فهرست مطالب

Iranian Journal of Genetics and Plant Breeding
Volume:10 Issue: 2, Oct 2021

  • تاریخ انتشار: 1400/07/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • الیاس نظامی، علی دلجو* صفحات 1-12
    فاکتورهای رونویسی به عنوان عواملی که قابلیت فعال سازی همزمان چندین ژن را در ژنوم های گیاهی و جانوری دارند، شناخته شده اند. دسته ای از این فاکتورهای رونویسی بنام خانواده ژنی DREB1/ CBF (C-repeat binding factor/ Dehydration-Responsive Element Binding Protein 1) به علت نقش کلیدی آن ها در پاسخ به تنش های محیطی اعم از شوری، خشکی، تغییرات دمایی و... به صورت گسترده ای در گونه های مختلف گیاهی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این تحقیق، با توجه به نقش ویژه و اثبات شده ژن های موجود در این خانواده در تنش سرما در گیاهان، Viola tricolor، به عنوان یک گونه مقاوم به سرما، برای شناسایی این خانواده ژنی انتخاب شد. برای این کار گیاهان بنفشه در مرحله چندبرگی و بصورت تدریجی به محفظه ای با دمای 8- درجه سانتی گراد منتقل شدند و به مدت 18 ساعت تحت تیمار انجمادی قرار گرفتند. استخراج RNA کل از بافت برگ انجام شد و برای سنتز cDNA مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از آنالیز بیوانفورماتیکی در پایگاه داده NCBI شناسایی اولیه ناحیه حفاظت شده AP2/ ERF (APETALA2/ Ethylene-Responsive) در ژن های اعضای این خانواده انجام شد و توالی حاصل برای طراحی پرایمر مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه توالی یابی تشابه توالی بالا را در این ناحیه با ژن های شناسایی شده در سایر گونه های گیاهی نشان داد. بنابراین مطابق پیش بینی، در این مطالعه حضور خانواده ژنی DREB1 در گونه V. tricolor، اثبات شد. رسم درخت فیلوژنتیک براساس ناحیه شناسایی شده نیز نزدیک ترین گونه ها به ویولا تریکالر را مشخص نمود. بررسی الگوی بیان ژن افزایش قابل توجه در بیان این ژن را در شرایط استرس سرمایی نشان داد.
    کلیدواژگان: خانواده ژنی CBF، DREB1، بنفشه سه رنگ، فاکتورهای رونویسی، استرس دمای زیر صفر، بیان ژن، درخت فیلوژنتیک
  • مهدی زهراوی*، صفرعلی صفوی، حبیب الله قزوینی صفحات 13-23

    زنگ زرد جو یکی از بیماری های مهم جو در جهان از جمله است که اهمیت آن در کشور در سال های اخیر رو به افزایش بوده است. این تحقیق با هدف شناسایی منابع مقاومت به بیماری زنگ زرد در کلکسیون جو بانک ژن گیاهی ملی ایران انجام شد. بدین منظور 128 نمونه ژنتیکی بومی مناطق شمال غرب از کلکسیون جو زراعی بانک ژن گیاهی ملی ایران در مزرعه ایستگاه تحقیقاتی اردبیل به عنوان کانون آلودگی بیماری زنگ زرد جو در شرایط آلودگی طبیعی و با اندازه گیری اجزای مقاومت شامل شدت بیماری، تیپ آلودگی و ضریب آلودگی طی سه سال زراعی 2019 الی 2022 ارزیابی شدند. نتایج حاکی از تنوع ژنتیکی قابل ملاحظه ای در بین مواد ژنتیکی مورد آزمایش در پاسخ به بیماری بود. میانگین تمام اجزای مقاومت از سال اول به سال دوم افزایش و از سال دوم به سال سوم کاهش نشان داد. همبستگی متوسطی بین ارزیابی های سال های مختلف مشاهده شد. نمونه های ژنتیکی با استفاده از تجزیه خوشه ای در پنج گروه تفکیک شدند و گروه دوم با 41 عضو با کمترین میانگین ضریب آلودگی به عنوان مقاوم ترین گروه شناسایی شد. نتایج این تحقیق در مجموع نشان دهنده ظرفیت بالای این کلکسیون جو زراعی بانک ژن گیاهی ملی ایران برای شناسایی منابع مقاومت به بیماری زنگ زرد جو بود و از نمونه های ژنتیکی مقاوم شناسایی شده، می توان در برنامه های اصلاحی برای مقاومت به این بیماری استفاده نمود.

