فهرست مطالب

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 42 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عباس سعیدی*، زهرا حاجی برات، احمد موسی پور گرجی، رحیم احمدوند صفحات 1-15
    عملکرد سیب زمینی به عنوان یکی از منابع مهم در تامین مواد اولیه غذایی و صنعتی در ایران و جهان، تحت تاثیر پاتوژن های مختلف می باشد. از بین این پاتوژن ها، PVY،PVX و نماتد جزء اصلی ترین عوامل کاهش عملکرد هستند. مکانیسم مولکولی زمینه ساز مقاومت بیماری در سیب زمینی تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است. در این مطالعه، آنالیز پروفایل های بیان ژن از مجموعه داده های GEO سه آلودگی پاتوژن در سیب زمینی انجام شد و صفات مورفولوژیکی تحت چهار تنش مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 501 ژن مشترک با بیان متفاوت (DEGs) در دو آزمایش بر روی سیب زمینی بررسی شد. تجزیه و تحلیل غنی سازی عملکردی نشان داد کهDEGs بیش تر در چرخه نیتروژن و متابولیکی اولیه، اتصال GTP و اتصال GTPase نقش دارند که پس از تلقیح با پاتوژن های مختلف به طور مداوم تنظیم می شوند. بر اساس آنالیز صفات مورفولوژی تحت چهار تنش، PVY و برهم کنش PVX/PVY اختلاف معنی داری را با سایر تنش ها (PVX و نماتد) بر روی این صفات بر جای گذاشت. از داده های ریزآرایه مربوط به سیب زمینی استخراج شده از پایگاه داده GEO برای تجزیه و تحلیل شبکه هم بیان ژن وزن دار (WGCNA) استفاده شد. بر اساس نتایج شبکه 2 گروه (ماژول) ژنی به دست آمد که پروفایل بیان آن ها در پاسخ به چهار تنش فوق الذکر همبستگی بالایی با یک دیگر داشتند. نتایج این آزمایش بینش ارزشمندی را در مورد مسیرها و ژن های تحت تاثیر ویروس های PVY، PVX، PVX/PVY و نماتد سیب زمینی ارایه می دهد که ممکن است شناسایی ژن های مقاومت به بیماری های متعدد در سیب زمینی را تسهیل کند.
    کلیدواژگان: پاتوژن، شبکه هم بیانی، کاندید، ماژول، ویروس
  • فاطمه باوندپوری*، عزت الله فرشادفر، کیانوش چقامیرزا، محسن فرشادفر، محمدرضا بی همتا صفحات 17-35

    واکنش 25 ژنوتیپ گندم به القای کالوس در مرحله جنین بالغ و ارتباط صفات حاصل از کشت بافت با صفات زراعی بررسی شد. آزمایش مزرعه ای در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار، در شرایط دیم و آبیاری در دانشگاه رازی اجرا شد. در مرحله القای کالوس جنین های بالغ 25 ژنوتیپ گندم نان از یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی شامل دو فاکتور، ژنوتیپ در 25 سطح و هورمون 2, 4-D در 3 سطح 1، 2 و 3 میلی گرم در لیتر و کینیتین 2/0 میلی گرم در لیتر در شش تکرار استفاده شد. تجزیه واریانس در شرایط کشت بافت نشان داد که بین ژنوتیپ ها از نظر تمامی صفات بررسی شده به جز درصد محتوی آب نسبی کالوس اختلاف معنی داری وجود دارد. تجزیه خوشه ای در شرایط آزمایشگاهی و مزرعه ای نشان داد که، ژنوتیپ های شماره 15 (WC-47638)، 6 (WC-4840)، 13 (WC-5001)، 18 (WC-47569) و رقم پیشتاز به طور مشترک در هر دو شرایط برتر بودند، که بالاترین مقادیر قطر کالوس، وزن تر کالوس، سرعت رشد کالوس، عملکرد دانه، عملکرد چف، طول اکستراژن، وزن دانه در سنبله، نسبت پدانکل به ارتفاع، شاخص برداشت، دوره پر شدن دانه، سرعت رشد رویشی و سرعت پر شدن دانه را به خود اختصاص دادند. بر اساس تجزیه علیت در شرایط آبیاری، به ترتیب صفات وزن هزار دانه، تعداد دانه در سنبله، سرعت رشد رویشی، طول سایر میانگره ها، تعداد سنبله در متر مربع، وزن دانه در سنبله و روز تا سنبله دهی بیشترین اثر مستقیم را بر صفات کشت بافت دارند. همچنین، بر طبق تابع کانونیک اول برای صفات کشت بافت (V1) و صفات زراعی (W1) در شرایط دیم، گیاهان با مقادیر بالاتر عملکرد دانه، قطر کالوس بیشتر و با وزن هزار دانه بالاتر سرعت رشد کالوس بالاتر و در شرایط آبیاری، گیاهان با عملکرد بالای دانه و وزن دانه در سنبله، سرعت رشد کالوس بیشتری دارند. براساس نتایج بدست آمده صفات بررسی شده معیارهای مناسبی برای گزینش ارقام در شرایط این ویوو و این ویترو هستند.

