فهرست مطالب

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 41 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مریم مهدیزاده حکاک، مسعود توحیدفر*، محمدحسین میرجلیلی صفحات 1-9

    اسکوالن یک تری ترپن غیر اشباع با کاربردهای گسترده در داروسازی است. در این تحقیق تولید اسکوالن و بررسی بیوانفورماتیکی آن در چهار گونه یوکاریوت تک سلولی و پرسلولی و پروکاریوت به منظور تفاوت این ژن در یوکاریوت ها و پروکاریوت ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که جلبک به عنوان یوکاریوت پرسلولی، مخمر به عنوان یوکاریوت تک سلولی و باکتری به عنوان پروکاریوت تک سلولی در یک گروه و گیاه در گروه مجزا قرار گرفت. درصد GC پروتیین SQS توسط GC Content Calculator و همچنین شاخص آلیفاتیک و شاخص ناپایداری توسط protparam بررسی شد. نتایج نشان داد که ژن SQS در دامنه ای از ناپایداری تا پایدار قرار دارد. آنالیز وجود توالی های سیگنال و آنالیز رهگیری محل استقرار نهایی پروتیین نشان داد که احتمال انتقال پروتیین SQS به میتوکندری، کلروپلاست و مسیر ترشحی بسیار پایین است و جزء پروتیین های سیگنال نیست. همچنین در گیاه Gymnema sylvestre مشخص شد که این پروتیین دارای سه دومین حافظت شده است. مقایسه ی ساختار ثانویه پروتیین وجود صفحات آلفا را تایید کرد. مدل سازی سه بعدی این پروتیین در گیاه به روش همولوژی مدلینگ و با استفاده از پایگاه داده Swiss Model پس از انتخاب الگوی مناسب با میزان شباهت بالا که از پایگاه داده ی PDB استخراج شد، انجام گرفت. جهت اعتبارسنجی ساختاری مدل ترسیم شده سه بعدی و آنالیز استریوشیمیایی، نمودار راماچاندران ترسیم و زوایای دی هیدرال محاسبه شدند. نتایج ارزیابی کیفیت ساختاری نشان داد که مدل های پیشنهادی دارای کیفیت و پایداری مناسبی می باشند. مطالعه ساختار پروتیین می تواند به درک عملکرد پروتیین کمک کند و بررسی جزییات ساختار آن می تواند در مطالعات جایگاه فعال پروتیین و داکینگ سودمند باشد.

    کلیدواژگان: آنالیز فیلوژنتیکی، پروتئین SQS، درصد GC، شاخص آلیفاتیک، مدل سازی سه بعدی
  • فائزه علی بابایی، فروغ سنجریان*، نیما احمدی صفحات 11-21
    در این مطالعه تاثیر سه غلظت از محرک متیل جاسمونات بر تولید متابولیتهای ثانویه و فعالیت آنتی اکسیدانی در ریشه مویین Origanum vulgare بررسی شد. به این منظور، سویه A13 باکتری Agrobacterium rhizogenes برای تهیه لاین های پایدار ریشه مویین از ریزنمونه ها مورد استفاده قرار گرفت. در این راستا، دو محیط هم کشتی (MS و MS تغییر یافته)، دو زمان تلقیح (5 و 10 دقیقه) و دوغلظت استوسیرینگون (صفر و 100 میکرومولار) آزمایش شدند. پس از تکثیر، ریشه های مویین با غلظت های مختلف متیل جاسمونات (1/0، 2/0 و 5/0 میکرو مولار) تیمار شدند. بعد از 24 و 96 ساعت فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی اندازه گیری شد. علاوه بر آن، بیان ژن هایOvTPS2 وOvDXR ، دو ژن کلیدی مسیر MEP، با تکینک Real time PCR بررسی شد. بیشترین نرخ تراریختی در ریزنمونه های کشت شده در MS تغییر یافته، بعد از 10 دقیقه غوطه وری در سوسپانسیون باکتری همراه با استوسیرینگون به غلضت 100 میکرومولار بود. ریشه های مویین تیمار شده با متیل جاسمونات در مقایسه با شاهد بطور معنی‎ داری بیوماس کمتری تولید کردند. همچنین نتایج نشان داد که غلظت های مختلف متیل جاسمونات، زمان برداشت و همچنین اثر متقابل آن ها بطور معنی داری بر میزان فعالیت آنزیم های کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسیددیسموتاز تاثیر دارند. مقدار بیان ژن OvDXR پس از 24 ساعت از تیمار با 2/0 میکرومولار متیل جاسمونات، افزایش معنی داری داشت، در حالیکه در همین نمونه بیان OvTPS2 بطور معنی داری کاهش یافت. بیان هر دو ژن OvDXR و OvTPS2 پس از 96 ساعت از تیمار 5/0 میکرومولار متیل جاسمونات افزایش معنی داری نشان داد. کاربرد متیل جاسمونات بعنوان یک محرک کارآمد در سیستم کشت ریشه مویین O. vulgare می تواند برای تولید متابولیت های ثانویه ارزشمند باشد.
