن کاندیدا، گوسفند
  • محمدرضا بی همتا، محمد آرمیون، رضا معالی امیری، منوچهر خدارحمی، ساچیکو ایسوبه* صفحات 387-401

    جهت ارزیابی اثرات اصلی و متقابل ژنوتیپ × محیط و برآورد و مقایسه ضرایب همبستگی ارزش های اصلاحی ژنومی صفات کیفیت نانوایی گندم در یک جمعیت پیشرفته اصلاحی گندم نان، آزمایشی در قالب طرح آلفا لاتیس در سه تکرار با 50 لاین و ارقام شاهد در ایستگاه تحقیقاتی چرداول مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان ایلام به مدت دو سال اجرا شد. تجزیه واریانس صفات کیفیت نانوایی گندم به صورت ساده و مرکب انجام و عامل ژنوتیپ، سال و اثر متقابل ژنوتیپ × سال بر میزان پروتیین خام، عدد فالینگ، عدد زلنی و اندازه حجم رسوب SDS معنی دار بود. برای برآورد ارزش های اصلاحی ژنومی از روش ddRAD-Seq و بستر NextSeqTM500Illumina استفاده شد. تعداد کل SNP های صحیح فراخونی شده برای 50 درصد داده گم شده برابر با 3342 عدد، که تعداد 1322 بر ژنوم B، 1253 بر ژنوم A و 767 روی ژنوم D و بیشترین SNP بر روی کروموزوم دو و سه از ژنوم B و کمترین آن روی کروموزوم چهار از ژنوم D شناسایی شد. برآورد ضریب همبستگی ارزش اصلاحی ژنومی در سال اول، دوم و متوسط دو سال برای صفات پروتیین خام، عدد فالینگ و عدد زلنی با روش های آماری رگرسیون LASSO و رگرسیون شبکه الاستیک صورت گرفت و برای اندازه حجم رسوب SDS هیچگونه مدلی برازش نشد.

    کلیدواژگان: اثرات اصلی و متقابل، روش آماری، ژنوتیپ سنجی به روش ddRAD-Seq، ضرایب همبستگی برآورد ارزش اصلاحی ژنومی، گندم نان
  • امیر مسعود حیدری نژاد، سید کاظم صباغ*، ناصر رادمان، محمد سالاری، محمدرضا سرافراز اردکانی صفحات 403-412

    ترکیبات ضد قارچی Trichoderma spp. شامل آنزیم های لیتیک متنوعی است که اغلب آن ها نقش مهمی در کنترل بیولوژیک عوامل بیماری زا دارند. زایلان گروهی از ترکیبات همی سلولزی است که در دیواره سلولی گیاهان و برخی جلبک ها وجود دارد. جلبک های سبز و جلبک های سبز-آبی با داشتن ترکیبات پکتینی، سلولزی و همی سلولزی زایلان، آرابینوزایلان و غیره در ساختار خود می توانند محرک های مناسبی به عنوان پیش ماده برای تولید آنزیم های سلولاز، زایلاناز و پکتیناز در قارچ ها باشند. ژن های بتا-زایلاناز شامل Xyn1 و Xyn2 در گونه های تریکودرما، باعث تولید آنزیم های خانواده شماره 10 گلیکوزید هیدرولازها می شوند. در این تحقیق توانایی عصاره آبی ریز جلبک سبز Scenedesmus obliquus  در تولید آنزیم در چهار گونه قارچ T. atroviride ، T. virens، T. longibrachiatum و T. reesei مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور اثر دو غلظت 500 و 1000 میکروگرم در میلی لیتر از عصاره آبی جلبک  Scenedesmus obliquus در دوبازه زمانی 4 و 8 روز بعد از تیمار در تولید آنزیم مورد بررسی قرار گرفت. سطح بیان ژن  Xyln مرتبط با استفاده از روش سنجش بیان کمی ژن در زمان واقعی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق یک اثر مثبت و متغییر را از عصاره جلبک در تولید آنزیم در تمام جدایه های تیمار شده تریکودرما نشان داد. بیشترین میزان ترشح آنزیم در غلظت 1000 میکروگرم در میلی لیتر از عصاره جلبک، در گونه T. reseei  و بعد از 8 روز تیمار مشاهده گردید. در همین بازه زمانی و با همین غلظت کمترین میزان آنزیم در گونه T. atroviride مشاهده گردید. نتایج حاصل از آنالیز بیان ژن نشان داد که بیشترین میزان بیان ژن Xylan در گونه T. reseei  و 8 روز بعد از تیمار با غلظت 1000 میکروگرم در میلی لیتر رخ می دهد. با توجه به نتایج این تحقیق، چنین نتیجه گیری می شود که ترکیبات سلولزی ساختاری در دیواره ریز جلبک سندموس می تواند یک اثر قابل ملاحظه ای بر روی ترشح آنزیمی قارچ داشته باشد. بنابراین در تحریک قارچ برای تولید آنزیم در پروژه های صنعتی و سطح بالا مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: اندوگلوکاناز، بیان ژن، زایلان، عصاره جلبکی، محیط کشت CMC
  • بهاره قربانی*، رقیه نجف زاده صفحات 413-421

