فهرست مطالب

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 40 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/16
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهربانو کاظمی الموتی، محمد مجدی*، قاسم حسینی سالکده، محمدرضا غفاری صفحات 1-14

    سن گندم با نام علمی Eurygaster integriceps یکی از آفات شناخته شده مزارع گندم در ایران و غرب آسیا است. نقش نوروپپتید ها در مراحل رشد و نمو حشرات منجر به ایجاد چشم انداز امیدوارکننده ای جهت تولید نسل جدیدی از حشره کش های زیستی مبتنی بر کاربرد اختصاصی شده است. نوروپپتیدهای حشرات به همراه گیرنده های اختصاصی آن ها یکی از متنوع ترین پروتیین هایی هستند که فعالیت های فیزیولوژیکی و رفتاری را در حشرات کنترل می کنند. آلاتواستاتین یکی از نوروپپتیدهای مهم در حشرات می باشد که با مهار هورمون جوانی، در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی نظیر تغذیه و متابولیسم در برخی از حشرات نقش دارد. در این مطالعه با استفاده از اطلاعات حاصل از ترانسکریپتوم حشره بالغ سن گندم، نوروپپتید ها و گیرنده های اختصاصی خانواده آلاتواستاتین در سن گندم مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز بیوانفورماتیکی و بررسی های فیلوژنتیکی داده ها منجر به شناسایی چهار نوروپپتید از خانواده آلاتواستاتین A، B و C و همچنین گیرنده های نوروپپتیدی آلاتواستاتین A و B شد. نتایج نشان داد که نوروپپتیدهای خانواده آلاتواستاتین شناسایی شده سن گندم در فرایندهای فیزیولوژیک متنوعی دخیل می باشند. با توجه به نقش مهم نوروپپتیدها در حشرات، این نوروپپتیدها می توانند امکان طراحی حشره کش های اختصاصی سازگار با محیط زیست به منظور مدیریت کنترل سن گندم را برای آینده فراهم آورند.

    کلیدواژگان: آلاتواستاتین، نوروپپتید، GPCR، RNA-seq
  • ساناز خلیفانی، رضا درویش زاده*، فریبا مرسلی آقاجری صفحات 15-40

    آفتابگردان (.Helianthus annuus L) یک محصول مهم دانه روغنی شناخته شده است که به دلیل روغن با کیفیت بالا و غنی از اسیدلینولییک در سراسر جهان کشت می شود. مطالعه حاضر مروری بر اثرات تنش شوری بر صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک، مکانیسم های مقاومت و روش های اصلاحی و زراعی برای مقابله با تنش شوری در آفتابگردان است. آفتابگردان به عنوان گیاه نیمه متحمل به شوری رتبه بندی می شود. اثرات منفی تنش شوری بر آفتابگردان شامل قهوه ای شدن نوک ریشه ها، کاهش رشد لپه ها و ریشه، سطح برگ، تجمع ماده خشک، عملکرد و میزان روغن دانه است. همچنین تنش شوری منجر به کاهش جذب CO2، سرعت تعرق، هدایت روزنه ای و ظرفیت فتوسنتزی در آفتابگردان می شود. از واکنش های مقاومت به تنش شوری در آفتابگردان می توان به تعدیل بیان ATPase های حساس به Oubain از طریق کلسیم، به تاخیر انداختن تخریب پروتیین های غشایی، افزایش سروتونین و ملاتونین، افزایش بیان نیتریک اکسید، افزایش S-nitrosylation پروتیین های سیتوزولی، افزایش محتوای پراکسید لیپید، فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز و فراوانی هم اکسیژناز-1 (HO-1) در سلول های اطراف کانال های ترشحی اشاره کرد. مهمترین رویکردهای اصلاح برای تحمل تنش شوری در آفتابگردان عبارتند از: شناسایی ژن های مقاوم به شوری HT089، HT175، HT185، HT215، HT216 و HT227، شناسایی گونه H. paradoxus به عنوان مقاوم ترین گونه، تولید لاین های HA429 و HA430 متحمل به شوری، انتقال ژن TaNHX2 گندم به آفتابگردان و شناسایی ژن های دخیل در تحمل به تنش شوری با فناوری توال یابی نسل جدید. نتایج این بررسی گسترده در دستیابی به یک برنامه جامع برای بهبود پایدار عملکرد و کیفیت روغن آفتابگردان تحت تنش شوری مهم خواهد بود.