    کلیدواژگان: آنالیز بیان ژن، پراکسیداز، کاتالاز، نرخ تراریختی
  • ابوذر سورنی*، پرنیان کریم زاده، سمیرا دهقانی صفحات 23-36
    گونه های آویشن به دلیل تولید متابولیت های ثانویه ای مانند ترپنوییدها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. از آنجایی که شناسایی ژن های کلیدی مانند ژن های مسیر بیوسنتر ترپنوییدها می تواند نقش موثری در برنامه های اصلاحی گیاهان به ویژه گونه های آویشن داشته باشد، این مطالعه با هدف بررسی ترنسکریپتوم گونه های T. lancifolius، T. persicus، T. pubescens، T. vulgaris و T. daenensis به منظور شناسایی ژن های کلیدی بیوسنتز مونوترپن ها، توالی ژن های کلروپلاستی و بررسی تفاوت و تشابه میان گونه ها انجام گرفت. بدین منظور RNAهای کل استخراج شده از مرحله رویشی جهت توالی یابی با پلتفرم Illumina HiSeqTM 2500 به شرکت ماکروژن کره ارسال گردیدند. پس از سرهم بندی توالی ها با ابزارهای مختلف، بهترین نتیجه انتخاب و مستندسازی ترنسکریپت ها در پایگاه های اطلاعاتی انجام شد. در نهایت بر اساس نتایج مستند سازی، ژن های کلیدی مسیر سنتز ترپنوییدها، و توالی های کلروپلاستی شناسایی شده و روابط فیلوژنتیکی میان گونه ها مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس شاخص های ارزیابی بهترین سرهم بندی محصول ابزار Binpacker بود. بر اساس نتایج حاصل توالی 10 ژن درگیر در مسیر سنتز ترپنوییدها بدست آمد. از میان (TPSs) Terpene synthase شناسایی شده، بیشترین کانتیگ ها به ترتیب مربوط به ترپن های دسته TPSb و TPSa بود. از اطلاعات ترنسکریپتومی، توالی 73 ژن کلروپلاستی استخراج شدند. از اطلاعات کلروپلاستی بدست آمده، در مجموعbp 40070 در بررسی روابط فیلوژنتیکی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی روابط فیلوژنتیکی، ارتباط ژنتیکی نزدیک بین T. daenensis و T. vulgaris را نشان داد که می تواند معرف گونه T. daenensis به عنوان جایگزینی مناسب برای گونه رسمی و اروپایی T. vulgaris جهت مقاصد مختلف بالاخص کاربردهای دارویی باشد. نتایج این مطالعه نشان می دهد به احتمال زیاد می توان Z. multiflora را به عنوان یکی از اجداد Thymus در نظر گرفت که به لحاظ ساختار ژنتیکی به خصوص ژن های کلیدی مسیر بیوسنتز ترپن ها تفاوت قابل توجهی با گونه های جنس آویشن دارد.