    تنش سرما ازجمله تنش های ناگهانی بوده و خسارات زیادی بر محصولات کشاورزی وارد می آورد. گیاهان با وجود دارا بودن مکانیسم های تحمل تنش سرما باز قادر نیستند به میزان سرعت توسعه تنش در منطقه عمل نمایند. . کاربرد ترکیبات هورمونی و شبه هورمونی می تواند تاحدودی از خسارات ناشی از سرما بکاهد، به این منظور عملکرد گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA) بر روی خصوصیات بیوشیمیایی و بیان ژن های متحمل به سرما در نهال انگور مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش برای کاهش تلفات تنش سرما از اسپری برگی GABA در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار و در 3 غلظت (صفر (شاهد)، 20،10 میلی مولار) بر روی قلمه های یکساله انگور، رقم ریش بابا (متحمل) و رقم یاقوتی (حساس) استفاده گردید، قلمه های تیمار شده به گروس چنبر با دمای 4 درجه سانتی گراد منتقل و پس از تحمل دوره سرما 10ساعته در پنج مرحله سرمادهی (صفر (شاهد)، 2، 4، 8 و 10 ساعت) نمونه برداری صورت پذیرفت و در آزمایش اول شاخص های بیوشیمیایی از قبیل محتوای آنتی اکسیدانی کل (DPPH)، فنل کل و فعالیت آنزیم سوپراکسیددسموتاز مورد بررسی قرار گرفت، درآزمایش دوم نمونه های تیمار شده GABA با غلظت20 میلی مولار در 8 و10 ساعت بعد از اعمال تنش در مقایسه با سایر تیمارها در هر دو رقم بیشترین اثر مثبت را به جهت مقابله با اثرات سوءسرما از خود نشان دادند لذا وارد بررسی مولکولی شده و بدین ترتیب بیان ژن های CBF1،CBF2، CBF3و CBF4دخیل در سرما با روش Real Time-PCR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد GABA سبب افزایش سیگنالینگ گیاه و تولید ترکیبات آنتی اکسیدانی می شود و قادر است رادیکال های آزاد تولید شده طی تنش را مهار نماید. همچنین موجب تقویت سیگنالینگ درون گیاه شده و سطح بیان ژن مقاومت در انگور 8 و10 ساعت بعد از اعمال تنش سرما بالاتر برده است. عامل رونویسی  CBF2بین ارقام تیمار شده با GABA در غلظت20 میلی مولار بالاترین سطح بیان را دارا می باشد.