    کلیدواژگان: آفتابگردان (.Helianthus annuus L)، تغییرات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی، رویکرد ای اصلاحی مقاومت، مقاومت به تنش شوری
  • هوشنگ گوهرچینی*، خدیجه باقری، محمدرضا زمانی صفحات 41-48

    گیاه سرخدار منبع اصلی تولید داروی تاکسول است. پاکلی تاکسول با نام تجاری تاکسول داروی اصلی در درمان سرطان های مختلف می باشد. بذر این گیاه دارای خواب طولانی و جوانه زنی سخت است و به علت تقاضای بالا و برداشت بی رویه در بعضی مناطق خطر انقراض این گیاه مهم وجود دارد. با توجه به این شرایط، استفاده از ابزارهای بیوتکنولوژی همچون کشت بافت و کشت جنین برای تولید نهال های تازه به منظور تکثیر و به کارگیری این گیاهان تازه در سایر مطالعات آزمایشگاهی ضروری است. در این پژوهش ابتدا در قالب یک طرح آزمایش کاملا تصادفی با 48 تیمار و سه تکرار مشخص شد که تیمار 21 روز نگهداری بذرها در آب و کشت آن ها روی محیط کشت ½ WPM تغییریافته بالاترین جوانه زنی را دارد. در گام بعدی برای کوتاه تر نمودن زمان جوانه زنی، جنین ها در محیط استریل جدا شدند و در آب مقطر دو بار استریل روی شیکر یخچال دار به مدت 5 روز در دمای 4 سانتی گراد نگهداری و سپس در دو محیط کشت WPM½ و ½MS کشت شدند. پس از تجزیه واریانس داده ها مشخص شد که اختلاف معنی داری بین تیمارها در سرعت جوانه زنی وجود ندارد پس می توان نتیجه گرفت با این روش می توان در مدت زمان کمتری به گیاهچه های جوان و تازه دست یافت.