    کلیدواژگان: زنگ نواری، ژرم پلاسم، اجزای مقاومت، ویرولانس
  • محسن مدرس کیا، بهروز شیران*، حمید حاتمی ملکی، حمیدرضا پور علی بابا صفحات 25-36

    عدس (Lens culinaris) سومین حبوبات غلات مهم در جهان پس از نخود و نخود فرنگی است. بیماری برق زدگی آسکوکایتا که توسط Ascochyta lentis ایجاد می شود، یکی از آسیب رسان ترین بیماری های این محصول در سراسر جهان است. در این مطالعه واکنش 169 ژنوتیپ عدس در مقابل بیماری برق زدگی آسکوکایتا در شرایط گلخانه و مزرعه و بر اساس طرح RCBD ارزیابی شد. غربالگری مزرعه ای در فصل زراعی 99-1398 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی شیروان-چرداول استان ایلام انجام شد. سوسپانسیون عامل بیماری با غلظت 106×1 اسپور در میلی لیتر برای آلودگی مصنوعی در حالت گلخانه ای استفاده شد. تجزیه واریانس نشان داد که بین ژنوتیپ های مورد مطالعه در پاسخ به عامل بیماری تفاوت معنی داری وجود دارد. هیچ ژنوتیپ ایمنی در بین ژرم پلاسم عدس مورد مطالعه علیه AB در هر دو محیط مشاهده نشد. در شرایط مزرعه، اکثر ژنوتیپ ها به عنوان مقاوم شناسایی شدند، در حالی که در شرایط گلخانه بیشتر ژنوتیپ ها واکنش حساسیت داشتند. با توجه به ویژگی های AUDPC و شدت بیماری، ژنوتیپ های "G121"، "G132" و "G139" به عنوان ژنوتیپ های مقاوم در هر دو حالت مزرعه و گلخانه شناخته شدند. طبقه بندی ژنوتیپ های عدس با استفاده از الگوریتم Ward در هر دو شرایط محیطی منجر به شناسایی 4 گروه هتروتیک شد. ژنوتیپ های مقاوم شناسایی شده می توانند در برنامه به نژادی ژنوتیپ های حساس عدس مورد نظر با روش تلاقی برگشتی مفید باشند. همچنین، گروه های هتروتیک شناسایی شده می توانند در انتخاب والدین برای مکان یابی ژنی QTLهای مربوط به مقاومت به بیماری بکار بروند.

    کلیدواژگان: Lens culinaris، Ascochyta blight، تنوع ژنتیکی، ژنوتیپ مقاوم، ژنوتیپ حساس
  • فاطمه محمدی آذر، امید سفالیان*، علی اصغری، اصغر عبادی، رحمت الله کریمی زاده صفحات 37-56

    تحمل سرما در گندم یکی از مهمترین عوامل موثر در زمینه خسارت زمستانه در ایران است. برای دستیابی به اهداف تعیین شده، آزمایشات انجماد و آزمایشگاهی در آزمایشگاه اصلاح نباتات و گلخانه دانشگاه محقق اردبیلی در سال 99-97 انجام شد. مواد گیاهی مورد استفاده شامل 45 لاین گندم دوروم امید بخش بود. ژنوتیپ های گندم دوروم در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شدند. نتایج تجزیه واریانس LT50 اختلاف معنی داری را بین ژنوتیپ ها در سطح احتمال 1 درصد نشان داد. LT50 بین مقادیر 754/0- و 609/26- متغیر بود. درصد بقای گیاهان با افزایش تنش کاهش یافت. در خوشه بندی بر اساس LT50، ژنوتیپ ها به 5 گروه تقسیم شدند. دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای بر اساس تمامی صفات، لاین ها را در سطح شاهد 8-، 10- و 12- درجه سانتی گراد به 8، 6، 9 و 7 گروه مختلف تقسیم کرد. 4 عامل در سطح شاهد، 5 عامل در تنش اول، 6 عامل در تنش دوم و 5 عامل در سطح تنش سوم شناسایی شدند. برای ارزیابی رابطه بین صفات اندازه گیری شده و نشانگرهای مولکولی RAPD، آنالیز رگرسیون چندگانه گام به گام انجام شد و روابط معنی داری مشاهده شد. LT50 با 9 نشانگر همبستگی نشان داد. در نهایت با توجه به تست های انجام شده، خطوط 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 10 و 23 خطوط حساس و خطوط 11، 12، 13، 14، 15، 17، 18، 19، 21، 29، 31 و 27 به عنوان مقاوم شناخته شدند.