    کلیدواژگان: آنتی اکسیدان، اتاقک رشد، انگور، گاما آمینوبوتیریک اسید، CBF
  • ندا سواری، مریم ذوالفقاری*، کریم سرخه صفحات 423-435

    هندوانه ابوجهل یکی از با ارزش ترین گیاهان دارویی متعلق به خانواده کدوییان است و منبع عالی ازترکیبات شیمیایی نظیر گلوکوزیدها، رزین، املاح واسیدآمینه های مختلف از جمله سیترولین است. سیترولین  یک- آلفا آمینو اسید غیرضروری بوده که ارتباط زیادی با اسید آمینه آرژنین و اورنتین دارد. این اسید آمینه در چرخه اوره، از اورنیتین و کربامویل فسفات در یکی از واکنش های این چرخه تولید می گردد. از جمله ژن های درگیر در سنتز اسیدآمینه سیترولین، آرژیناز، آرژینوسوکسینات لیاز و نیتریک اکسیدسنتاز(NOS) می باشند. هدف از این مطالعه، بررسی الگوی بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتزی اسیدآمینه سیترولین در بافت های مختلف هندوانه ابوجهل به روشqRT-PCR  است، به منظور درک بهتر تنظیم و تجمع سیترولین، بیان ژن های مرتبط با بیوسنتز و کاتابولیسم آن در بافت های ریشه، ساقه، برگ، پوست و گوشت میوه، بذر نارس و بذر رسیده مورد بررسی قرار گرفت. بررسی آماری میزان بیان ژن های دخیل در سنتز سیترولین در گیاه هندوانه ابوجهل بیانگر بیان متفاوت با اختلاف معنی دار دربافت های مختلف بود، به طوری که در بافت های گوشت و پوست میوه هندوانه ابوجهل به طور معنی داری(p< 0.01) بیشتر از بافت های ریشه، ساقه، برگ، بذر نارس و بذر رسیده بوده است. به دلیل نقش حایز اهمیت سیترولین و نیز تجمع قابل توجه این اسید آمینه در پوست نسبت به سایر بافت های هندوانه ابوجهل، آنالیز بیان نسبی ژن های کلیدی در مسیر بیوسنتز سیترولین، درمقایسه با بافت پوست صورت گرفت که نشان داد ژن های ASS،ASL  وOTC بیشترین میزان بیان داشته و کمترین بیان مربوط به ژن NOS بود. این مطالعه بر درک تجزیه و تحلیل بیان ژن های تنظیم کننده تجزیه کننده سیترولین متمرکز شده است.

    کلیدواژگان: هندوانه ابوجهل، سیترولین، qRT-PCR
  • صدیقه فابریکی اورنگ*، صالحه درگاهی صفحات 437-447

    آنزیم (CFS)Cheilanthifoline synthase  از اعضاء خانواده پروتیینیCYP719 ، در مراحل تبدیل آنزیمی رتیکولین به سنگویینارین در گیاهان فعالیت می کند. سنگویینارین یک آلکالویید بنزوفنانتریدین می باشد که به طور گسترده در گیاهان خانواده پاپاوراسه، فاماریاسه و روتاسه یافت می شود. در پژوهش حاضر، cDNA کدکننده CFS از ریشه گیاه مامیران کبیر جداسازی شد. در بررسی توالی جداسازی شده، شناسایی ناحیه آروماتیک، ناحیه متصل شونده به گروه هم و موتیف حفاظت شده EXXR در ناحیه مارپیچK  تایید کننده تعلق آنزیم CFS به خانواده پروتیینی سیتوکروم P450 بود. الگوی تغییرات بیانی ژن CFS در ریشه، ساقه و برگ مامیران تیمار شده با نانوذره های دی اکسید سریم و دی اکسید تیتانیوم در زمان ها و غلظت های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. در گیاهان تیمار شده با دی اکسید سریم، بیشترین میزان بیان ژن CFS 72 ساعت پس از محلول پاشی 100 میلی گرم د ر لیتر در اندام ریشه و کمترین میزان بیان در ساقه مشاهده گردید. در محلول پاشی گیاهان با نانوذره دی اکسید تیتانیوم، زمان  48 ساعت پس از محلول پاشی 1000 میلی گرم د ر لیتر بیشترین افزایش بیان ژن CFS در ریشه را نشان داد و نیز کمترین میزان بیان در ساقه مشاهده گردید. نتایج این تحقیق نشان دهنده افزایش رونویسی ژن CFS در پاسخ به نانوذره های دی اکسیدتیتانیوم و دی اکسیدسریم در مامیران کبیر می باشد؛ بنابراین اطلاعات بدست آمده از ساختار ژن و نیز موثر بودن محرک های مورد استفاده می تواند در راستای افزایش میزان آلکالویید سنگویینارین از طریق مهندسی متابولیک مفید واقع گردد.