    کلیدواژگان: تاکسول، سرخدار، کشت جنین، محیط کشت
  • رحمت الله کریمی زاده*، پیام پزشک پور، امیر میرزائی، محمد برزعلی، فرزاد آزاد شهرکی، پیمان شریفی صفحات 49-61
    به منظور دست یابی به ژنوتیپ های نخود کابلی پرمحصول تر از ارقام موجود که واجد صفات مناسبی چون عملکرد دانه، تعداد غلاف در بوته بیشتر، درشتی دانه، زودرسی و دیگر صفات زراعی موردنظر باشند، تعداد 16 ژنوتیپ پیشرفته نخود انتخابی از آزمایش های پیشرفته مقایسه عملکرد سال زراعی 95-1394 به همراه ارقام شاهد عادل و آزاد به مدت سه سال زراعی (98-1395) در مناطق گچساران، گنبد، خرم آباد و ایلام در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه مرتبه کشت شدند. تجزیه واریانس مرکب اثر معنی دار ژنوتیپ، محیط و برهمکنش ژنوتیپ در محیط را نشان داد. ازاین رو از روش بای پلات برای تجزیه برهمکنش ژنوتیپ × محیط استفاده شد. دو مولفه اصلی اول در مجموع 32/50 درصد (به ترتیب 12/26 و 2/24) از کل تغییرات برهمکنش ژنوتیپ در محیط را توجیه می کردند. نمای چندضلعی بای پلات نشان داد که ژنوتیپ های 18، 9، 17 و 16 با عملکرد بیشتر از متوسط و در نزدیکی مبدا بای پلات ژنوتیپ هایی با پایداری عمومی بالا بودند. همچنین ژنوتیپ های 5، 11 و 12 به بسیاری از محیط ها سازگاری نشان می دادند. نمای تستر متوسط بای پلات نیز نشان داد که ژنوتیپ های 12، 18 و 9 نزدیک ترین ژنوتیپ ها به محور ATC و در نتیجه پایدارترین آن ها بودند و متوسط عملکرد بالایی در محیط های مختلف داشتند. نمای ژنوتیپ ایده آل بای پلات نشان داد که ژنوتیپ های 5 و 12 در نزدیک ترین فاصله از مبدا بای پلات بهترین ژنوتیپ ها و ژنوتیپ های 1، 2 و 13 نامطلوب ترین ژنوتیپ ها از نظر پایداری و عملکرد دانه بودند. با توجه به نتایج به دست آمده ژنوتیپ های 5، 12، 9 و 16 به عنوان ژنوتیپ های امیدبخش و کاندیدای معرفی انتخاب شدند.
    کلیدواژگان: نخود، پایداری عملکرد، روش امی، بای پلات
  • آتنا ال کیان آبادی، هنگامه طاهری*، آیه سادات صدر صفحات 63-81
    گیاهان قادرند از طریق به خاطر سپردن تنش گرمای قبلی (پرایمینگ)، نسبت به تنش های کشنده بعدی (برگشتی) تحمل گرمایی بدست آورند. اثر پرایمینگ که برای ساعت ها، روزها یا حتی نسل ها پس از تنش گرمایی برگشتی حفظ می شود، حافظه تنش گرمایی نامیده می شود. هدف از این مطالعه شناسایی ژن های کلیدی موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی است. در این مطالعه، داده های ریزآرایه پروفایل بیانی نمونه های آرابیدوپسیس از بانک داده های (Gene expression omnibus) GEO جمع آوری و ژن هایی با بیان افتراقی بر مبنای فعالیت بیشتر رونویسی شان تحت تنش برگشتی نسبت به تنش اول (مقایسه تیماری P+T/P) و همچنین القاء بیان پایدار تا 52 ساعت پس از فراغت از تنش (فاز حافظه) شناسایی شدند. سپس ژن های شناسایی شده به وسیله ابزارهای بیوانفورماتیک جهت دسته بندی هستی شناسی (Gene Ontology) و شبکه های برهم کنش پروتیینی (Protein-protein interaction networks) مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی هستی شناسی عبارت ها نشان داد که ژن هایی با بیان افزایشی عمدتا با پاسخ سلولی و خوگیری به گرما و تاخوردگی پروتیین مرتبط بودند. از طریق خوشه بندی شبکه برهم کنش پروتیینی در عبارت مربوط به "پاسخ به گرما "در مقایسه تیماری P+T/P، تعدادی از ژن های کلیدی موثر در استقرار حافظه تنش گرما نظیر HSP70T-2،HSP90 ، HSP60، AR192، HSP70، BIP2، J2، CLPB4، HOP3، HSP101، HSFA3، ROF1، HSFA2، HSP70B، CLPB3، MBF1C، FES1A شناسایی شدند. همچنین بر اساس تداوم بیان افتراقی ژن ها تا 52 ساعت پس از فراغت از تنش اول (فاز پرایمینگ) مشخص شد ژن هایی که در پایداری حافظه تنش گرما دخیل هستند عمدتا متعلق به اعضای خانواده پروتیین های شوک گرمایی کوچک (sHSPs) نظیر HSP17.6، HSP21، HSP17.6II، HAS32، HSP17.4، HSP18.2 و HSP22 بودند. علاوه بر این، در بررسی مسیرهای زیستی از طریق پایگاهKEGG (دانشنامه ژن ها و ژنوم های کیوتو) مشخص شد که ژن های حافظه تنش گرما عمدتا در مسیرهای پردازش پروتیین در شبکه اندوپلاسمی و فسفریلاسیون اکسیداتیو نقش داشتند. همچنین بررسی عناصر تنظیمی سیس در ناحیه پروموتری ژن های حافظه تنش نشان داد که خانواده فاکتورهای رونویسی bZIP، AP2;B3;RAV، MYB/SANT، HD-ZIP و GATA; tify دارای بیشترین جایگاه اتصال در ناحیه بالادست ژن های مذکور بودند. در مجموع این یافته ها اطلاعات مفیدی در خصوص آنالیز عملکردی و تنظیمی ژن های موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی و برهم کنش شبکه های پروتیینی آن ها ارایه داد که می توان از آنها در راستای بهبود ظرفیت تحمل گیاه تحت تنش شدید گرما استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آرابیدوپسیس، پرایمینگ دمایی، ریز آرایه، شبکه برهم کنش پروتئینی، حافظه تنش گرمایی
  • معروف خلیلی*، محمد حسو محمد، حمزه حمزه صفحات 83-99
    با هدف اثر سطوح مختلف ملاتونین بر خصوصیات بیوشیمیایی و مقدار بیان ژن های مرتبط با فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان در گندم نان، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. سطوح آبیاری نرمال ((FC= 80 درصد)، تنش ملایم (FC= 60 درصد) و تنش شدید (FC= 40 درصد) به کرت های اصلی و محلول پاشی ملاتونین (صفر ، 50، 100، 150 و 200 μM) به کرت های فرعی اختصاص یافتند. نتایج نشان داد با تشدید تنش کم آبی بر محتوی فلانویید و مقدار فعالیت آنزیم آسکروبات پراکسیداز افزوده شد و سطح μM 100 ملاتونین بالاترین محتوی فلانویید، مقدار فعالیت آنزیم آسکروبات پراکسیداز را به خود اختصاص داد. مقایسه میانگین تیمارهای برهمکنش نشان داد بالاترین محتوی پرولین، فنل، سوپر اکسید دیسموتاز و کاتالاز به تیمار محلول پاشی μM 100 ملاتونین تحت شرایط تنش شدید کم آبی اختصاص یافت. همچنین کمترین مقدار مالون دی آلدهید برای تیمار محلول پاشی μM50 ملاتونین تحت شرایط آبیاری نرمال مشاهده شد. بالاترین محتوی کلروفیل a، کلروفیل b، کارتنویید و عملکرد دانه در تیمار محلول پاشی 100 میکرومولار ملاتونین و شرایط آبیاری نرمال ثبت شد. در این بررسی حداکثر بیان ژن های سوپر اکسید دیسموتاز، آسکروبات پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز در تیمار محلول پاشی سطوح 100 و 150 μM ملاتونین تحت شرایط تنش شدید اختصاص یافت. محلول پاشی ملاتونین به خصوص سطح μM 100 توانست با بهبود خصوصیات بیوشیمیایی و آنتی اکسیدانی اثر تنش کم آبی را بر عملکرد دانه تعدیل نماید.
    کلیدواژگان: آنتی اکسیدان، بیان ژن، کم آبی، گندم، ملاتونین
  • عباس سعیدی*، زهره حاجی برات، محمدرضا غفاری، مهرشاد زین العابدینی صفحات 101-109

