فهرست مطالب

نشریه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 23، بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/12
  • تعداد عناوین: 12
|
  • شناسایی ملکولی و ردیابی فیتوپلاسمای عامل بیماری تورم جوانه گوجه فرنگی در زنجان
    مهناز شکری، حسین جعفری*، محمدرضا عظیمی مقدم صفحه 0

    بیماری تورم جوانه گوجه فرنگی یکی ازبیماری های مهم فیتوپلاسمایی گوجه فرنگی در ایران و درجهان محسوب می شود که درآن جوانه های گیاهان آلوده به حالت متورم درآمده و در صورت شدت بیماری بوته تغییر شکل و رنگ داده و خسارت شدیدی به محصول وارد می شود. به منظور شناسایی و ردیابی عامل بیماری ابتدا از برگ، جوانه های متورم و میوه بوته های آلوده در مزارع گوجه فرنگی زنجان نمونه برداری گردید. DNA کل از اندام های آلوده و سالم و ازعلف های هرزمزارع مانند گل جالیز، اسپرک، توق، تاج خروس و پیچک استخراج شد. همچنین برای بررسی امکان انتقال بیماری با بذر و حشرات ناقل در مزرعه، DNA کل بذور گوجه فرنگی بوته های آلوده و گونه هایی از مگس سفید و زنجره ها استخراج شد. ردیابی فیتوپلاسما با واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) با استفاده از جفت آغازگرهایP1/P7، اختصاصی فیتوپلاسماها انجام گردید. بررسی نتایج حاصل از تکثیر اختصاصی ژنوم عامل بیماری نشان داد که در نمونه های گوجه فرنگی دارای علایم بیماری، قطعه DNA ریبوزومی اختصاصی فیتوپلاسما با اندازه تقریبی 1800 جفت تکثیر شد. ردیابی عامل بیماری تنها در زنجره های ناقل و در گیاه انگل گل جالیز متصل به ریشه گیاهان بیمار با موفقیت همراه بود و از بقیه علف های هرز موجود فیتوپلاسمای عامل بیماری جداسازی نشد. با انجام این تحقیق برای اولین بار ردیابی مولکولی عامل بیماری فیتوپلاسمایی بر روی مگس سفید و گل جالیزانجام گردید و ضمن تایید عدم امکان انتقال عامل بیماری از طریق بذر و مگس های سفید، روشی سریع و دقیق برای ردیابی عامل بیماری در بوته های آلوده گوجه فرنگی و در حشرات ناقل بیماری، ارایه گردید که می تواند در پایش این بیماری در کشور استفاده شود.

    کلیدواژگان: فیتوپلاسما، تورم جوانه، گوجه فرنگی، تشخیص ملکولی
  • فناوری کریسپر و ملاحظات ایمنی زیستی
    عاطفه امینی نیسیانی، عباس سعیدی، مسعود توحیدفر* صفحات 0-0
    کشف و توسعه کریسپر انقلاب بزرگی در مهندسی ژنوم و ژن درمانی ایجاد کرده است. در سطح جهانی فعالیت‏های تحقیقاتی با استفاده از ویرایش ژنوم به طور مداوم در حال گسترش است و استفاده از این فناوری در حوزه کشاورزی و پزشکی در حال توسعه می‏باشد. از مزایای این فناوری می‏توان به ویرایش هدفمند ژنتیکی در زمان کوتاه بر خلاف اصلاح سنتی، اشاره کرد. علیرغم مزایای بسیاری که سیستم ویرایش ژنی کریسپر برای درمان بیماری‏ها و سلامت انسان دارد، ملاحظات ایمنی زیستی در رابطه با توسعه و استفاده از این فناوری نیز وجود دارد که عبارتند از وجود آف تارگت، نگرانی در مورد وکتورهای مورد استفاده در این فناوری، روش‏های مختلف انتقال و درایو ژنی. استفاده از این فناوری در برخی از کشورها مشمول قوانین نظارتی محصولات تراریخته و برخی از کشورهای دیگر این محصولات را جزء محصولات تراریخته محسوب نکرده و همانند محصولات حاصل از اصلاح سنتی از این قوانین نظارتی مستثتی می‏دانند. در این بررسی به ملاحظات ایمنی که هنگام طراحی sgRNA، انجام کار در آزمایشگاه و همچنین پس از ایجاد محصول حاصل از کریسپر باید در نظر گرفت، پرداخته شده است و در نهایت به بررسی بازار جهانی کریسپر و قوانین موجود برای استفاده از محصولات حاصل از کریسپر در برخی از کشورهای جهان نیز اشاره شده است.