    کلیدواژگان: آلکالوئید، بنزوفنانتریدین، سنگوئینارین، سیتوکروم P450، نانوذرات
  • فتانه غلامیان*، مهدی چنگیزی، علیرضا اطمینان، شهاب خاقانی، مسعود گماریان صفحات 449-461

    تعیین تنوع ژنتیکی یک مرحله مهم و اساسی در برنامه های به نژادی محسوب می شود. گونه وحشی T. urartu به عنوان دهنده ژنوم A به گندم های زراعی، به واسطه دارا بودن تنوع اللی غنی از نظر صفات مهمی از جمله ویژگی های زراعی، کیفیت پروتیین و تحمل به تنش های زنده، منبع ژنتیکی ارزشمندی برای اصلاح گندم می باشد. در این مطالعه، تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت در 85 اکسشن مختلف T. urartu جمع آوری شده از مناطق مختلف جغرافیایی ایران با استفاده از نشانگرهای ISSR مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 16 آغازگر ISSR در مجموع 164 باند را تکثیر نمودند که همگی آنها چندشکل بودند. متوسط شاخص محتوای اطلاعات چندشکل (PIC) و شاخص نشانگر (MI)  بترتیب 44/0  و 53/4 به دست آمد که بیانگر قدرت تفکیک بالای آغازگرهای مورد استفاده بود. دندروگرام حاصل از تجزیه کلاستر به روش NJ و بر اساس ضریب عدم تشابه جاکارد تمام 85 اکسشن مختلف را در دو گروه اصلی طبقه بندی نمود که این طبقه بندی با نتایج تجزیه ساختار جمعیت با استفاده از نرم افزار STRUCTURE مطابقت داشت. تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که سهم بالایی (96درصد) از تنوع کل مربوط به تنوع درون جمعیت ها بوده و سهم تنوع بین گروه ها بسیار کمتر (4درصد) می باشد. بر اساس شاخص های تنوع مانند تعداد الل موثر (Ne) شاخص شانون (I) و شاخص تنوع  Nei(He) تنوع نسبتا برابری در داخل جمعیت های مورد مطالعه مشاهده شد. این نتایج نشان داد مقدار قابل توجهی از تنوع ژنتیکی در بین اکسشن های مورد مطالعه وجود دارد که این یافته ضرورت حفاظت از این ذخایر ژنتیکی ارزشمند و همچنین پتانسیل قابل توجه خویشاوندان وحشی گندم را برای استفاده در برنامه های به نژادی یادآور می شود.  این نتایج همچنین بیانگر کارایی نشانگرهای ISSR به عنوان تکنیکی قابل اعتماد و کارآمد در بررسی تنوع و مطالعات انگشت نگاری می باشد.

    کلیدواژگان: فرسایش ژنتیکی، گندم، خویشاوندان وحشی، تنوع ژنتیکی، نشانگرهای ملکولی
  • علی امامی پور، هومن رضایی نیک، علیرضا سیفی* صفحات 463-470