    نیتروژن یکی از مهمترین اجزای بیومولکول ها، آمینواسیدها، نوکلیوتیدها، پروتیین ها، کلروفیل و بسیاری از هورمون های گیاهی است که اجزای ضروری و موردنیاز برای رشد و تکوین گیاه می باشد. در شرایط کمبود نیتروژن پاسخ های بسیار متفاوتی در فنوتیپ گیاهان نمایان می شود. از جمله این تغییرات می توان به کاهش عملکرد، کلروز برگ، رشد گیاه و تشکیل ساختار ریشه و غیره اشاره نمود. در دهه گذشته، برای افزایش میزان بیومس و در نتیجه عملکرد گیاهان استفاده وسیعی از نیتروژن مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این مطالعه، آنالیز بیان هفت ژن نیترات ترنسپورتر (NRT2) در پاسخ به تنش کمبود نیتروژن در 4 و 7 روز بعد از اعمال این تنش در گیاه آرابیدوپسیس بررسی شد. آنالیز بیان ژن هایNRT2.3 و NRT2.4 افزایش بیان در 7 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن را نشان دادند. اما تمامی ژن ها در 4 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن افزایش بیان معنی داری نشان ندادند. ژن NRT2.4 در مقایسه با سایر ژن ها هم 4 و هم 7 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن افزایش معنی داری نشان داد. در مجموع، نتایج ما نشان داد که افزایش بیان نیترات ترنسپورتر در برگ به جذب نیتروژن برای رشد گیاه و تجمع نیتروژن در پاسخ به تنش کمبود نیتروژن طولانی مدت کمک می کند. این یافته ها ممکن است باعث درک بهتر مکانیسم تحمل کم نیتروژن و در نتیجه افزایش دیگر ارقام با تنش کمبود نیتروژن شود.