    کلیدواژگان: بازار جهانی کریسپر، راهکارهای مدیریتی، قوانین ایمنی زیستی، مقررات ایمنی زیستی، ویرایش ژنوم
  • روشهای انتقال سیستم ویرایش ژنوم با واسطه کریسپر
    زهرا کردزاده کرمانی، رضا خیراندیش*، حسینعلی ساسان صفحات 0-0
    سیستم های کریسپر یا تکرارهای کوتاه پالیندرومی فاصله دار منظم خوشه ای و پروتیین های مرتبط با آن، سیستم های ایمنی طبیعی میکروبی هستند، که به عنوان وسیله ای برای ویرایش ژنی مورد استفاده قرار گرفته اند. برای ایجاد اثرهای درمانی، اجزای کریسپر باید به طور مستقیم به سلول های هدف منتقل شود. روش های متفاوتی برای انتقال وجود دارد. در این مطالعه به مرور برخی سیستم های انتقال از طریق غشای سلول، شامل سیستم های انتقال ویروسی و غیر ویروسی پرداخته شده است. سیستم انتقال ویروسی، استفاده از ویروس هایی مانند وکتور ویروس وابسته به آدنو است ولی نگرانی هایی در استفاده بالینی آن وجود دارد. سیستم انتقال غیر ویروسی از روش های مختلفی از جمله انتقال فیزیکی و انتقال شیمیایی تشکیل شده است. در روش انتقال فیزیکی دوز، مدت زمان و اختصاصیت انتقال دقیق تر کنترل می شود که شامل روش های الکتروپوراسیون، تزریق هیدرودینامیکی و میکرواینجکشن می باشد. در روش الکتروپوراسیون ممکن است تغییرهای غیرقابل برگشت در فیزیولوژی غشا ایجاد شود که زنده مانی سلول را تهدید می کند. در تزریق هیدرودینامیکی حجم لازم برای شروع تزریق زیاد است و روش مناسبی برای کاربردهای انسانی نیست. میکرواینجکشن دارای کارایی بالا و دوز دقیق کنترل شده است ولی برای حالت های با ظرفیت بالا بسیار غیر عملی است. اگرچه رویکرد های فیزیکی به طور معمول در محیط آزمایشگاه بسیار موفق هستند، اما به طور کلی مقیاس خوبی ندارند و بنابراین برای انتقال در شرایط زنده یا برنامه های با ظرفیت بالا در آزمایشگاه کمتر کاربرد دارد. در روش های انتقال شیمیایی، به جای القای تغییر در سلول هدف، خود محموله قابل انتقال می تواند تغییر یابد. انتقال شیمیایی به دو شکل اصلی شامل روش کپسوله سازی ماده انتقال پذیر و روش تغییر شیمیایی ماده ی انتقال پذیر وجود دارد. کپسوله سازی می تواند محموله را از تخریب آنزیمی یا پاسخ های ایمنی محافظت کند و اختصاصی بودن انتقال را ارتقا بخشد. انتقال با تغییر ماده انتقال پذیر، محافظت در مقابل تخریب توسط پروتیازها را تامین نمی کند، همچنین قادر به هدف گیری خاص سلول نیستند. بنابراین استفاده موفقیت آمیز نیاز به ترکیب با روش کپسوله سازی یا سایر روش های انتقال دارد. با توجه به این که هر کدام از روش های انتقال دارای عیب ها و مزیت هایی هستند، لازم است موثرترین روش انتقال انتخاب شود، تا سیستم کریسپر برای ویرایش ژن کارآمد باشد.
    کلیدواژگان: انتقال غیر ویروسی، انتقال ویروسی، پروتئین Cas9، کریسپر، ویرایش ژنی
  • اکبر شیرزاد*، سودا اصغرزاده، علیرضا علیزاده صفحات 1-16
    به منظور شناسایی قارچ های اندوفیت گیاه پیاز رقم قرمز آذرشهر (Allium cepa L.)، نمونه برداری از مناطق کشت عمده این گیاه در استان آذربایجان شرقی صورت گرفت. در مجموع 360 جدایه قارچی از قسمت های مختلف پیاز (ریشه، طبق، فلس، ساقه گل دهنده و برگ) جداسازی و خالص سازی شدند. گروه بندی جدایه ها بر اساس خصوصیات فنوتیپی جدایه ها روی محیط های غذایی و مقایسه الگوی انگشت نگاری DNA با استفاده از نشانگر مولکولی ISSR انجام شد. شناسایی دقیق قارچ های اندوفیت پس از ادغام ویژگی های ریخت شناختی و تجزیه و تحلیل تبارزایی توالی ناحیه ژنومی ITS-rDNA انجام شد. بر این اساس مشخص گردید جدایه های اندوفیت به هشت جنس و 12 گونه Alternaria atrum، A. tenuissima، Aspergillus niger، A. kevei،Fusarium equiseti، Fusarium oxysporum، F. proliferatum، F. solani، Mortierella alpina، Setophoma terrestris، Stachybotrys chartarum و Trichoderma longibrachiatum تعلق دارند. نتایج آزمون اثر بازدارندگی جدایه منتخب اندوفیت Trichoderma longibrachiatum strain ASh268 روی رشد چند جدایه قارچی بیمارگر شامل Rhizoctonia solani، Fusarium oxysporum، F. solani و Setophoma terrestris نشان داد، این استرین از توانایی مطلوبی در تولید آنزیم سلولاز در محیط کشت حاوی کربوکسی متیل سلولز برخوردار است و به طور معنی داری باعث بازدارندگی از رشد بیمارگرهای فوق می گردد. بر اساس اطلاعات موجود این اولین گزارش از گونه Aspergillus kevei برای فلور قارچی ایران محسوب می شود . همچنین این پژوهش اولین مطالعه از جداسازی و شناسایی قارچ های اندوفیت گیاه پیاز قرمز در مناطق عمده کشت آن در ایران به شمار می آید.
    کلیدواژگان: بازدارندگی رشد، بیماری های پیاز، فلور قارچی، سلولاز، مهار زیستی
  • مهدی محمودی، سید احمد سادات نوری*، محسن ابراهیمی، مسلم بهمن کار* صفحات 17-27
    پریلا با نام علمی Perilla ferutescens (L.) Britton گیاهی است دارویی که در درمان بیماری کرونا موثر است. هدف از این مطالعه، بررسی القای ریشه مویین در گیاه دارویی پریلا با استفاده از آگروباکتریوم رایزوژنز به منظور بهینه سازی تولید متابولیت های ثانویه در شرایط درون شیشه ای است. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار صورت پذیرفت. فاکتورهای مورد بررسی شامل ریزنمونه با چهار سطح (هیپوکوتیل، کوتیلدون، برگ و میان گره ساقه) و سویه باکتری با دو سطح (ATCC-15834 و A4) بود. نتایج دال بر آن بود که اثر متقابل عوامل مورد بررسی بر روی صفات روز تا القای ریشه مویین، درصد القای ریشه مویین، وزن تر و خشک ریشه های مویین پس از دو ماه، معنی دار بوده است. ظهور ریشه های مویین در ترکیب تیماری ریزنمونه کوتیلدون تلقیح شده با ATCC18534 سریعتر از سایر ترکیبات تیماری مورد مطالعه بود. بیشترین درصد القا و ظهور ریشه مویین، وزن تر و خشک آن در ترکیب تیماری سویه ATCC15834 و ریزنمونه کوتیلدون حاصل شده و به طور معنی داری نسبت به سایر ترکیبات تیماری بیشتر بوده است. ماهیت تراریختی ریشه های مویین با استفاده از ردیابی قسمتی از ژن rolB با به کارگیری واکنش PCR تایید شد در حالی که برای ریشه های طبیعی و غیرتراریخته نوار مربوطه تکثیر نشد. بطور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که القای ریشه های مویین در پریلا متاثر از ریزنمونه و سویه باکتری بوده و این نتایج یک پیش نیاز مهم برای آزمایشات مربوط به کشت ریشه مویین با هدف تولید متابولیت های ثانویه است.