    ویرایش ژنوم مبتنی بر فناوری CRISPR/Cas9 (کریسپر) به عنوان ابزار قدرتمندی برای اصلاح گیاهان زراعی بسرعت در حال گسترش است. یکی از مزایای این فناوری امکان دستورزی ژن های هدف بدون درج DNA خارجی در گیاه است. برای این منظور نیاز است که آنزیم Cas9 و RNA  راهنما بصورت کمپلکس پروتیین-RNA (RNP) به سلول گیاهی منتقل شود. از اینرو تولید Cas9 در آزمایشگاه مقدمه آزمایشات کریسپر مبتنی بر RNP است.هدف این پروژه بیان و تخلیص آنزیم Cas9 در باکتری E. coli می باشد. در این پژوهش ژن Cas9 در ناقل بیانی pBADM30 کلون و به باکتری  E. coliسویه ی CodonPlus منتقل شد. بیان Cas9 با اعمال 2/0 درصد L-Arabinose  القا شد و سپس از کل پروتیین محلول جداسازی شد. سپس آنزیم Cas9 توسط با استفاده از ستون میل ترکیبی نیکل تخلیص شد. حضور Cas9  در پروتیین کل و پروتیین تخلیص شده با استفاده از الکتروفورز SDS-PAGE تایید شد. نتایج حاصل از کلونی PCR و هضم دوگانه ی آنزیمی وجود ژن Cas9 در ناقل pBADM30 را تایید نمود. نتایج  SDS-PAGE حضور پروتیین با وزن ملکولی حدود 180 kDa را در پروتیین کل نشان داد. همچنین وجود یک تک باند با وزن ملکولی حدود 180 kDa در دو فرگشن بافر شستشو ی حاصل ار رزین نیکل نشان داد که پروتیین هدف به درستی تخلیص شده است. آنزیم Cas9 در باکتری  E.coli  با موفقیت بیان و تخلیص شد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان  گفت که پس از سنجش فعالیت کاتالیکی آنزیم Cas9 می توان از این آنزیم به همراه  RNA راهنما و ساخت کمپلکس RNP و انتقال آن به گیاه با روش پروتوپلاست یا الکتروپوریشن در پژوهش های بعدی استفاده کرد

    کلیدواژگان: اشرشیاکلای، ریبونوکلئوپروتئین، کریسپر
|
  • Mojgan Soleimanizadeh*, Jalali Javaran Mokhtar, Bagheri Abdolreza, Mahdi Behdani Pages 365-373

    In the last three decades, molecular farming has emerged as an alternative and cost-effective strategy for the successful production of hundreds of large-scale pharmaceutical recombinant proteins using plants. Because tumor cells need angiogenesis to grow and invade, therefore, targeting the most important angiogenic factor (vascular endothelial growth factor, VEGF) using the plant-based recombinant anti-VEGF can be an effective approach to inhibit angiogenesis and cancer treatment. The low expression level of recombinant protein is one of the major obstacles for the commercialization of molecular pharming. Therefore, numerous techniques have been developed to enhance protein expression, including codon optimization of protein sequences, appropriate subcellular targeting; the use of strong promoters, and the testing of different plant-based expression systems. In this paper, we investigate the effect of apoplast and endoplasmic reticulum (ER) targeting on Anti-VEGF recombinant nanobody accumulation in cucurbit plant. for this purpose, different molecular analyzes (RT-PCR, Dotblot, SDS-PAGE, Westernblot and ELISA) were performed and the results showed that ER targeting increased protein expression about 6-fold compared to its expression in the apoplast. Therefore, the ER is a more suitable site for expression of the target recombinant protein and other recombinant proteins than for apoplast.

    Keywords: Angiogenesis, Endoplasmic reticulum, Molecular farming, Subcellular targeting, Recombinant protein
  • Hossein Mohammadi*, Abouzar Najafi, Mohammad Shamsollahi Pages 375-385

    The present study aimed to conduct a genome wide association studies (GWAS) based on Gene-set enrichment analysis for identifying the loci associated with growth traits using the 50K arrays. For this purpose, phenotypes records and genotypic data related to birth weight (BW), weaning weight (WW), six month weight (6MW) and 12 month weight (12MW) were obtained from 240 Hu sheep. Genome wide association study was performed with growth traits using TASSEL software. Using the biomaRt2 package R the SNP were assigned to genes if they were within the genomic sequence of the gene or within a flanking region of 15 kb up- and downstream of the gene. For the assignment of the genes to functional categories, the GO, KEGG, DAVID and PANTHER databases were used. By Gene set enrichment analysis, the biological pathways and candidate genes of regulation of skeletal muscle cell proliferation  and actin filament polymerization (MYOD1 and IGFBP4), regulation of anatomical structure morphogenesis, regulation of muscle system process and cell junction (BMP2, THBS1 and MYH10), regulation of skeletal muscle tissue development and regulation of anatomical structure size (FGF2, ANGPTL4, TGFBR3 and ACTR3), anatomical structure morphogenesis, positive regulation of ossification and cellular response to growth factor stimulus (MMP7, ACTA2, EGR1 and MYBPC3), for BW, WW, 6MW and 12MW were identified, respectively. The detected candidate genes played an important role in muscle structure development, glucose metabolism, Osteoclast differentiation, body size, skeletal muscle cell differentiation and regulation of ion calcium. These novel candidate genes identified in this study may be useful targets for clarifying our understanding of the molecular basis of growth traits in sheep. These results can provide new insight for future research into the genetic architecture of growth traits in sheep breeding program.