    کلیدواژگان: تجزیه مسیر، کشت بافت، همبستگی کانونی، Triticum aestivum L
  • حمیده خلج، نسیم زرین پنجه*، مجتبی عسکری زاده، هادی کلانتری خلیل آباد، جواد شقاقی صفحات 37-47
    به منظور بررسی اثر تنش شوری بر خصوصیات رشدی و فیتوشیمیایی در کشت درون شیشه ای گیاه قره داغ (Nitraria schoberi) آزمایشی در قالب طرح فاکتوریل با پایه کاملا تصادفی انجام شد. تیمارها شامل غلظت های مختلف کلرید سدیم (0، 50 و 100 میلی مولار) و سولفات سدیم (0، 10 و 20میلی مولار) بود. ابتدا بذر ها در شرایط درون شیشه ای جوانه دار شدند و سپس قسمت های برگ های کوتیلدونی به همراه هیپوکوتیل بذرهای جوانه زده به عنوان ریزنمونه در محیط کشت MS به همراه 2 میلی گرم در لیتر BAP ، 5/0 میلی گرم در لیتر IBA و تیمارهای ذکر شده قرار گرفتند. ریزنمونه های آماده شده در اتاق رشد درشرایط 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی دمای 2±25 قرار داده شدند. پس از 4 هفته طول ساقه، تعداد برگ و میزان فنل و فلاونویید کل اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که سطوح مختلف نمک بر شاخص های رشدی گیاهچه ها چون طول ساقه و تعداد برگ ها و همینطور بر میزان فنل و فلاونویید کل موجود در بافت برگ ها تاثیر معنی داری (در سطح 99 درصد) دارد. بر اساس مقایسات میانگین بیشترین طول ساقه (3/4 سانتی متر) و تعداد برگ (5/5) مربوط به محیط کشت فاقد نمک و بیشترین میزان فنل کل (37/35 میلی گرم در گرم) و فلاونویید کل (6/24 میلی گرم در گرم) مربوط به محیط کشت حاوی 50 میلی مولار کلرید سدیم به همراه 10 میلی مولار سولفات سدیم بوده است.
    کلیدواژگان: سولفات سدیم، فلاونویید کل، فنل کل، کلرید سدیم، قرهداغ(Nitraria schoberi)
  • سید محسن سهرابی*، علی اکبرآبادی، کامران سمیعی، آناهیتا پنجی صفحات 49-61