    کلیدواژگان: آگروباکتریوم ریزوژنز، پریلا، تراریختی، ریشه مویین، متابولیت های ثانویه
  • ناهید واعظ*، سولماز عظیمی، سمیرا ابراهیم پور صفحات 28-41
    گیاهان تراریخته، ابزارهای مهمی هستند که میتوانند مکمل برنامه های مدیریت آفات باشند. یکی از نگرانیهای مرتبط با این گیاهان، اثرهای آنها روی موجودات غیرهدف از جمله شکارگرها و پارازیتوییدها می باشد. این تاثیر میتواند به صورت مستقیم (اثرهای کشندگی) و غیرمستقیم بروز کند. دشمنان طبیعی ممکن است با تغذیه از گیاهخوارانی که از برگ، ساقه و یا گل گیاهان تراریخته تغذیه میکنند تحت تاثیر قرار بگیرند. در این پژوهش تاثیر برخی رقمهای تراریخته گیاه باقلا به نامهای G-faba-560، G-faba-5، G-faba-20 و G-faba-21 و هم چنین یک رقم بومی به نام قراملک روی فراسنجه های زیستی شته سیاه باقلا، Aphis fabae و زنبور پارازیتویید آنLysiphlebus fabarum  در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج مشخص شد که میانگین تعداد پوره تولید شده توسط افراد ماده شته روی هر چهار رقم تراریخته نسبت به رقم قراملک کاهش چشمگیری داشت که بیانگر نامطلوب بودن این رقمها برای شته سیاه باقلا بود. همچنین مشخص شد که رقم بومی قراملک حساس تر از رقمهای تراریخته نسبت به شته بود و آفت روی رقمهای تراریخته کاهش جمعیت نشان داد. از طرفی طول دوره نشو و نمای مراحل نابالغ، طول عمر حشرات بالغ، درصد پارازیتیسم و درصد ظهور حشرات کامل زنبور پارازیتویید روی رقمهای مختلف باقلا اختلاف معنی داری دارد. به دلیل اینکه شته های تغذیه کرده از رقم های تراریخته جثه کوچکی داشتند، زنبور پارازیتویید آنها را برای پارازیته کردن ترجیح نداد. درنتیجه در گیاهان تراریخته دشمن طبیعی تحت تاثیر کاهش جمعیت و فقدان میزبان قرار گرفت و می توان گفت در رقمهای تراریخته مورد بررسی، جمعیت و کیفیت آفت کاهش یافته و گیاه تراریخته خود به تنهایی باعث مهار آفت میشود.
    کلیدواژگان: زادآوری، شته سیاه باقلا، گیاه تراریخته، نرخ پارازیتیسم، نرخ ظهور، Lysiphlebus fabarum
  • نادیا جوادنژاد، مهدی داوری*، ناصر صفایی، مهدی ارزنلو، فاروق نصیری صفحات 42-58
    اندوفیت‏ها گروه بزرگ و متنوعی از میکروارگانیسم‏ها هستند که بدون هیچ گونه علامتی در بافت‏های گیاهان زندگی می‏کنند و نقش مهمی در حفاظت از گیاهان در برابر تنش‏های زیستی و غیرزیستی ایفا می‏کنند. اهداف این مطالعه، جداسازی و شناسایی قارچ های اندوفیت درخت فندق (Corylus avellana) و ارزیابی اثرات احتمالی بافت های مختلف فندق بر جوامع آن‏ها بودند. نمونه برداری از بافت های سالم (میوه شامل مغز، پوسته چوبی و گریبان برگ مانند، برگ، ساقه و ریشه) درخت فندق جنگل‏ فندقلو در اردبیل انجام شد. پس از ضدعفونی سطحی، قارچ‏های اندوفیت با استفاده از روش‏های استاندارد کشت جداسازی و بر اساس ویژگی‏های ریخت‏شناختی شناسایی شدند. نمایندگان هر آرایه با تعیین توالی ناحیه rDNA ITS1-5.8S-ITS2 شناسایی شدند. فراوانی کلونیزه شدن بافت‏ها، نرخ جداسازی گونه‏ها و شاخص های تنوع محاسبه شدند. در مجموع، 79 جدایه قارچ اندوفیت از میوه‏ها (9/29%)، برگ‏ها (1/9%)، ساقه (5/54%) و ریشه (1/9%) جدا شدند. جدایه ها متعلق به آرایه‏های Clonostachys sp.، Briansuttonomyces sp.، Chaetomium sp.، Colletotrichum sp.، Fusarium sp.، Curvularia sp.، Epicoccum sp. و Biscogniauxia sp. بودند. همچنین 2/15% جدایه‏ها (12 جدایه) به دلیل عدم اسپورزایی شناسایی نشدند. ساقه و برگ درخت فندق به ترتیب، بیشترین و کمترین فراوانی کلونیزه شدن را نشان دادند. شاخص‏های تنوع اندوفیت‏های برگ و میوه بالاتر از ریشه و ساقه بود. نتایج آنالیز کروماتوگرافی لایه نازک و واکنش زنجیره‏ای پلی مراز (با پرایمر ژن DBAT) نیز نشان داد که احتمالا سه جدایه‏ قادر به تولید پاکلی‏تاکسل هستند.