    Keywords: Body weight, Candidate gene, Genome scan, sheep
  • Mohammad Reza Bihamta, Mohammad Armion, Reza Maali Amiri, Manuchehr Khodarahmi, Sachiko Isobe* Pages 387-401

    To evaluate the main and genotype × environment interaction effects of and to estimate and compare the correlation coefficients of genomic breeding values ​​of bread wheat bakery quality traits in an advanced bread wheat breeding population, an experiment in the form of alpha lattice design in three replications with 50 lines and checks in Chardaval research station Ilam Agricultural and Natural Resources Research and Education Center was conducted for two growing years in row. Analysis of variance simple and combined for bread wheat bread-making qualitative traits was performed. Combined analysis of variance indicated significant effects of genotype, environment and interactions of genotype × environment. In order to calculate genomic breeding values of ddRAD-Seq method and NextSeq TM 500 Illumina ® platform were used. The total number of correct SNPs recalled for 50% of the missing data were 3342, of which 1322, 1253 and 767were on the B, A & D genomes respectively. The highest SNPs on the 2B and 3B and the lowest on 4D chromosomes were identified. The correlation coefficients of genomic breeding values in the first, second and mean two years for crude protein, Falling number and Zeleny number traits was estimated by LASSO regression and elastic net regression and no model was fitted for SDS sediment volume.

    Keywords: Bread wheat, Genotyping by ddRAD-Seq, Main, interaction effects, Statistical methods
  • Amir Masoud Heydari Nezhad, Seyed Kazem Sabbagh*, Naser Radman, Mohammad Salari, Mohammad Reza Sarafraz Ardakani Pages 403-412

    Antifungal compounds of Trichoderma spp, including various lithic enzymes, have a important role in biological control of pathogenic agents. Xylan is a group of hemicellulose compounds which are present in the cell wall of plants and some algae. Green algae and green-blue algae having pectin, cellulose, xylan hemicellulose, arabinoxylan, etc., in their structures could be considered as suitable inducer and precursor of cellulase, xylanase, and pectinase enzymes production in fungi. Beta-xylanase genes, including Xyn1 and Xyn2 genes in Trichoderma species cause to produce the Glycoside hydrolase family 10, enzyme. In this study, the effect of aqueous extract of green microalgae Scenedesmus obliquus on enzyme production ability of four Trichoderma species was investigated. For this purpose, aqueous algae extract at concentrations of 500 and 1000 µg/ml were used during 4 and 8 days to enzyme production was investigated. Change in expression level of Xyln-related gene was analysied using real-timePCR method. The results of this study showed a positive and variable effect of algae extract in enzyme production in all the treated Trichoderma species. The maximum amount of enzyme secretion was observed at concentration of  1000 µg/ml during 8 days of treatment in T. reesei species. At this concentration and time period, T. atroviride showed the lowest amount of enzyme production. Gene expression analysis showed that, the maximum level of Xylan gene expression was occured in T. reesei species at concentration of 1000 µg/ml during 8 days of treatment. Based on these results, it can be concluded that the compounds in cellulosic structure of Scenedesmus mico-algae can have a considerable effect on enzyme secretion of fungi and then can be used as an enzyme stimulus in fungi in industrial and large -scale projects.