    گوجه فرنگی با نام علمی Solanum lycopersicum گیاهی یک ساله، خودگشن و دیپلویید متعلق به خانواده سیب زمینی (Solanaceae) است. گونه های مختلف گوجه فرنگی بخش مهمی از رژیم غذایی مردم جهان را تشکیل می دهد. بیماری های باکتریایی یکی از مهم ترین عوامل محدودکننده تولید گوجه فرنگی در سطح جهان هستند. در این پژوهش با استفاده از آنالیز داده های ترنسکریپتومی (RNA-seq) و به دنبال آن آنالیز شبکه های ژنی، ژن های کلیدی پاسخ به بیماری های باکتریایی در گوجه فرنگی شناسایی و خصوصیات مختلف آنها بررسی شد. نتایج تجزیه و تحلیل تغییرات بیان ترنسکریپتوم گیاه گوجه فرنگی نشان داد که پاتوژن های باکتریایی دارای اثر متفاوتی بر ترنسکریپتوم این گیاه هستند. بررسی بیشتر تغییرات ترنسکریپتومی نشان داد که تعداد 913 مورد ژن با بیان متفاوت وجود دارد که بین تیمارهای باکتریایی مختلف مشترک هستند. آنالیز شبکه، پنج ژن کلیدی به نام های پروتیین بزرگ متصل شونده به نوکلیوتید گوانین، پروتیین کیناز فعال شده با میتوژن 5، پروتیین کیناز فعال شده با میتوژن 7، پروتیین شوک حرارتی 90 کیلودالتونی بتا و پروتیین برهم کنش کننده با hop را مشخص کرد. آنالیز پروموتر در ناحیه ی بالادست ژن های کلیدی نشان داد که همه آنها دارای عناصر تنظیمی پاسخ به تنش های زیستی (w-box، WRE3 و WUN-motif) در ناحیه پروموتری خود هستند و نقش مهمی در پاسخ به تنش های زیستی ایفا می کنند. پس از بررسی های بیشتر روی ژن های کلیدی شناسایی شده در این پژوهش، می توان از آنها در برنامه های اصلاحی کلاسیک و یا در تولید گیاهان تراریخته مقاوم به بیماری بهره برد.

    کلیدواژگان: اصلاح نباتات، بیماری های گیاهی، ترنسکریپتوم، تنش های محیطی، گیاهان مقاوم به بیماری
  • زینب چقاکبودی*، مهدی کاکایی، علیرضا زبرجدی، دانیال کهریزی صفحات 63-77
    کلزا یکی از مهمترین گیاهان روغنی در جهان است که به دلیل اهمیت واردات روغن توسعه ی کشت آن مورد توجه قرار گرفته است. این تحقیق به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر ژنوتیپ های کلزا در شرایط کشت بافت و مزرعه و نیز شناسایی ژنوتیپ های پایدار در مزرعه اجرا گردید. در شرایط آزمایشگاه، واکنش 14 ژنوتیپ مختلف کلزا به القاء کالوس حاصل از کشت هیپوکوتیل و ارزیابی تحمل به خشکی ژنوتیپ ها با استفاده از پلی اتیلن گلیکول 6000 در پنج سطح شامل صفر (بعنوان شاهد)، 10%، 20% ،30%، و 40% در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار بررسی شد. صفات مورد ارزیابی شامل سرعت رشد نسبی، سرعت رشد، محتوای آب نسبی و محتوای پرولین کالوس بود. در بخش مزرعه، ژنوتیپ ها در چهار محیط (دو سال متوالی 87-1386 در شرایط دیم و آبیاری) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج کشت کالوس نشان داد که صفات مورد ارزیابی به غیر از محتوای پرولین کالوس با افزایش سطح تنش کاهش یافتند. در شرایط آزمایشگاه ژنوتیپ شماره ی هفت (Dante) به عنوان ژنوتیپ برتر معرفی گردید. نتایج حاصل از تجزیه ی AMMI حاکی از معنادار بودن اثرات افزایشی ژنوتیپ و محیط و اثر ضربی ژنوتیپ × محیط بود. نتایج اثرات افزایشی تجمعی (تجزیه واریانس) و اثرات متقابل ضربی (تجزیه به اجزای اصلی) نشان داد که دو مولفه ی اول 02/53 و 65/33 درصد از واریانس اثر متقابل را برای عملکرد روغن تبیین کردند. ژنوتیپ های Dante و SLM-046 بعنوان ژنوتیپ های پایدار معرفی گردیدند.
    کلیدواژگان: القاء کالوس، بای پلات، تنش خشکی، سرعت رشد کالوس، کلزا
  • شیما جمالی راد، محمدرضا عظیمی*، نیر اعظم خوش خلق سیما، محمدرضا غفاری صفحات 79-89