    کلیدواژگان: فراوانی کلونیزه شدن، فراوانی جداسازی، تنوع زیستی، ریخت شناسی، تاکسول
  • فوزیه مقدمی*، فاطمه حاج مرادی، مهدی کلانتری صفحات 59-67
    استفاده گسترده از نانوذره نقره سبب شده است که آنها به سهولت در دسترس باکتری ها قرار گیرند. تعامل بین نانوذره نقره و پروتیین ها هنوز به طور کامل شناخته نشده است. در این پژوهش، اثر نانوذره نقره بر گلیسرول دهیدروژناز که در زنجیره تنفسی گلوکونوباکتر  قرار دارد مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی این تاثیر و همچنین برهمکنش های عوامل pH و دما، از روش سطح پاسخ و یک طرح مرکب مرکزی استفاده شد. فعالیت آنزیم از طریق روش رنگ سنجی سنجش شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت نانوذره نقره تا 50 میلی گرم بر لیتر سبب کاهش فعالیت آنزیم گلیسرول دهیدروژناز شد. در حضور مقادیر بالاتر از این غلظت، اثر مهار کنندگی نانوذره کاهش یافت. دما تا 35 درجه سلسیوس و pH تا 7، اثر افزایشی بر فعالیت آنزیم داشتند و پس از آن تاثیر عکس داشتند. هر سه پارامتر دما، pH و غلظت نانوذره مستقل از یکدیگر بر فعالیت آنزیم گلیسرول دهیدروژناز تاثیرگذار بودند. از نتایج این پژوهش  می توان نتیجه گرفت که نانوذره نقره سبب کاهش فعالیت آنزیم گلیسرول دهیدروژناز می شوند که نهایتا  می تواند سبب کاهش فعالیت زنجیره تنفسی و تولید انرژی در باکتری گلوکونوباکتر شود. از نتایج این پژوهش می توان در کنترل هدفمند فعالیت آنزیم گلیسرول دهیدروژناز  جهت تولید دی هیدروکسی استن استفاده کرد.
    کلیدواژگان: دما، pH، گلوکونوباکتر، زنجیره تنفسی، کوانزیم Q10
  • مریم افراشته، داود کولیوند*، محمد حاجی زاده، ناهید مسعودی صفحات 68-80
    یکی از ویروس های مهم آلوده کننده درختان میوه، ویروس لکه برگی کلروتیک سیب (Apple chlorotic leaf spot virus, ACLSV است. تهیه آنتی بادی و طراحی کیت الایزا و بیوسنسورها یکی از راهبردهای مفید در تشخیص زود هنگام عوامل بیماری‎ زا در نمونه های با تعداد زیاد است. در همین راستا، تحقیق حاضر با هدف تولید آنتی بادی چندهمسانه ای نوترکیب و طراحی کیت الایزا جهت ردیابی سریع ویروس لکه برگی کلروتیک سیب با استفاده از بیان در سیستم پروکاریوتی انجام شد. ابتدا، سازه pTG19-ACLSV-CP به باکتریEscherichia coli  سویه DH5α منتقل و پس از تکثیر و استخراج پلاسمید نوترکیب، ژن پروتیین پوششی با استفاده از آنزیم های برشی خارج و درون پلاسمید بیان pET28(a) همسانه سازی گردید. سازه بیان pET28-ACLSV-CP ساخته شده به منظور بیان پروتیین، به باکتری E. coli  سویه BL21(DE3) منتقل شد. پس از بهینه سازی، بیان و استخراج پروتیین پوششی، نوار پروتیینی با اندازه تقریبی 27 کیلودالتون چهار ساعت بعد از القاء مشاهده شد. سپس، پروتیین بیان شده به روش طبیعی با ستون Ni-NTA Agarose، خالص سازی شد. پروتیین خالص شده، به عنوان آنتی ژن به خرگوش ماده نژاد نیوزیلندی طی چهار مرحله تزریق شد. ایمنوگلوبولین ها با استفاده از کیت تخلیص IgG مبتنی بر پروتیین A از سرم خون به دست آمده از خرگوش های ایمن شده تخلیص شدند. کارایی ایمنوگلوبولین های خالص شده، نشان داد که کاربرد غلظت 1:1000 آنتی بادی نوترکیب تهیه شده و نشاندار برای ردیابی آنتی ژن های موردنظر مناسب هستند. نتایج آزمون های مختلف نشان داد، آنتی بادی تولید شده جهت ردیابی ویروس لکه برگی کلروتیک سیب دارای اختصاصیت و کارایی مناسب است،  و از این آنتی بادی ها می توان برای شناسایی این ویروس به منظور غربال درختان و یا نمونه های مشکوک استفاده کرد.
    کلیدواژگان: لکه برگی کلروتیک سیب، پلاسمید، بیان پروتئین، ژن پروتئین پوششی، خالص سازی
  • مریم قضاوی اصفهانی، فاطمه یوسفی کوپائی*، مریم میرطالبی صفحات 81-94
    با توجه به اهمیت مهار زیستی بیمارگرهای گیاهی، تحقیق حاضر به منظور یافتن آنتاگونیست هایی با خاصیت بازدارندگی روی عامل پژمردگی فوزاریومی طالبی (FOM) Fusarium oxysporum f. sp. melonis اجرا شد. ابتدا در شرایط آزمایشگاهی اثر بازدارندگی چهار جدایه تریکودرما شامل harzianum Tr3 Trichoderma، T. harzianum 2، T. longibrachiatum و T. asperellum Tr14 و 52 باکتری جدا شده از فراریشه گیاه تلخ بیان روی FOM بررسی شد. براساس نتایج سه جدایه تریکودرما و دو جدایه باکتری (B1 و B2) انتخاب و به همراه باکتریBacillus subtilis MCC0067  ازنظر پتانسیل مهار بیماری پژمردگی فوزاریومی طالبی و تاثیر روی ویژگی های رشدی گیاه در گلخانه ارزیابی شدند. جدایه ها به صورت بذرمال و اضافه شدن در خاک استفاده شدند. در بررسی های آزمایشگاهی، در آزمون کشت متقابل، درصد بازدارندگی جدایه های تریکودرما به طور تقریبی از 62 تا 75 درصد و بازدارندگی جدایه های باکتری منتخب از 46 تا60 درصد متغیر بود. در شرایط گلخانه جدایه های آنتاگونیست قادر به ممانعت از وقوع بیماری پژمردگی فوزاریومی روی طالبی نبودند ولی باعث تاخیر در شروع بیماری و کندتر شدن روند پیشروی شدند. در زمان 40 روز بعد از کشت شدت بیماری در تیمارهای حاملT. harzianum Tr3  و T. longibrachiatum به طور معنی دار کمتر از سایرین بود. آنتاگونیست ها تاثیر معنی داری در افزایش طول ریشه نداشتند ولی باعث افزایش حجم ریشه شدند. تاثیر آن ها در سایر شاخص های رشدی متفاوت بود. به طور کلی، در افزایش شاخص های رشدی، باکتری B2 و در مهار بیماری در گلخانه قارچ هایT. harzianum Tr3  و T. longibrachiatum موثرترین تیمارها بودند.