    کلیدواژگان: گندم دوروم، تنش یخ زدگی، نشانگر مولکولی، LT50
  • مجتبی کردرستمی*، علی اکبر قاسمی سلوکلوئی، مهدی رحیمی صفحات 57-69

    برنج (Oryza sativa L.) منبع اصلی تغذیه است. از آنجایی که تغییرات آب و هوایی و از دست دادن زمین های قابل کشت تلفات زیادی بر عرضه غذای جهان وارد می کند، پیشرفت های ژنتیکی در برنج برای کاهش شکاف عملکرد بسیار مهم است. ابتدا باید اطلاعات گسترده ای در مورد تنوع ژنتیکی Oryza spp. به دست آوریم. استخر ژنی، ارتباط بین آلل های متنوع ویژگی های حیاتی برنج، و بهره برداری سیستماتیک از تنوع ژنتیکی غنی با استفاده از رویکردهایی که از تخصص در روش های اصلاح برنج استفاده می کنند. تنوع ژنتیکی گسترده برنج را نمی توان با یک ژنوم نشان داد. برای تولید واریانت هایی که نسبت به شرایط نامطلوب آب و هوایی متحمل تر هستند، یک پروژه توالی یابی ژنوم برنج چند ملیتی در 28 می 2014 راه اندازی شد. ژن های مرتبط با تحمل به خشکی، مقاومت به بیماری و مقاومت به آفات در برنج را می توان با استفاده از اطلاعات ژنتیکی بالا شناسایی کرد. ژنومیک برنج با استفاده از منابع متنوع ژرم پلاسم و پروژه های توالی یابی ژنوم با کارایی بالا، پیشرفت زیادی در جهت بکارگیری پیشرفت های تحقیقاتی پایه برای درک صفات زراعی داشته است. انتظار می رود که توالی ژنومی گیاه برنج در نهایت آشکار شود و این پروژه کمکی ضروری برای درک ژنومیک سایر صفات مزرعه ای شود. لازم به یادآوری است که بسیاری از ژن های مهم در پروژه های توالی یابی قبلی وجود نداشته اند و بسیاری از ژن های مفید در جمعیت های بومی و سنتی وجود دارند که بدون تعیین توالی ژن قابل بازیابی نیستند.