    Suaeda salsa یک شبه هالوفیت یکساله با ارزش غذایی و تحمل شوری بالا بوده که به عنوان یک گیاه روغنی، دارویی و خوراکی بسیار حایز اهمیت می باشد. در حال حاضر مطالعات محدودی در زمینه بررسی تنوع متابولیکی در گیاه S. salsa وجود دارد. در این مطالعه برای درک شاخص تحمل به شوری با استفاده از بررسی تنوع متابولیکی پروفایل اسیدهای آمینه در گیاه S. salsa در غلظت های 0، 200 و 800 میلی مولار NaCl مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بررسی فیزیولوژیک نشان داد، شوری به صورت معنی داری، محتوای سدیم (Na+) را در اندام های هوایی گیاه تحت تاثیر قرار می دهد، به طوریکه میزان آن در اندام های هوایی گیاه S. salsa در مقایسه با شاهد افزایش معنی داری نشان داد. علاوه بر این تجزیه به مولفه های اصلی نتایج نشان داد که تفاوت در تنوع متابولیکی قادر است 96 درصد از تغییرات فنوتیپی در گیاه S. salsa را تحت شوری توجیه نماید. مقایسه پروفایل اسیدهای آمینه در سطوح مختلف شوری نشان داد پرولین، متیونین، سترولین و لیزین بیشترین تجمع را تحت تنش 800 میلی مولار دارا می باشند. با توجه به نقش مهم این اسیدهای آمینه در کنترل تنش شوری مطالعات بیشتر برای کشف مکانیزم های سازگاری تحمل به شوری در گیاه S. salsa ضروری است.

    کلیدواژگان: پروفایل اسیدهای آمینه، تنش شوری، Suaeda salsa
|
  • Abbas Saidi *, Zahra Hajibrat, Ahmad Mosuapour Gorji, Rahim Ahmadvand Pages 1-15
    Potato is one of the most important sources in the supply of food and industrial raw materials not only in Iran but also in the world which its yield is affected by various pathogens. Among these pathogens, PVY, PVX and nematode are the main factors of yield reduction. The molecular mechanism underlying disease resistance in potato remains largely unknown. In this study, analysis of gene expression profiles from the GEO data of three pathogen infections in potato was performed and morphological traits under four stresses were investigated. For this purpose, 501 common genes with different expression (DEGs) were studied in two experiments. Functional enrichment analysis showed that DEGs are more involved in nitrogen and primary metabolic cycle, GTP binding and GTPase binding, which are continuously up-regulated after inoculation with different pathogens. Based on the analysis of morphological traits under four stresses, PVY and PVX/PVY interaction left a significant difference with other stresses (PVX and nematode) on these traits. Potato microarray data extracted from GEO database were used for weighted gene co-expression network analysis (WGCNA). Based on the results of the network, 2 groups (modules) of genes were obtained whose expression profiles were highly correlated with each other in response to the above-mentioned four stresses. The results of this experiment provide valuable insight into the pathways and genes affected by PVY, PVX, PVX/PVY and potato nematode viruses, which may facilitate to identify genes resistant to many diseases in potato.
    Keywords: pathogen, WGCNA, Candidate, Module, virus
  • Fatemeh Bavandpouri *, Ezatollah Farshadfar, Kianoosh Chegamirza, Mohsen Farshadfar, Mohammadreza Bihamta Pages 17-35