    کلیدواژگان: آنتاگونیست، بازدارندگی از رشد، شدت بیماری، مهار زیستی
  • رامین خدادادی، نازنین امیر بختیار، بهزاد سرخی لله لو، مسعود سلطانی نجف آبادی* صفحات 95-109
    تنش شوری به عنوان یکی از عوامل محیطی مهم کاهش دهنده رشد و عملکرد گیاهان زراعی است. شناسایی اجزای اصلی و کلیدی درگیر در شبکه های پاسخ به تنش در تولید ارقام متحمل گندم و جو از طریق مهندسی ژنتیک و اصلاح مولکولی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در پژوهش اصلی حاضر به منظور شناسایی ژن ها و سازوکار های حفظ شده دخیل در پاسخ به تنش شوری در گیاهان گندم،  جو و گیاه مدل آرابیدوپسیس، داده های ریزآرایه مربوط به دو گونه تک لپه، گندم (دو سری داده) و جو (دو سری داده) با سطوح مختلف شوری و گیاه مدل دو لپه آرابیدوپسیس (یک سری داده) در بافت برگ تجزیه و تحلیل شدند. این داده ها از سایت NCBI  قسمتGEO استخراج شدند. به منظور پیدا کردن ژن های مشترک پاسخ دهنده در سه گونه گیاهی مورد بررسی، اورتولوگ آرابیدوپسیسی ژن های پاسخ دهنده به شوری در دو گیاه گندم و جو با استفاده از BLASTx در مقابل بانک اطلاعاتی پروتیینی آرابیدوپسیس تعیین شدند. ترسیم نمودارVenn بین 208 ژن پاسخ دهنده در جو، 1336 ژن پاسخ دهنده در گندم و 4527 ژن پاسخ ‍‍ دهنده در آرابیدوپسیس، منجر به شناسایی 25 ژن مشترک پاسخ دهنده به تنش شوری شد. بررسی عملکرد ژن های مذکور نشان داد که این ژن ها به طور حفاظت شده از طریق مشارکت در مسیرهای مرتبط با سیگنال دهی تنش، هموستازی یونی، هموستازی گونه های اکسیژن فعال، حفاظت اسمزی، هموستازی انرژی و لیگینی شدن در پاسخ سه گیاه مورد مطالعه به تنش شوری نقش دارند. مدل پیشنهادی نشان دهنده نحوه مداخله ژن های مذکور در مسیرهای پاسخ به تنش ارایه شد.
    کلیدواژگان: تنش شوری، ژن های حفاظت شده، ریزآرایه، تک لپه، دولپه
  • سیده زهرا حسینی موسوی، موسی موسوی*، خلیل عالمی سعید صفحات 110-122
    کشت پاجوش مرسوم ترین روش تکثیر نخل خرما است. با توجه به محدودیت تعداد پاجوش های تولید شده در هر نخل و مشکلاتی که در انتقال و کاشت آنها وجود دارد از این رو، تکثیر نخل خرما به روش کشت بافت توصیه می شود. گیاهچه های حاصل از کشت بافت کاملا شبیه به گیاه مادری هستند. اما در برخی موارد تکثیر با این روش منجر به تغییرات سوما کلونال مانند ناهنجاری در گرده افشانی و باروری (نظیر نخل خرمای رقم برحی حاصل از کشت بافت) می شود. تجزیه و تحلیل بیان ژن می تواند مکانیسم مولکولی تنوع سوما کلونال را تعیین کند. بنابراین، در این تحقیق، بیان برخی از ژن های موثر بر گرده افشانی و لقاح گل از جمله یوبی کوییتین (UBQ)، متالوتیونین (MT)، فسفوفروکتوکیناز (PFK) و پلی آدنیلات باندینگ (PABP) در گل آذین های نخل خرمای رقم برحی در سه مرحله رشد اسپات یا پوشش گل آذین به طول 15، 25 و 35 سانتی متر با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تکثیر رونویسی ژن ها، نشان دهنده تفاوت معنی دار بین سطوح اثرات متقابل مراحل رشد اسپات با روش های تکثیر بود. سطح بیان دو ژن PFK و PABP در نخل های برحی کشت بافتی فقط در مرحله اولیه رشد اسپات، بیشتر از نخل های برحی پاجوشی و به ترتیب6/1 و 3/1 برابر بود. اما سطح بیان ژن های UBQ و MT در همه مراحل رشد اسپات نخل برحی کشت بافتی کمتر از نخل برحی پاجوشی بود. بررسی شبکه پروتیین های دارای همکنش با MT نشان دهنده ارتباط و همکنش این پروتیین با پروتیین های موثر در نر عقیمی و نمو بذر بود.