    کلیدواژگان: آویشن، ترانسکریپتوم، روابط فیلوژنتیکی، ترپنوئیدها، کلروپلاست
  • نسرین اکبری، رضا درویش زاده* صفحات 37-48
    با گسترش حجم داده ها، سرعت و دقت در ارزیابی های به نژادی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. روش های آماری چند متغیره، مانند GGE، با کاهش حجم داده و پیچیدگی های محاسباتی، کمک شایانی در این راستا می نمایند. استفاده از GGE جهت معرفی ژنوتیپ هایی که دارای بیشترین سازگاری و بالاترین عملکرد هستند، سودمند ارزیابی شده است. به منظور معرفی ژنوتیپ پایدار با سازگاری بالا به تنش خشکی، 100 ژنوتیپ آفتابگردان دانه روغنی در قالب طرح لاتیس ساده 10 × 10 طی دو سال زراعی (1392-1393) در شرایط آبیاری نرمال و محدود ارزیابی شدند. نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد بین ژنوتیپ ها از نظر صفات آگرومورفولوژیک مورد ارزیابی اختلاف آماری معنی دار وجود دارد. بر اساس ارزیابی گرافیکی برهمکنش ژنوتیپ × محیط با GGEbiplot از برنامه metan تحت R، ژنوتیپ های شماره 57 (SDR19)، 41 (F1250/03)، 8 (254-ENSAT)، 24 (8ASB2) و 26 (H049+FSB) از نظر پایداری و عملکرد جز برترین ژنوتیپ ها بودند. ژنوتیپ 8 (254-ENSAT) بالاترین عملکرد را در بین تمام ژنوتیپ ها در تمامی محیط ها نشان داد. در مقابل ژنوتیپ 26 (H049+FSB) بیشترین عملکرد را در محیط های Y1D (سال اول- آبیاری محدود) و Y1N (سال اول- آبیاری نرمال) و ژنوتیپ های 57 (SDR19)، 41 (F1250/03) و 24 (8ASB2) بیشترین عملکرد را در محیط های Y2D (سال دوم آبیاری محدود) و Y2N (سال دوم- آبیاری نرمال) نشان دادند. بر اساس نتایج از ژنوتیپ شماره 8 با عملکرد بالا و پایدار در تمام محیط ها می توان به عنوان والد در توسعه هیبریدهای پرمحصول و متحمل به تنش استفاده کرد. نتایج تحقیق نشان می دهد بای پلات GGE روش آماری سودمندی در جهت دستیابی به نتایج کاربردی و دقیق می باشد.
    کلیدواژگان: آفتابگردان، اثرات متقابل ژنوتیپ در محیط، پایداری، تنش خشکی، GGE
  • سون آی بغدادی، عبدالحسین طاهری*، سعید نصرالله نژاد، فرزاد علی رمجی، لیلا فهمیده صفحات 49-60
    به منظور ردیابی و تفکیک دو عارضه اختلال و عدم غلاف بندی در سویا، ضمن بازدید از 185 مزرعه سویا واقع در استان های گلستان و مازندران، فقط از کشت تابستانه 17 مزرعه از پنج نقطه مختلف استان گلستان، بوته های دارای علایم اختلال و عدم غلافبندی حاد شناسایی و در ادامه هفده نمونه از هر مزرعه انتخاب و نمونه برداری از برگ یا ساقه بوته های مذکور به منظوراستخراج RNA و DNA انجام شد. سپس PCR برای ردیابی نپو ویروس، با استفاده از پرایمر دژنره نپو ویروس و برای ردیابی فیتوپلاسما با استفاده از جفت آغازگرهای عمومی و یک مرحله آزمون PCR آشیانه ای انجام گردید، نتایج الکتروفورز، تکثیر باند 1800 جفت بازی را در PCR عمومی، قطعه 1250 جفت بازی را در PCR آشیانه ای مربوط به فیتوپلاسما و همچنین تکثیر باند 640 جفت بازی مربوط به یک نپو ویروس را تایید کرد. ضمن اینکه هیچ باندی از بوته های سالم مشاهده نشد. همزمان پیوند پوست و مایه زنی مکانیکی روی گیاه محک سویا جی پی ایکس با استفاده از نمونه های مذکور انجام گرفت که منجر به بروز دو نوع علایم شد. از توالی یابی نمونه های دارای اختلال (تولید تعداد کمی بذر و غلاف ریز)، Tomato ring spot virus استرین ep31_63026 و از توالی یابی نمونه های دارای عدم غلافبندی (علفی شدن و عدم تشکیل غلاف و بذر)، فیتوپلاسمای Aster yellows phytoplasma از گروه 16SrI-B شناسایی شدند که نتایج گیاه محک را تایید کرد. بررسی فیلوژنتیکی نتایج توالی یابی حضور فیتوپلاسما و نپو ویروس را فقط در کشت تابستانه نمونه هایی که دارای علایم اختلال و عدم غلافبندی بودند، تایید نمود.