    This study was aimed to investigate the reaction of wheat different genotypes to callus induction in the mature embryo stage and the relationship between the traits obtained from the tissue culture and the agronomic traits. A field experiment was conducted in the form of randomized complete block design with three replications under rainfed and irrigated conditions in Razi University. In the callus induction stage, mature embryos of 25 bread wheat genotypes from a factorial experiment in the form of a completely randomized basic design including two factors, genotype at 25 levels and 2, 4-D hormone at 3 levels of 1, 2 and 3 mg/L and kinetin 0.2 mg/L was used in six replications. Variance analysis in tissue culture conditions showed that there is a significant difference between genotypes in terms of all investigated traits except the percentage of relative water content of callus. Cluster analysis under laboratory and field conditions showed that genotypes No. 15 (WC-47638), 6 (WC-4840), 13 (WC-5001), 18 (WC-47569) and the Pishtaz cultivar were jointly superior in both conditions and they took the highest values of callus diameter, callus fresh weight, callus growth rate, grain yield, chaff yield, xteragen length, grain weight per spike, peduncle to height ratio, harvest index, seed filling period, vegetative growth rate and seed filling rate. Based on the path analysis in irrigation conditions, the traits of 1000 seed weight, number of seeds per spike, vegetative growth rate, length of other internodes, number of spikes per square meter, grain weight per spike and days to appearance of spike have the most direct effect on tissue culture traits. Also, according to the first canonical function for tissue culture traits (V1) and agronomic traits (W1) in rainfed conditions, plants with higher values of grain yield, larger callus diameter, and with a higher weight of 1000 seeds have a higher callus growth rate and in irrigation conditions, plants with high grain yield and grain weight per spike, callus growth speed is higher. Based on the obtained results, the investigated traits are suitable criteria for selecting cultivars in in vivo and in vitro conditions.

    Keywords: Canonical Correlation, Tissue Culture, path analysis, Triticum aestivum L
  • Hamideh Khalaj, Nassim Zarinpanjeh *, Mojtaba Askarizadeh, Hadi Kalantari Khalilabad, Javad Shahghaghi Pages 37-47
    To investigate the effect of salt stress on the growth and phytochemical characteristics in the in vitro cultivation of Nitraria schoberi, an experiment was conducted in the form of a factorial design with a completely random basis. The treatments included different concentrations of sodium chloride (0, 50 and 100 mM) and sodium sulfate (0, 10 and 20 mM). First, the seeds were germinated in vitro and then the cotyledon leaves with the hypocotyl of germinated seeds were placed as explants in MS cultivation environment with 2 mg/L BAP, 0.5 mg/L IBA, and the mentioned treatments. The explants were placed in the growth room under the conditions of 16 hours of light and 8 hours of darkness at a temperature of 25±2. After 4 weeks, stem length, number of leaves, and total phenol and flavonoids were measured. The results of variance analysis showed that different levels of salt have a significant effect (at the 99% level) on the growth indices of seedlings such as the length of the stem and the number of leaves, as well as on the total amount of phenol and flavonoid in the tissue of leaves. Based on comparisons, the maximum length of the stem (4.3 cm) and the number of leaves (5.5) related to the cultivation environment without salt and the highest amount of total phenol (35.37 mg/g) and flavonoid (24.6 mg/g) g/g) related to the cultivation environment containing 50 mM sodium chloride with 10 mM sodium sulfate.
    Keywords: Sodium sulfate, total flavonoid, total phenol, Sodium Chloride, Qara-e-Dagh (Nitraria schoberi)
  • Seyyed Mohsen Sohrabi *, Ali Akbarabadi, Kamran Samiei, Anahita Panji Pages 49-61