    کلیدواژگان: بیان ژن، تنوع سوماکلونال، کشت بافت، پاجوش، اسپات نخل خرما
|
  • Molecular detection and survey of tomato big bud phytoplasma in Zanjan province
    Mahnaz Shokri, Hossein Jafary*, Mohammadraza Azimi Moghadam Page 0

    Tomato big bud is one of the most important diseases of tomato caused by phytoplasma in Iran and all over the world. In infected tomato plants, leaves turn to purple and buds are large, swollen and green that fail to develop normally and do not set fruit. For detection of the causal pathogen, we collected some samples from leaves and swollen buds of infected tomato plants as well as from leaves of some weeds in tomato fields such as Orobanche purpurea, Reseda sp, Amaranthus sp. Xanthium strumarium. Total DNA from all collected samples was extracted. To survey the pathogen in the body of some insects that are known as vectors, samples of two species that appeared more frequently in the tomato fields (leafhoppers and whiteflies) were collected and the total DNA was extracted. Molecular detection of the big bud phytoplasma in all samples was carried out by running PCR using two specific primers (P1/P7). The results showed that in infected samples of the tomato plants, a DNA fragment of 1800 bp in size was multiplied while in the control plant no DNA fragment was observed when the PCR products were visualized in the gel electrophoresis. The same size specific DNA fragment was detected only in PCR reaction coming from leafhoppers and samples of the Orbanche plant parasite. This research showed that the pathogen can be transmitted by leafhoppers and Orbanche while it cannot be transmitted by seeds and whiteflies. This molecular approach could be an effective and fast method for detection and survey of phytoplasma and other fastidious plant pathogens.

    Keywords: Phytoplasma, BigBud, tomato, Molecular detection
  • CRISPR and biosafety considerations
    Atefeh Amini Neisiani, Abbas Saidi, Masoud Tohidfar* Pages 0-0
    With the discovery and development of CRISPR, genome engineering and gene therapy have been revolutionized. Genome editing research is expanding globally, and this technology is increasingly used in agriculture and medicine. One of the advantages of this technology is that it can perform targeted gene editing in a short time, unlike traditional breeding methods. Despite the many advantages that CRISPR has for treating diseases and improving human health, there are also biosafety concerns associated with the development and use of this technology, such as the presence of off-targets, concerns about the appropriate vectors used in this technology, the different transfer methods and gene drive. The rules for using products from this technology in some countries are the same as the existing regulatory rules for transgenic products. Some other countries do not consider these products as transgenic products and consider them exempt from these regulatory rules, just like the products resulting from traditional breeding. This review has explained the safety considerations that must be considered when designing sgRNA when working in the laboratory, and after the creation of CRISPR products. Finally, the global market of Crisper and the rules for the use of CRISPR products have been discussed in some countries.
    Keywords: Management Strategies, Biosafety rules, Biosafety regulations, Genome editing
  • Delivery methods of CRISPR/Cas-mediated genome editing system
    Zahra Kordzadeh-Kermani, Reza Kheirandish*, Hosseinali Sasan Pages 0-0
    CRISPR systems or clustered regularly interspaced short palindromic repeats and related proteins are natural microbial immune systems, which have been used as a tool for gene editing. To produce therapeutic effects, CRISPR components must be delivered directly to the target cells. There are different methods of delivery. In this study, some delivery systems through the cell membrane have been reviewed, including viral and non-viral delivery systems. The viral delivery system is the use of viruses such as adeno-associated virus vectors but there are concerns in its clinical use. The non-viral delivery system consists of various methods, including physical delivery and chemical delivery. In the physical delivery; the dose, duration, and specificity of the transfer are controlled more precisely, which includes the methods of electroporation, hydrodynamic injection, and microinjection. In the electroporation method, irreversible changes may occur in the physiology of the membrane, which threatens the cell's viability. In hydrodynamic injection, the volume required to start the injection is large and it is not a suitable method for human applications. Microinjection has high efficiency and precisely controlled dose, but it is very impractical for high-capacity cases. Although physical approaches are typically very successful in the laboratory, they generally do not scale well and are therefore less applicable for delivery to live conditions or high-throughput applications in the laboratory. In chemical delivery methods, instead of inducing a change in the target cell, the transferable cargo itself can be changed. There are two main forms of chemical delivery, including the method of encapsulation of the transferable substance and the method of modification of the transferable substance. Encapsulation can protect the cargo from enzymatic degradation or immune responses and enhance the specificity of delivery. Modification does not protect against degradation by proteases, nor are they capable of specific cell targeting. Therefore, successful use needs to be combined with encapsulation or other delivery methods. Considering that each delivery method has advantages and disadvantages, it is necessary to choose the most effective delivery method so that the CRISPR system is efficient for gene editing.
    Keywords: Cas9, CRISPR, Cas, Genome editing, Nonviral delivery, Viral delivery
  • Akbar Shirzad*, Sevda Asgharzadeh, Alireza Alizadeh Pages 1-16
    In order to identify the endophytic fungi of Azarshahr red onion variety, sampling was conducted from the main cultivation areas of this plant in East Azarbaijan province. A total of 360 fungal isolates were obtained from different parts of onion (root, base, scale, flowering stem and leaf). The isolates were grouped based on their phenotypic characteristics on culture media and comparing the DNA fingerprinting patterns using the ISSR molecular markers. In order to accurate identification of the endophytic fungi, the morphological characteristics were combined with the phylogeny inferred from analysis of ITS-rDNA genomic region sequence. Examined endophyte isolates were belonged into eight genera and 12 species namely Alternaria atrum, A. tenuissima, Aspergillus niger, A. kevei, Fusarium equiseti, F. oxysporum, F. proliferatum, F. solani, Mortierella alpina, Setophoma terrestris, Stachybotrys chartarum and Trichoderma longibrachiatum. The results of the inhibitory effect experiments of the selected endophyte Trichoderma longibrachiatum strain ASh268 on the growth of several pathogenic fungal isolates including Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum, Fusarium solani and Setophoma terrestris showed that this strain has a good ability to produce cellulase enzyme in carboxymethyl cellulose medium and significantly reduces the growth of all the above pathogens on the culture media. To our knowledge, this is the first report of Aspergillus kevei for the funga of Iran. Also, this research is the first study on the isolation and identification of endophytic fungi of red onion verity in its major cultivation areas in Iran.