    کلیدواژگان: کمبود نیتروژن، ترنسپورترهای نیترات، آرابیدوپسیس، بیان ژن
|
  • Mehrbanno Kazemi Alamuti, Mohammad Majdi *, Ghasem Hosseini Salekdeh, MohammadReza Ghaffari Pages 1-14

    Eurygaster integriceps is one of the known pests of wheat fields in Iran and West Asia. The role of neuropeptides in the stages of insect’s growth has led to a promising perspective for the production of a new generation of bio-insecticides based specific application. Insect’s neuropeptides along with their specific receptors are one of the most diverse proteins that control physiological and behavioral activities in insects. Allatostatin is one of the important neuropeptides in insects which, by inhibiting the youth hormone, plays a role in regulating physiological processes such as feed and metabolism in some insects. In this study, using the information obtained from adult Eurygaster integriceps transcriptome, neuropeptides and specific receptors of the allatostatin family were investigated. Bioinformatics and phylogenetic studies of the data led to identify four neuropeptides A, B and C allatostatin family, as well as the neuropeptide receptors of A and B allatostatin. The results showed that the neuropeptides of the allatostatin family identified in Eurygaster integriceps are involved in various physiological processes. Considering the important role of neuropeptides in insects, these neuropeptides can be used to design specific insecticides compatible with the environment for managing control Eurygaster integriceps in future.

    Keywords: Allatostatin, GPCR, Neuropeptide, RNA-seq
  • Sanaz Khalifani, Reza Darvishzadeh *, Fariba Morsali Aghajari Pages 15-40

    Sunflower (Helianthus annuus L.) is an important oilseed crop that is cultivated worldwide because of its high-quality oil and be rich in linoleic acid. The present study is a review of the effects of salinity on morphological and physiological traits, resistance mechanisms, breeding, and agronomic methods to deal with salinity tolerance in sunflower. Sunflower is classified as semi-tolerant species. The negative effects of salt stress on sunflower include browning of root tips, reduction of cotyledons and root proliferation, leaf surface, accumulation of dry matter, yield, and seed oil content. Salt stress also leads to decrease in CO2 absorption, transpiration rate and stomatal conductance, and photosynthetic capacity in sunflower. The resistance reactions to salinity stress in sunflower include: modulating the expression of oubain-sensitive ATPases through calcium, delaying the degradation of membrane proteins of oil bodies, increase serotonin and melatonin, increase the expression of nitric oxide, increase S-nitrosylation of cytosolic proteins, increased content of lipid peroxide, activity of glutathione peroxidase, and the abundance of heme oxygenase-1 (HO-1) in the cells around the secretory channels . Among the important breeding approaches to cope salinity stress in sunflower are the identification of HT089, HT175, HT185, HT215, HT216, and HT227 salinity resistance genes, the identification of H. paradoxus as the most salinity resistant species, the production of HA429 and HA430 lines tolerant to salinity, the transfer of the TaNHX2 gene from wheat to sunflower that improved its salinity tolerance and the identification of genes involved in salinity stress in sunflower by next generation sequencing technology. The results of this extensive study will be important in achieving a comprehensive plan for sustainable improvement of yield and quality of sunflower oil under salt stress conditions.