    کلیدواژگان: توالی یابی، حشرات ناقل، فیتوپلاسما، نپوویروس، PCR آشیانه ای
  • نادعلی باقری*، زینب مسعودی جوزچال صفحات 61-69

    طول دانه یکی از خصوصیات بسیار مهم در اصلاح برنج است که بر عملکرد و ویژگی های کیفی دانه تاثیر می گذارد. در این مطالعه تنوع ژنتیکی صفات طول و عرض و وزن هزار دانه در جمعیت F2 حاصل از تلاقی لاین L44 (والد مادری) و ژنوتیپ IR-229R (والد پدری) مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین از نشانگرهای مولکولی هم بسته با طول دانه برای شناسایی ژنوتیپ‎هایی با طول دانه بلندتر در جمعیت F2 استفاده شد. نتایج ارزیابی صفات مورفولوژی نشان داد که میانگین طول دانه برنج در جمعیت نسل دوم L44 × IR-229R برابر با 16/11 میلی متر می باشد که به میانگین طول دانه در ژنوتیپ مادریL44 (11 میلی متر) نزدیک است. همچنین تعداد 10 ژنوتیپ طول دانه بلندتر از والد پدری نشان دادند که از بین این ژنوتیپ ها، تعداد 6 ژنوتیپ (شماره های 8، 10، 76، 82، 91 و 96) عرض دانه و وزن هزار دانه بیشتری از میانگین جمعیت داشتند. در ارزیابی مولکولی مشخص شد که آغازگرهای RM488 و RM234 (به ترتیب هم بسته با طول دانه برنج روی کروموزم 1 و 7) بین ژنوتیپ های والدینی چندشکلی نشان دادند. در بررسی صفت طول دانه با نشانگرهای RM488 و RM234، ژنوتیپ های 76، 82، 91 و 101 با طول دانه به ترتیب 96/12، 66/12، 79/12 و 53/12 میلی متر بعنوان ژنوتیپ های دانه بلند شناسایی شدند.

    کلیدواژگان: برنج، تفکیک متجاوز، جمعیت F2، شکل دانه
|
  • Maryam Mehdizadeh Hakkak, Masoud Tohidfar *, MohammadHossein Mirjalili Pages 1-9

    Squalane is an unsaturated triterpene that has wide applications in pharmaceuticals. In this research, the production of squalene and its bioinformatic analysis in four species of unicellular and multicellular eukaryotes and prokaryotes were investigated in order to determine the difference of this gene in eukaryotes and prokaryotes. The results of phylogenetic analysis showed that algae as multicellular eukaryotes, yeast as single-celled eukaryote and bacteria as single-celled prokaryote were placed in one group and plants were placed in a separate group. GC percentage of SQS protein was evaluated by GC Content Calculator, as well as aliphatic index and instability index by protparam. The results showed that the SQS gene is in a range from unstable to stable. The analysis of the presence of signal sequences and the analysis of the detection of the final location of the protein showed that the possibility of transferring the SQS protein to the mitochondria, chloroplast and secretory pathway is very low and it is not among the signal proteins. It was also found in Gymnema sylvestre that this protein has three protected domains. The comparison of the secondary structure of the protein confirmed the existence of alpha sheets. 3D modeling of this protein in plant was done by homology modeling method and using Swiss Model database after selecting a suitable model with high similarity which was extracted from PDB database. In order to validate the structure of the drawn three-dimensional model and stereochemical analysis, the Ramachandran diagram was drawn and the dihedral angles were calculated. The results of structural quality evaluation showed that the proposed models have good quality and stability. The study of the protein structure can help to understand the function of the protein, and studying the details of its structure can be useful in the studies of the active site of the protein and docking.