    Keywords: growth inhibition, onion diseases, Funga, cellulase, biological control
  • Mahdi Mahmoudi, Seyed Ahmad Sadat Noori*, Mohsen Ebrahimi, Moslem Bahmankar Pages 17-27
    It is possible to treat Coronavirus disease with perilla (Perilla ferutescens (L.) Britton), a medicinal plant. The current study's objective is to examine how Agrobacterium rhizogenes induces hairy roots in Perilla to produce secondary metabolites. Three replications of a completely randomized design were used for this factorial experiment. Explant with four levels hypocotyl, cotyledon, leaf, and internode as well as bacterial strain with two levels were among the factors examined (ATCC-15834 and A4). The findings showed that the interaction effect of the factors under investigation was significant for hairy root features such as day to induction, percentage of induction, and fresh and dry weight after two months. The treatment combination of cotyledon explant infected with ATCC18534 produced the highest percentage of hairy root induction, fresh weight, and dry weight compared to other treatments. By utilizing a PCR reaction to track a portion of the rolB gene, it was possible to determine that the hairy roots were transgenic because the corresponding band was not amplified in the normal or non- transformed roots. In general, the findings of the present study indicated that the bacterial strain and explant had an impact on the induction of hairy roots in Perilla, and these findings are a necessary prerequisite for hairy root culture studies to produce secondary metabolites.
    Keywords: Agrobacterium rhizogenes, Transformation, Perilla, Hairy root, Secondary metabolites
  • Nahid Vaez*, Solmaz Azimi, Samira Ebrahimpour Pages 28-41
    Transgenic plants are important tools that can complement integrated pest management programs. One of the concerns about transgenic plants is their effects on non-target organisms such as predators and parasitoids. This effect can occur directly (lethal effects) and indirectly. Natural enemies may be affected by feeding on herbivores that feed on leaves, stems or flowers of transgenic plants. In this research, the effect of transgenic varieties of broad bean (G-faba-560, G-faba-5, G-faba-20 and G-faba-21) and also, a native variety (Qaramalek) on the biological parameters of black bean aphid, Aphis fabae Scolopi and its parasitoid, Lysiphlebus fabarum Staey was investigated in the laboratory. Results showed that mean of nymphs produced by female aphids on all transgenic cultivars was significantly reduced compared to Qaramalek cultivar, which indicated that these varieties are unfavorable for black bean aphid. It was also found that the native variety (Qaramalek) was more sensitive to A. fabae than the transgenic varieties, and the pest population decreased in transgenic varieties. On the other hand, developmental time, adult longevity, parasitism rate and emergency rate have significant differences in broad beans varieties. Because aphids fed on transgenic varieties were small in size, parasitoid did not prefer them for parasitization. As a result, in transgenic varieties, the L. fabarum was affected by population reduction and lack of A. fabae. Also, in this research, it was found that transgenic varieties of broad bean are able to reduce the population of A. fabae.
    Keywords: black bean aphid, emergency rate, fecundity, Lysiphlebus fabarum, parasitism rate, transgenic plant
  • Nadia Javadnezhad, Mahdi Davari*, Naser Safaie, Mahdi Arzanlou, Farough Nasiri Pages 42-58
    Endophytes are a large and various group of microorganisms that live in the plant tissues without any appreant disease symptoms. Endophytes play an important role in protecting the plants against the biotic and abiotic stresses. The objectives of this study were to isolate and identify the endophytic fungi of hazelnut (Corylus avellana) tree and evaluate the possible effects of the hazelnut different tissues on their communities. Healthy samples (fruit including nut, shell and involucre, leaf, stem and root) were collected from hazelnut tree of Fandoghlo forest in Ardabil, Iran. After surface sterilization, the endophytic fungi were isolated using standard culture methods and identified based on morphological characteristics. Representatives of each taxon were identified by sequencing of ITS1-5.8S-ITS2 rDNA region. Tissue colonization frequency, species isolation rate and diversity indices were calculated. In total, 79 endophytic fungal isolates were isolated from fruits (29.9%), leaves (9.1%), stems (54.5%) and roots (9.1%). The isolates belonged to the taxa of Clonostachys sp., Briansuttonomyces sp., Chaetomium sp., Colletotrichum sp., Fusarium sp., Curvularia sp., Epicoccum sp. and Biscogniauxia sp. Accordingly, 15.2% isolates (12 isolates) were not identified due to lack of sporulation. The stem and leaf of the hazelnut tree showed the highest and the lowest colonization frequency, respectively. The indices of diversity of leaf and fruit endophytes were higher than those of roots and stems. The results of thin layer chromatography analysis and polymerase chain reaction (with DBAT gene primer) showed that three isolates are probably able to produce paclitaxel.
    Keywords: Colonization frequency, Isolation frequency, Biodiversity, morphology, Taxol
  • Foozieh Moghadami*, Fatemeh Hajmoradi, Mahdi Kalantari Pages 59-67
    The widely used silver nanoparticles made them readily accessible to the bacteria. The interactions between silver nanoparticles and proteins are still not fully understood. In this research, the effect of silver nanoparticles on glycerol dehydrogenase which is located in the respiratory chain of the Gluconobacter was investigated. Response Surface Methodology and a central composite design were used to evaluate the activity of enzyme and the interactions of pH and temperatures. Enzyme activity was evaluated by colorimetric method. The results showed that increasing the concentration of silver nanoparticles up to 50 mg/L decreased the activity of glycerol dehydrogenase enzyme. The inhibitory effect of nanoparticles decreased beyond this concentration. The glycerol dehydrogenase activity increased 35ºC and pH 7, but the activity decreased thereafter. The parameters of temperature, pH and nanoparticles concentration influenced the activity of glycerol dehydrogenase enzyme independently. It could be concluded that silver nanoparticles decrease the activity of glycerol dehydrogenase, which can ultimately decrease the activity of the respiratory chain and subsequently energy production in Gluconobacter. The results of this research can be used in the targeted control of glycerol dehydrogenase activity to produce dihydroxyacetone.