    Tomato (Solanum lycopersicum) is an annual, self-pollinated and diploid plant belonging to the potato family (Solanaceae). Different types of this plant form an important part of the world's diet. Bacterial diseases are one of the most important factors limiting tomato production worldwide. In the present study, by using transcriptome (RNA-seq) analysis followed by gene network analysis, the key genes involved in response to bacterial diseases were identified and their various characteristics were investigated. The results of the transcriptome analysis showed that bacterial pathogens have different effects on the transcriptome of tomato. Further analysis revealed 913 common differentially expressed genes among different bacterial treatments. Network analysis identified five key genes named large guanine nucleotide binding protein, mitogen-activated protein kinase 5, mitogen-activated protein kinase 7, heat shock protein 90 kDa and hop-interacting protein. Further analysis of identified key genes showed that all of them contain biotic stress related regulatory elements (w-box, WRE3 and WUN-motif) in their promoter region and have an important role in responding to biotic stresses. The key genes identified in this research can be used in classic breeding programs or in production of disease-resistant transgenic plants after a more detailed examination.

    Keywords: Disease resistance plants, Environmental stresses, Plant breeding, Plant diseases, Transcriptome
  • Zeinab Chaghakaboodi *, Mahdi Kakaei, Alireza Zebarjadi, Danial Kahrizi Pages 63-77
    Rapeseed (Brassica napus) is recognized as one of the most important oilseed crops worldwide and its development of cultivation has received attention due to the importance of importing oil. The current study aimed to investigate the effect of drought stress on some Rapeseed genotypes under tissue culture and field conditions and to identify stable genotypes in the field. The possible responses of 14 different canola genotypes to Callus induction resulting from Hypocotyl cultivation and evaluation their drought tolerance were studied using Polyethylene Glycol 6000 (PEG 6000) at five different levels, including zero (as control), 10%, 20%, 30%, and 40% PEG concentrations based on a completely randomized design (CRD) with three replications. Measured traits included relative growth rate, growth rate, relative water content, and proline content of the Callus. Furthermore, in the field sector, the genotypes were investigated in four environments (two consecutive years in 2016-2018 under rainfed and irrigated conditions) based on randomized complete block design with three replications. According to the Callus culture results, the assessed traits, except the Proline content of Callus, decreased with increasing stress level. In laboratory conditions, genotype number seven (Dante) was introduced as the superior genotype. The results of Additive Main effects and Multiplicative Interaction (AMMI) analysis showed the significance of both additive effects of genotype and environment and the multiplicative effect of genotype × environment interaction. The results of cumulative additive effects (decomposition of variance) and multiplicative interaction effects (decomposition into principal components) showed that the first two components explained 53.02 and 33.65% of the variance of the interaction effect for oil yield. Dante and SLM-046 genotypes were introduced as stable genotypes.
    Keywords: Biplot, Brassica napus, Callus growth rate, callus induction, Drought stress
  • Shima Jamalirad, MohammadReza Azimi *, Nayer Azam Khoshkholgh Sima, MohammadReza Ghaffari Pages 79-89

    Suaeda salsa is an annual halophyte with nutritional value and high salt tolerance, making it crucial as an oil, medicinal, and edible plant. Currently, there is limited research in the field investigating metabolic diversity in S. salsa. In this study, our aim was to understand the salinity tolerance mechanism by examining metabolic diversity, specifically the amino acids profile, in S. salsa exposed to 0 mM, 200 mM, and 800 mM NaCl. The results of the physiological study indicated that salinity significantly affected the sodium (Na+) content in the aerial parts of the plant, with a significant increase compared to the control. Principal component analysis (PCA) revealed that differences in metabolic diversity can explain 96% of the phenotypic variation in S. salsa under salinity stress. Comparison of amino acids profiles at different salinity levels showed the highest accumulation of proline, methionine, citrulline, and lysine under 800 mM salt stress. Given the crucial role of these amino acids in S. Salsa,further studies are necessary to uncover the mechanisms behind the adaptation response.

    Keywords: Amino acids profile, salinity stress, Suaeda salsa