    Keywords: Morphological, Physiological mechanism, Resistance improvement approach, Resistance to salinity stress, Sunflower (Helianthus annuus L.)
  • Hooshang Goharchini *, Khadijeh Bagheri, MohammadReza Zamani Pages 41-48

    Yew plant is the main source of Taxol drug production. Paclitaxol with the brand name Taxol is the main drug in the treatment of various cancers. This plant has a long dormancy and difficult germination and due to the, high demand and indiscriminate harvesting in some areas, there is a risk of extinction of this very important plant. According to these conditions, it is necessary to use the biotechnology tools such as tissue culture and embryo culture to produce new seedlings for propagation and use them in other laboratory studies. In this research, first in the form of a completely randomized experiment design with 48 treatments and three repetitions, it was determined that the treatment of 21 days of keeping the seeds in water and growing them on ½ WPM. cultivation environments have the highest germination. In the next step, in order to shorten the germination time, the embryos were isolated in a sterile environment kept in sterile double distilled water on a refrigerated shaker for 5 days at a temperature of 4°C and cultured in two cultivation environments ½ WPM and ½ MS Variance analysis revealed that there is no significant difference between treatments in germination speed, so it can be concluded that young and fresh seedlings can be obtained in less time with this method.

    Keywords: Culture medium, Embryo culture, Taxol, Yew
  • Rahmatollah Karimizadeh *, Payam Pezeshkpour, Amir Mirzaee, Mohammad Barzali, Farzad Azad Shareki, Peyman Azad Sharaki Pages 49-61
    In order to achieve more high- yielding chickpea genotypes than the existing cultivars that have suitable traits such as seed yield, more number of pods per plant, coarseness of seeds , early maturity and other desired agricultural traits, 16 advanced chickpea genotypes selected from advanced tests comparing crop year yield 2015-2016 along with Adel and Azad witness figures for three crop years (2016-2019) in Gachsaran, Gonbad, Khoramabad and Ilam were planted in the form of a completerandomized block design with three replications. Composite variance analysis showed a significant effect of genotype, environment and genotype interaction in the environment (GEI)., Therefore, Biplot method was used to analyze the genotype × environment interaction. The first two principal components explained 32/50 percent (26.12 and 24.2%, respectively) of the total GEI changes. The polygon view of Biplot showed that genotypes 18, 9, 17 and 16 with higher than average performance and near the origin of Bioplate were genotypes with high general stablity. Also genotypes 5, 12 and 11 showed adaptation to many environments. The average tester view of Biplot also showed that genotypes 12, 18 and 9 were the closest genotypes to the ATC axis and therefore the most stable and also had high average yield in different environments. The ideal genotype view of Biplot showed that genotypes 5 and 12 at the closest distance from the Biplot origin were the best genotypes and genotypes 1, 2 and 13 were the most unfavorable genotypes in terms of seed stability and yield.According to the results, genotypes 5, 9, 12 and 16 were selected as promising genotypes and candidates for introduction.
    Keywords: Chickpea, Yield Stability, AMMI, Biplot
  • Atena Alkian Abadi, Hengameh Taheri *, Ayeh Sadat Sadr Pages 63-81
    Plants are able to acquire thermotolerance to the subsequent lethal stress through memorizing previous heat stress (HS) (Priming). A priming effect that can be sustained for several hours, days, or even generations after reverse heat stress, is called heat stress memory. The aim of this study was to identify effective key genes in establishing and maintaining heat stess memory. To achieve this, microarray data of the expression profile of Arabidopsis samples were retrieved from the GEO (Gene expression omnibus) database and differentially expressed genes (DEGs) were identified based on their higher transcriptional activation following recurring stress (in P+T/P treatment comparison) and their sustained induction even 52 hours after stress relief (during memory phase).The identified genes were further analyzed by bioinformatics tools for gene ontology (GO) classification and protein-protein interaction (PPI) networks. GO terms analysis disclosed that the up-regulated DEGs were mainly associated with cellular response to heat, heat acclimation and protein folding. By clustering of PPI networks in the term related to response to heat (in P+T/P treatment comparison), several candidate genes involved in thermomemory were identified including HSP70T-2, HSP91, AR192, HSP60, HSP70, BIP2, J2, CLPB4, HOP3, HSP101, ROF1, HSFA3, HSFA2, HSP70B, CLPB3, FES1A, MBF1C. Also, based on the sustained differential expression of genes even 52 hours after the priming phase, it was determined that genes responsible for maintaining heat stress memory were mainly members of the small heat shock protein family (sHSPs) such as HSP17.6, HSP21, HSP17.6II, HAS32, HSP17.4, HSP18.2 and HSP22. KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genome) pathway analysis revealed that the HS memory genes were mainly involved in protein processing in the endoplasmic reticulum (ER) and oxidative phosphorylation. Furthermore, the analysis of cis-regulatory elements in the promoter regions of the thermomemory genes revealed that the transcription factors families of bZIP, AP2;B3;RAV, MYB/SANT, HD-ZIP and GATA; tify had the highest binding sites in their upstream regions. In summary, these findings provide useful information about functional and regulatory analysis of genes involved in the establishment and maintenance of heat stress memory, as well as their protein network interactions. This information can be used to improve the heat tolerance capacity of plants under extreme heat stress.
    Keywords: Arabidopsis, Heat stress memory, Microarray, Protein interaction network, Thermopriming
  • Marouf Khalili *, Mohammad Hasso Mohammad, Hamze Hamze Pages 83-99
    To study the effect of different levels of melatonin on the biochemical properties and the amount of expression of genes related to the activity of antioxidant enzymes in bread wheat, a split plot experiment was conducted based on a randomized complete Triticum aestivum block design. Irrigation levels (normal (FC = 80%)), mild stress (FC = 60%), and severe stress (FC = 40%)) were allocated to the main plots and melatonin foliar spray (zero, 50, 100, 150, and 200 μM) were assigned to subplots. The results showed that the flavonoid content and ascorbate peroxidase enzyme activity increased with the intensification of dehydration stress. The level of 100 µM melatonin had the highest flavonoid content, ascorbate peroxidase enzyme activity. The mean comparison interaction treatments showed that the highest content of proline, phenol, superoxide dismutase and catalase was assigned to the 100 µM melatonin foliar spray under conditions of extreme stress of dehydration. Also, the lowest amount of malondialdehyde was observed for the 50 μM melatonin foliar treatment under normal irrigation conditions. The highest content of chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid and grain yield were recorded in the treatment of foliar spray of 100 μM melatonin and normal irrigation conditions. In this investigation, the maximum expression of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, polyphenol oxidase and catalase genes were determined in the foliar spray of 100 and 150 μM melatonin levels under conditions of extreme stress. . The foliar spray of melatonin, especially at the level of 100 μM, could moderate the effect dehydration stress on grain yield by improving biochemical and antioxidant properties.
    Keywords: antioxidant, Gene expression, melatonin, water deficit, Wheat
  • Abbas Saidi *, Zohreh Hajibarat, MohammadReza Ghaffari, Mehrshad Zeinalabedini Pages 101-109