    Keywords: Temperature, pH, Gluconobacter, Respiratory chain, Coenzyme Q10
  • Maryam Afrashtehg, Davoud Koolivand*, Mohammad Hajizadeh, Nahid Masoudi Pages 68-80
    Apple chlorotic leaf spot virus (ACLSV) is one of the most important viruses infecting fruit trees. Preparation antibodies, ELISA kit and, biosensors are one of the applicable strategies to rapid and efficient screen a number of viral samples. To aim, the recent study was conducted to raise recombinant polyclonal antibodies to rapid detection of Apple chlorotic leaf spot virus by expressing coat protein gene in the prokaryotic system. First, the pTG19-ACLSV-CP was transformed to E. coli DH5α, the replicated plasmids were extracted and double digested was optimized by restriction enzymes, then the released fragment (Coat protein gene) was cloned into pET28 as an expression vector. Next, the expression construct (pET28a-ACLSV-CP) was transformed into E. coli strain BL21 (DE3) to express the coat protein gene. After optimization of expression the transformed cells, a protein band an approximate size of 27 kDa (22 kDa for coat protein and about 5 kDa for histidine tags) was observed at four hours after induction. The recombinant protein was purified by native methods using Ni-NTA Agarose column, then purified proteins were injected into New Zealand female rabbits in four steps as antigen. IgGs were purified from serums raised from immunized rabbits using an IgG purification kit. The efficiency of purified IgGs was approved that a 1: 1000 concentration of recombinant anti-ACLSV-CP antibodies are efficient to detect the desired antigens. The results showed the raised antibodies have enough specificity to detect Apple chlorotic leaf spot virus in gardens and seedlings.
    Keywords: ACLSV, Plasmid, Protein Expression, Coat Protein Gene, Purification
  • Maryam Ghazavi Esfahani, Fatemeh Yousefi Kopaei*, Maram Mirtalebi Pages 81-94
    Regarding the importance of biological control of plant pathogens, the present research was aimed to find antagonists with inhibitory effects on the causal agent of Cantaloupe Fusarium wilt, Fusarium oxysporum f. sp. melonis (FOM). At first, the inhibitory effect of four isolates of Trichoderma (including Trichoderma harzianum Tr3, T. harzianum 2, T. longibrachiatum and T. asperellum Tr14) and 52 bacteria (isolated from rhizosphere of Sophora alopecuroides( against FOM was investigated in laboratory conditions. Based on the results, three isoaltes of Trichoderma and two bacterial isolates (B1 and B2) were selected and along with Bacillus subtilis MCC0067 were assayed in green house experiments. The antagonists were applied on seed and in the soil and their potential for control of Cantaloupe Fusarium wilt and plant growth promotion were evaluated. In dual culture assay, the growth inhibition percentage of Trichoderma isoaltes varied from 62 to 75% and of bacterial isoaltes varied from 46 to 60%. In greenhouse conditions, the antagonist isolates were not able to prevent the incidence of Fusarium wilt disease on cantaloupe; but they delayed the onset of the disease and reduced disease progression. In 40 days after planting, the disease severity in T. harzianum Tr3 and T. longibrachiatum treatments was significantly lower than the others. The antagonists had no significant effect on increasing root length but they triggered an increase in root volume. Their effect on other indices was different. In general, B2 and the isolates of T. harzianum Tr3 and T. longibrachiatum treatmens were the most effective treatments in increasing growth indices and in control of disease, respectively.
    Keywords: Antagonist, Biocontrol, Disease severity, Growth inhibition
  • Ramin Khodadadi, Nazanin Amirbakhtiar, Behzad Sorkhilalehloo, Masood Soltani Najafabadi* Pages 95-109
    Salt stress is one of the important environmental factors that adversely affects plant growth and yield. Identification of key components involved in the stress response networks is the important task in development of tolerant varieties through genetic engineering and molecular breeding programs. Here, we have performed comprehensive bioinformatics analysis to identify conserved genes and mechanisms involving in salt stress response across monocots, wheat and barley and dicot Arabidopsis. The microarray data were retrieved from GEO dataset at NCBI, which were already generated through experiments on the leaves of mentioned species under various stress conditions. Arabidopsis orthologues of salt responsive genes from wheat and barley were recognized by performing BLASTx compared with Arabidopsis protein database. We identified 208, 1336, and 4527 salt responsive genes from barley, wheat, and Arabidopsis, respectively, where 25 genes were common and considered as conserved salt responsive genes among species. The conserved genes are involved in stress signaling, ion homeostasis of ions, reactive oxygen species homeostasis, and energy, osmoprotectant mechanisms, and cell wall lignification pathways by exposing to salt stress in the three species. The theoretical gene co-expression network during signaling pathway was also presented in the salt stress condition.
    Keywords: salt stress, microarray, conserved genes, monocot, dicot
  • Sayedeh Zahra Hosseini Mousavi, Mousa Mousavi*, Khalil Alami-Saeid Pages 110-122
    Offshoot planting is the most common way of propagating date palms. Due to the limitation of the number of offshoots produced by each palm tree and the problems with their transferring and planting, the tissue culture technique is recommended for palm propagation. Tissue culture plantlets are completely similar to the mother stock. But in some cases (like as date palm cv. Barhee) this method shows somaclonal variation, such as abnormalities in pollination and fertility. Gene expression analysis can determine the molecular mechanism of somaclonal variation. Therefore, in this research, we investigated the expression of some genes affecting date palm pollination and fertilization, including Ubiquitin (UBQ), Metallothionein (MT), Phosphofructokinase (PFK), and Polyadenylate binding (PABP), in the Barhee cultivar at three stages of the inflorescence spathe growth (15, 25, and 35 cm long) with three replicates. The transcription amplification results showed that there was a significant difference in the mutual effects of spathe growth stages and propagation methods on gene expression. The expression levels of PFK and PABP were 1.6 and 1.3 times respectively, in tissue culture propagated palms comparing to offshoot propagated palms only at the initial stage of spot growth. However, the expression level of UBQ and MT genes was lower in tissue culture palms than in offshoot palms in all stages of spathe growth. We also investigated the protein network interacting with MT and found a relationship and interaction of this protein with proteins effective in male sterility and seed development.
    Keywords: Date palm spathe, Gene expression, Offshoot, Somaclonal variation, Tissue culture