    Keywords: Algae extract, Endoglucanase, Carboxymethyl cellulose, Gene expression, Xylan
  • Bahareh Ghorbani*, Roghayeh Najafzadeh Pages 413-421

    Cold stress is one of the sudden stresses and causes a lot of damage to agricultural products. Plants, despite having open cold stress tolerance mechanisms, are not able to act at the rate of stress development in the region. . The use of hormonal and quasi-hormonal compounds can reduce the damage caused by cold to some extent. For this purpose, the function of gamma-aminobutyric acid (GABA) on biochemical properties and expression of cold-tolerant genes in grape seedlings was investigated. In this study, to reduce cold stress losses from GABA leaf spray in the form of a randomized complete block design in three replications and in 3 concentrations (zero (control), 20.10 mM) on annual grape cuttings, Rish Baba cultivar (tolerant) and Yaghooti cultivar (susceptible) were used zero (control), 4, 8 and 10 hours) sampling was performed and in the first experiment biochemical parameters such as antioxidant content (total DPPH), phenol alcohol, and superoxide dismutase activity were examined, in the second experiment the treatment samples GABA at a concentration of 20 mM at 8 and 10 hours after application of stress in comparison with other treatments in both cultivars showed the most positive effect to counteract the effects of cold, so entered the molecular study and thus gene expression of CBF1, CBF2, CBF3 and CBF4 genes involved in cold were examined by Real Time-PCR. The results showed that GABA increases plant signaling and production of antioxidant compounds and is able to inhibit free radicals produced during stress. It also strengthens the signaling inside the plant and raises the expression level of resistance in grapes 8 and 10 hours after the application of cold stress. The transcription factor CBF2 has the highest expression level among GABA treated cultivars at a concentration of 20 mM has increased the resistance level in grape seedlings to an acceptable level.

    Keywords: Antioxidant, CBF, Gamma aminobutyric acid, Grape, Growth chamber
  • Neda Savari, Maryam Zolfaghari*, Karim Sorkheh Pages 423-435

    Citrullus colocynthis is one of the most valuable medicinal plants belong to the Cucurbitaceae family and is a drought tolerant plant. This plant is an excellent source of various amino acids, including citrulline. Citrulline is an unnecessary alpha-amino acid, which is related with other amino acid such as Arginine and Ornithine. Citrulline is produced, from Ornithine and Carbamoyl Phosphate, in the urea cycle. Some genes such as Arginase, Argininosuccinate Lyase, and Nitric Oxide Synthase (NOS) involved in the synthesis of Citrulline. The aims of this study was to investigate the genes expression pattern that involved in the biosynthesis of Citrulline acid in different plant tissues of Citrullus colocynthis by qRT-PCR method. Different plant tissues of Citrullus colocynthis such as fruit, leaves, skin and flesh, immature and mature seeds were examined. Statistical analysis of the genes expression involved in Citrulline synthesis showed different gene expressions in different plant tissuese, so that in flesh and rind tissues of fruit were significantly higher than root, stem, leaf, immature and mature seed. In qRT-PCR analysis performed in different plant tissues of C. colocynthis, the expression of arginosuccinate lyase, arginosuccinate synthase and carbamyl phosphate synthase genes were the highest expression in skin and fleshy tissues. Also the arginase gene had the highest expression in rind, stem and leaf tissue, respectively. The expression of nitric oxide synthase gene in immature seeds was more expressed than rind tissue and was positively regulated, the lowest expression of NOS gene was in stem tissue. The relative expression of arginine succinate lyase gene in the present study was highest in immature seeds and lower in leaves than other tissues. The study of relative expression of arginine succinate synthase gene in different tissues of Citrullus colocynthis in the present study showed that stem and rind tissue have more expression. The highest relative expression of OTC enzyme gene was reported in Citrullus colocynthis fruit rind.