    کلیدواژگان: تنوع ژنتیکی، ساختار ژنتیکی، پروژه ژنوم برنج 3K، واریانت ساختاری
  • زهرا مشیری، رحیم حداد*، حسین هنری صفحات 71-81
    Melioidosis یک بیماری مشترک بین انسان و حیوان است که توسط Burkholderia Pseudomallei ایجاد می شود. در حال حاضر هیچ واکسن موثری برای آن وجود ندارد. هدف از این تحقیق بیان ژن blf1 در گیاه تنباکو می باشد. با انتقال وکتور pBI121 به Agrobacterium tumefaciens، ژن blf1 به گیاه تنباکو منتقل شد و گیاه تراریخته کامل بدست آمد. از ریزنمونه گیاه تراریخته توسط Agrobacterium rhizogenes برای تهیه ریشه های مویین استفاده شد. وجود ژن blf1 در ریشه های مویین به دست آمده با روش PCR و وسترن بلات بررسی شد. میزان تولید آنتی ژن با روش الایزا اندازه گیری شد. نتایج آزمایش ساخت سازه ژن با درج blf1 در وکتور pBI121 حاوی ژن ctxB با استفاده از پرایمرهای عمومی با تکنیک PCR تایید شد. ریزنمونه تنباکو پس از تلقیح با Agrobacterium tumefaciens، روی محیط کشت MS حاوی هورمون های بنزیل آمینوپورین (BAP) و 1-نفتالین استیک اسید (1-NAA) قرار داده شد. پس از تشکیل کالوس و باززایی گیاهچه، نهال هایی با مریستم فعال جهت ریشه زایی به محیط بدون هورمون منتقل و بوته های تنباکوی تراریخته با ژن blf1 تولید و از طریق تست PCRصحت انتقال ژن تایید شد. با تهیه ریزنمونه ای از گیاهان تراریخته توسط آگروباکتریوم رایزوژنز، تلقیح و ریشه های مویین به دست آمد. در ریشه های مویین، ژن blf1 با استفاده از PCR و بیان آن با تکنیک وسترن بلات تایید شد. با استفاده از تکنیک الایزا، تولید آنتی ژن نوترکیب BLF1 در ریشه های مویین، 0.56 درصد پروتیین محلول کل تعیین گردید.
    کلیدواژگان: انتقال ژن، توتون، میلوئیدوزیس، همسانه سازی
|
  • Elyas Nezami, Ali Deljou * Pages 1-12
    Transcription factors are known as factors having the ability to simultaneously activate several genes in plant and animal genomes. Because of their significance in responding to environmental stresses like salinity, drought, temperature changes, etc., a group of these transcription factors known as DREB1/ CBF (Dehydration-Responsive Element Binding Protein 1/ C-repeat binding factor) gene family has been extensively studied in various plant species. In this research, considering the particular and well-stablished role of the genes of this family in cold stress in plants, Viola tricolor (wild pansy), as a cold resistant species, was chosen to identify this gene family. For this purpose, viola plants in the multi-leaf stage were gradually transferred to a -8 °C chamber and subjected to subfreezing treatment for 18 h. Using bioinformatics analysis based on NCBI database, the initial identification of the AP2/ ERF (APETALA2/ Ethylene-Responsive Factor) conserved region in the genes of the members of this family was carried out and the consensus sequence was used for primer design. The sequencing result revealed considerable sequence similarity in this region with genes found in other plant species. Thus, as predicted, this work established the presence of the DREB1 gene family in V. tricolor. The closest species to V. tricolor was also determined by drawing the phylogenetic tree based on the identified region. The gene expression pattern analysis revealed a significant increase in expression of this gene under cold stress conditions.
    Keywords: CBF, DREB1 gene family, Viola tricolor, Transcription factors, subfreezing stress, Gene expression, Phylogenetic tree
  • Mehdi Zahravi *, Safar Ali Safavi, Habibollah Ghazvini Pages 13-23

    Barley yellow rust is one of the important barley diseases in the world. However, the importance of this disease has recently increased in Iran. The main aim of the present study was to identify the sources of resistance to this disease in a collection of Iranian barley genotypes provided from the National Plant Gene Bank of Iran (NPGBI). For this purpose, a set of 128 accessions of the north and northwest regions of Iran were assessed in terms of resistance components such as disease severity, infection type and coefficient of infection under natural incidence of the disease in the field of Ardebil Research Station as a hotspot region for barley yellow rust during 2019-2022 cropping seasons. The results indicated a considerable genetic diversity among the tested genetic materials in response to this disease. A moderate correlation was observed between the evaluations of different years. The accessions were separated into five groups using cluster analysis, and the second group with 41 members with the lowest infection coefficient average was identified as the most resistant group. The results of this research showed the high capacity of the collection to identify sources of resistance to barley yellow rust disease. The identified resistant germplasm can be used in breeding programs for resistance to this disease.

    Keywords: Barley stripe rust, Germplasm, Resistance components, Virulence
  • Mohsen Modareskia, Behrouz Shiran *, Hamid Hatami Maleki, HamidReza Pouralibaba Pages 25-36

    Lentil (Lens culinaris) is the third most important grain legume in the world after chickpeas and peas. Ascochyta blight (AB) caused by Ascochyta lentis, is one of the most damaging diseases of this crop worldwide. In this study response of 169 lentil genotypes against AB was appraised in the greenhouse and field conditions based on randomized complete block design (RCBD). Field screening was carried out in the growing season of 2019-2020 at Shirvan-Chardavol Agricultural Research Station, Ilam province, Iran. Conidial suspension with concentration of 1×106 spore per mL was used for artificial infection in the greenhouse condition. Analysis of variance discovered significant differences among studied genotypes in response to the pathogen. There were no detected resistant genotypes among the studied lentil germplasm against AB in either environments. In the field condition, the majority of genotypes were identified as resistant while in the greenhouse condition most of the genotypes retained susceptible responses. Regarding AUDPC and disease severity characteristics, genotypes “G121”, “G132”, and “G139” were recognized as resistant in both field and greenhouse coditions. Classification of lentil genotypes by using Ward algorithm in both conditions resulted in 4 heterotic groups. The identified resistant genotypes can be useful in the breeding program of interested susceptible lentil genotypes by the backcross approach. Also, the identified heterotic groups can consider in parental selection for mapping QTLs related to resistance to the disease.