    Keywords: Aliphatic Index, 3D modeling, GC Percentage, Phylogenetic Analysis, SQS protein
  • Faeze Aibabaei, Forough Sanjarian *, Nima Ahmadi Pages 11-21
    In the current study, the effects of three levels of methyl jasmonate concentration were studied on the hairy root cultures of Origanum vulgare. For this purpose, A. rhizogenes strain A13 was used to create stable hairy root lines from shoot explants. In this regard, two co-cultivation media (MS and modified MS), two inoculation times (5 and 10 min) as well two concentrations of acetosyringone (0 and 100 µM) were attentively studied. Propagated hairy roots were treated with different concentrations of methyl jasmonate (0.1, 0.2, and 0.5 µM). Sampling after 24 and 96 h of methyl jasmonate application, the activities of antioxidant enzymes were evaluated. Moreover, the gene expression level of OvDXR and OvTPS2, two important genes involved in the MEP pathway, were studied using real-time PCR technique. The highest transformation rate was observed in the explants cultured modified MS which were incubated in the bacterial suspension with acetosyringone for 10 minutes. The biomass of hairy root cultures was significantly decreased by methyl jasmonate compared to control samples. In addition, the results indicated that the concentration of methyl jasmonate, harvesting time, and their interactions significantly affected the activity of catalase, peroxidase, and SOD enzymes. The expression of OvDXR significantly increased after 24 h of treatment by 0.2 µM methyl jasmonate, while in the same sample, the expression of OvTPS2 decreased noticeably. The expression of OvDXR and OvTPS2 genes was significantly increased by 0.5 µM methyl jasmonate after 96 h. The application of methyl jasmonate as an efficient elicitor in hairy root culture system of O. vulgare is suggested for the production of valuable metabolites.
    Keywords: Catalase, Gene expression analysis, Peroxidase, Transformation rate
  • Aboozar Soorni *, Parnian Karimzadeh, Samira Dehghani Pages 23-36
    Thyme species are very important due to the production of secondary metabolites such as terpenoids. Since the identification of key genes such as genes related to terpenoids biosyntesis pathway can play an effective role in plant breeding programs, especially thyme species, the present study was aimed to investigate the transcriptomes of T. daenensis, T. vulgaris, T. lancifolius, T. persicus, T. pubescens to identify key genes in the biosynthesis of monoterpenoids, chloroplast genes sequence and evaluation of similarities and differences among these species. For this purpose, total RNAs extracted from vegetative growth were sent to Macrogene of Korea for sequencing with theIllumina HiSeq 2500 platform. After assembling the sequences using various tools, the best results was selected and transcripts were documented in different databases. Then, according to the documented results, key genes responsible in the synthesis of terpenoids and chloroplast gene sequence were identified, and then phylogenetic relationships among species was investigated. According to the evaluation indicators, the best assembly was a product of Binpacker tools. Based on the results, the sequence of 10 genes involved in the synthesis of terpenoids was obtained. Interestingly, among the identified TPSs, most of the contigs were classified into the TPSb and TPSa classes of terpenoids. The sequence of 73 chloroplast genes was extracted from the transcriptome data and finally the phylogenetic relationship was evaluated according to 400, 70 bp of cpDNA. The study of phylogenetic relationships showed a close genetic relationship between T. daenensi and T.vulgaris which can introduce T. daenensis as an appropriate replacement for T. vulgaris in different purpose, especially in pharmacological applications. The results show that Z. multiflora can most probably be as one of the ancestors of Thymus, which is significantly different from Thymus species in terms of its genetic structure, especially the key genes of the terpene biosynthesis pathway.