    Keywords: Citrullus colocynthis, Citrulline, qRT-PCR
  • Sedigheh Fabriki-Ourang*, Salehe Dargahi Pages 437-447

    The enzyme Cheilanthifoline synthase (CFS), a member of the CYP719 protein family, is involved in the enzymatic conversion of reticulin to sanguinarine in plants. Sanguinarine is a Benzophenanthridine alkaloid that is widely found in plants of the family Papaveraceae, Famariaceae and Rotaceae. In the present study, the cDNA coding CFS was isolated from the roots of chelidonium majus. In the sequence analysis, the identification of the aromatic region, the binding region to hem group, and the EXXR conserved motif in the K helix confirmed the CFS enzyme belonging to the cytochrome P450 protein family. The expression pattern of CFS gene was evaluated in roots, stems and leaves of chelidonium majus treated with cerium dioxide and titanium dioxide nanoparticles at different times and concentrations. In plants treated with cerium dioxide, the highest expression of CFS gene was observed 72 hours after foliar spray of 100 mg/l in root and the lowest expression was observed in stem. In foliar spray of plants with titanium dioxide nanoparticles, 48 ​​hours after spray of 1000 mg/l, the highest expression increase of CFS gene showed in the root and the lowest expression was observed in the stem. The results of this study indicate an increase in transcripts of CFS gene in response to titanium dioxide and sodium dioxide nanoparticles in chelidonium majus; therefore, the obtained information from gene structure and the effectiveness of used elicitors can be useful in increasing the amount of sanguinarine alkaloid through metabolic engineering.

    Keywords: Alkaloids, Benzophenanthridine, Cytochrome P450, Nanoparticles, Sanguinarine
  • Fataneh Gholamian*, Mehdi Changizi, Alireza Etminan, Shahab Khaghani, Masoud Gomarian Pages 449-461

    Genetic diversity identification is an important step for plant breeding procedure. Triticum urartu as the A-genome donor of wheat, is a valuable source for wheat breeding due to its rich allelic diversity for important traits such as agronomic characteristics, protein quality and biotic stress tolerance. In this study, the genetic diversity and population structure of 85 T.urartu accessions collected from different geographic regions of Iran were investigated using ISSR markers. 16 ISSR primers generated 164 fragments which all were polymorphic. The average of polymorphism information content (PIC) and marker index (MI) were 0.44 and 4.53 respectively, revealed a high resolving power of ISSR primers. The dendrogram generated using the NJ algorithm based on Jaccard’s dissimilarity coefficient, classified all 85 accessions into two main groups which was confirmed by Structure analysis. Analysis of molecular variance (AMOVA) showed a higher distribution of genetic diversity within populations (96%), than between them (4%) and according to the diversity indexes including number of effective alleles (Ne), Shannon’s index(I) and Nei’s gene diversity (He), there were an equal variation within seven investigated populations. The results showed a high amount of genetic variation among tested accessions, which provide further insights into conservation and future utilization of wild wheat resources. Besides, these results confirmed the efficiency of ISSR markers as reliable technique in estimating the genetic diversity and fingerprinting.

    Keywords: Genetic erosion, Genetic diversity, Wheat, Wild relatives, Molecular markers
  • Ali Emamipour, Hooman Rezainik, Alireza Seifi* Pages 463-470

    Genome editing based on CRISPR/Cas9 technology is rapidly expanding as a powerful tool for crop breeding. One of the advantages of this technology genome editing without introducing foreign DNA into plant genome.to achieve this, Cas9 and guide RNA need  delivered  to plant cell in form of protein-RNA complex (RNP). Hence the production of Cas9 enzyme in laboratory is the first step of CRISPR based on RNP method. Here, we evaluated the expression and purification of recombinant Cas9 protein in E. coli. In this study Cas9 gene was cloned into pBADM30 vector and transferred to the E. coli  CodonPlus strain. The result of colony PCR and double digest confirmed the presence of Cas9 gene into pBAD vector. Cas9 expression was induced by applying 0.2% L-Arabinose and then isolated from the total soluble protein. Cas9 protein was also purified from cell crude extract using Nickel affinity chromatography. The purification was analyzed by SDS-PAGE and show the presence of a 180 kDa band in the fraction collected during the elution step. The Cas9 protein in E. coli was successfully expressed and purified. According to the obtained results, it can be said that after measuring the catalytic activity of Cas9 enzyme, this enzyme can be used together with guide RNA and fabrication of RNP complex and its transfer to the plant by protoplast or electroporation method in further research.

    Keywords: CRISPR, Genome editing, Protoplast, Ribonucleoprotein, RNP