    Keywords: Ascochyta blight, Genetic variability, Lens culinaris, resistant genotype, susceptible genotype
  • Fatemeh Mohammadi Azar, Omid Sofalian *, Ali Asghari, Asghar Ebadi, Rahmatollah Karimizadeh Pages 37-56

    Cold tolerance in wheat is one of the most important factors effective in the field of winter damage in Iran. Freezing and laboratory tests were carried out in the greenhouse and plant breeding laboratory of Mohaghegh Ardabili University in 2018-20 to achieve the set goals. The plant materials used included 45 promising durum wheat lines. Durum wheat genotypes were planted in a randomized complete block design with three stress levels. The results of the variance analysis of LT50 showed a significant difference between the genotypes at the probability level of 1%. LT50 varied between -0.754 and -26.609 values. The survival percentage of plants decreased with increasing stress. In clustering based on the LT50, the genotypes were divided into 5 groups. The dendrogram obtained from the cluster analysis based on all the traits divided lines in the control level, -8 °C, -10 °C, and -12 °C into 8, 6, 9 and 7 different groups. Four factors were identified in the control level, 5 in the first stress, 6 in the second stress, and 5 in the third stress level. To evaluate the relationship between the measured traits and RAPD molecular markers, stepwise multiple regression analysis was performed and significant relationships were observed. LT50 showed a correlation with 9 markers. Finally, according to the tests conducted, lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, and 23 were recognized sensitive lines and lines 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 21, 29, 31 and 27 were recognized as resistant.

    Keywords: durum wheat, freezing stress, LT50, Molecular marker
  • Mojtaba Kordrostami *, AliAkbar Ghasemi-Soloklui, Mehdi Rahimi Pages 57-69

    For more than half of the world’s population, rice (Oryza sativa L.) is the primary source of nutrition. Rice production must expand by at least 25 percent by 2030 to feed the world’s ever-increasing population. As climate change and arable land loss take a tremendous toll on the world’s food supply, genetic advancements in rice would be crucial for alleviating the yield gap. We must first obtain extensive information on the genetic diversity of the Oryza spp. gene pool, the association between diverse alleles and critical rice characteristics, and the systematic exploitation of the rich genetic diversity using approaches that employ expertise in rice breeding procedures. The vast genetic diversity of rice cannot be represented by a single genome. To produce variants that are more tolerant to adverse weather conditions, a multi-national rice genome sequencing project was launched on May 28, 2014. Genes associated with drought tolerance, disease resistance, and pest resistance in rice could be identified using the above mentioned genetic information. Using diverse germplasm resources and high-throughput genome sequencing projects, rice genomics has made great progress toward applying basic research advances to understanding agronomic traits. It is important to remember that many important genes are missing from the previous sequencing projects, and many useful genes are present in native and traditional populations that cannot be retrieved without gene sequencing.

    Keywords: 3K rice genomes project, Genetic structure, Genetic Variation, Structural variants
  • Zahra Moshiri, Raheem Haddad *, Hossein Honari Pages 71-81
    Melioidosis is a common disease between human and animals caused by Burkholderia pseudomallei. There is currently no effective vaccine for it. The aim of this research was to express blf1 gene in tobacco plants. By transforming the pBI121 vector into Agrobacterium tumefaciens, the blf1 gene was transferred to the tobacco plants and the primary transgenic plants were obtained. The explants obtained from the transgenic plants were used to induce hairy roots. The presence of the blf1 gene was investigated in the obtained hairy roots by PCR and Western blot analysis. The titer of antigen production was measured by ELISA technique. The insertion of the blf1 gene construct into pBI121 vector containing the ctxB gene was confirmed by PCR. The tobacco explants inoculated with A. tumefaciens were cultured on the MS medium containing benzyl-aminopurine (BAP) and 1-naphthalene acetic acid (1 -NAA). After callus formation and seedling regeneration, the seedlings with active meristems were transferred onto the hormone-free medium for rooting and transgenic tobacco plants containing the blf1 gene were produced. By preparing an explant of transgenic plants by A. rhizogenes, inoculum and hairy roots were obtained. In hairy roots, the presence of blf1 gene was confirmed using PCR and its expression was confirmed by Western blotting. By using the ELISA technique, the titer of BLF1 antigen production in the total soluble protein of hairy roots was determined to be 0.56%.
    Keywords: Gene transfer, Tobacco, Melioidosis, Cloning