    Nitrogen is one of the most important components of biomolecules, amino acids, nucleotides, proteins, chlorophyll, and many plant hormones, which are essential and necessary for plant growth and development. In the condition of nitrogen deficiency very different responses such as yield reduction, leaf chlorosis, plant growth and root structure formation appears in phenotypes of plants. In the last decade, to increase the amount of biomass and as a result the yield of plants, a wide use of nitrogen has attracted the attention of researchers. In this study, the expression analysis of seven nitrate transporter genes (NRT2) was investigated in Arabidopsis in response to nitrogen deficiency stress at 4 and 7 days after this stress. The expression analysis of NRT2.3 and NRT2.4 genes showed increased expression at 7 days after applying nitrogen deficiency stress. But all the genes did not show a significant increase in expression at 4 days after N stress application. NRT2.4 gene showed a significant increase in 4 and 7 days after applying nitrogen stress compared to other genes. Overall, our results showed that increased nitrate transporter gene expression in leaves contributes to nitrogen uptake for plant growth and nitrogen accumulation in response to long-term low nitrogen stress. These findings can lead to a better understanding of the mechanism of low nitrogen tolerance and therefore the increase of other cultivars with nitrogen deficiency stresses.

    Keywords: Low nitrogen, Nitrate transporter, Arabidopsis, Gene expression