    Keywords: Thymus, Transcriptome, Phylogenetic relationship, Terpenoids, Chloroplast
  • Nasrin Akbari, Reza Darvishzadeh * Pages 37-48
    With expensing the amount of data, speed and accuracy in breeding evaluations are very important. The multivariate statistical methods, such as GGE Biplot that reduce the data volume and computational complexity, help in this direction. The use of GGE is useful for introducing genotypes with high stability and performance. Therefore, in order to introduce a stable genotype with high adaptation to drought stress, 100 oilseed sunflower genotypes were evaluated in a 10×10 simple lattice design under normal and limited irrigation conditions during two successive years (2013-2014). The results of composite variance analysis revealed a significant difference among genotypes in terms of the evaluated agromorphological traits. Based on graphical evaluation of genotype × environment interaction using GGE Biplot in metan program under R, genotypes 57 (SDR19), 41 (F1250/03), 8 (254-ENSAT), 24 (8ASB2) and 26 (H049+FSB) were introduced as the best genotypes in terms of stability and performance. The genotype 8 (254-ENSAT) had the highest performance among all genotypes in all environments. Meanwhile, genotypes 26 (H049+FSB) had the highest performance in Y1D (First year-limited irrigation) and Y1N (First year-normal irrigation) environments, and genotypes 57 (SDR19), 41 (F1250/03) and 24 (8ASB2) had the highest performance in Y2D (Second year -limited irrigation) and Y2N (Second year -normal irrigation) environments. Based on the results, genotype with code number of 8 with high and stable performance can be used in all environments as a parent in the development of high-yielding and stress-tolerant hybrids. The results show that GGE Biplot is a useful statistical method to achieve practical and accurate results.
    Keywords: Drought stress, Genotype ×, environment interaction, GGE, stability, sunflower
  • Son Ay Baghdadi, Abdolhossein Taheri *, Saeed Nasrollahnejad, Farzad Aliramaji, Leila Fahmideh Pages 49-60
    In order to detection and differentiation of two complications of disorder and lack of podding in soybeans, while visiting 185 soybean fields in Golestan and Mazandaran provinces, only from the summer cultivation of 17 fields from five different places in Golestan province, plants with signs of disorder and the lack of acute podding were identified and 17 samples were selected from each field and sampling was done from the leaves or stems of the mentioned plants in order to extract RNA and DNA. Then, PCR was performed to detect nepovirus using the degenerate primer of nepovirus and to detect phytoplasma using a pair of general primers and a nested PCR test. The results of electrophoresis confirmed the amplification of the 1800 bp band in the general PCR, the 1250 bp fragment in the nested PCR related to phytoplasma, and also the amplification of the 640 bp band related to a nepovirus. Besides, no band of healthy plants was observed. at the same time, tissue grafting and mechanical inoculation were performed on GPX soybean benchmark plant using the mentioned samples and two types of symptoms appeared. From the sequencing of the disordered samples (production of a small number of seeds and small pods), Tomato ring spot virus strain ep31_63026 and from the sequencing of the samples with non-encapsulation (grassiness and no formation of pods and seeds), Aster yellows phytoplasma from the 16SrI-B group were identified, which confirmed the results of the reference plant. The phylogenetic analysis of sequencing results confirmed the presence of Phytoplasma and Nepovirus only in the summer culture of samples that had symptoms of disorder and lack of podding.
    Keywords: Nepovirus, vector insects, phytoplasma, soybean, soybean pod
  • Nadali Bagheri *, Zeinab Masoudi Jozchal Pages 61-69

    Grain length is one of the most important characteristics in rice breeding, which affects the yield and quality of the grain. In this study, the genetic diversity of grain length and width and 1000 seed weight were evaluated in the F2 population resulting from the crossing of L44 line (maternal parent) and IR-229R genotype (paternal parent). Also, molecular markers correlated with grain length were used to identify genotypes with longer grain length in the F2 population. The results of the evaluation of morphological traits showed that the average length of rice grain in the second generation L44 × IR-229R population is 11.16 mm, which is close to the average grain length in the mother genotype L44 (11 mm). Also, 10 genotypes showed longer seed length than the paternal parent, and among these genotypes, 6 genotypes (numbers 8, 10, 76, 82, 91 and 96) had greater seed width and 1000 seed weight than the population average. In the molecular evaluation, it was found that primers RM488 and RM234 (correlated with rice grain length on chromosome 1 and 7, respectively) showed polymorphism between parent’s genotypes. In examining the grain length trait with markers RM488 and RM234, genotypes 76, 82, 91 and 101 with grain length of 12.96, 12.66, 12.79 and 12.53 mm respectively were identified as long seed genotypes.

    Keywords: Aggressive separation, F2 population, Grain shape, Polymorphism, rice