ژنتیک نوین
سال:1388 | دوره:4 | شماره:4 (پیاپی 19) |تعداد مقالات:9

خانواده بقولات از لحاظ تغذیه انسان ها و جانوران جز گیاهان مهم زراعی هستند که قادرند با باکتری تثبیت کننده ازت در خاک و همچنین قارچ های میکوریزا همزیستی داشته باشند. باکتری Ralstonia solanacearum باکتری خاکزی است که از طریق ریشه به بیش از 200 گونه گیاهی از جمله تعدادی از بقولات حمله کرده و باعث مسدود شدن آوندهای گیاهی از یک طرف و از طرف دیگر هضم پروتئین ها و آنزیم های کلیدی سلول گیاهی از طریق سیستم ترشحی بیماریزایی نوع سوم می شود که نتیجه آن پژمردگی و از بین رفتن گیاهان است. در این تحقیق از گیاهان مقاوم و حساس Medicago truncatula به عنوان گیاه مدل جهت مطالعه تغییر بیان ژن ها بر علیه باکتری R. solanacearum استفاده گردید. مطالعات پروتئومیکس و ترانسکریپتومیکس نشان داد که بیان دو گروه از ژن ها در هر دو نوع گیاهان حساس و مقاوم افزایش می یابد. گروه اول شامل ژن هایی که محصول آنها بصورت مستقیم با پاتوژن واکنش می دهد مانند پروتئین های PI، PR و پراکسیداز و گروه دوم شامل ژن هایی که محصول آنها بعنوان فاکتورهای رونویسی یا پروتئین های شرکت کننده در مسیر انتقال پیام و یا به عنوان چپرون در تعیین شکل فضایی پروتئین های دیگر دخالت می کنند مانند پروتئین های HSP90 و .(PPI) peptidyl-prolyl cis-trans isomerase مطالعات ترانسکریپتومیکس نشان داد که افزایش بیان ژن ها در گیاهان مقاوم پایدار ولی در گیاهان حساس ناپایدار است به این ترتیب که بیان ژن ها در یک روز پس از تلقیح با باکتری در هر دو نوع گیاهان حساس و مقاوم افزایش یافت ولی در ادامه و سه روز پس از تلقیح با باکتری بیان ژن ها در گیاهان حساس کاهش یافته ولی در گیاهان مقاوم ثابت و یا حتی افزایش یافت.

افزایش پیشرفت ژنتیکی بواسطه استفاده از اطلاعات مولکولی DNA بیانگر افزایش صحت در برآوردهای ارزش اصلاحی و در نهایت شایستگی ژنتیکی افراد یک جمعیت می باشد. در این بررسی تاثیر انتخاب با استفاده از نشانگرهای ژنتیکی مرتبط با جایگاه های ژنی صفات کمی (QTL) از طریق افزایش در صحت گزینش گاوهای نر طی سنین نوجوانی جهت آزمون نتاج در یک برنامه به نژادی بکمک نشانگرهای مولکولی مورد ارزیابی قرار داده شد. همچنین با استفاده از روش های شبیه سازی تصادفی و بازسازی جمعیتی تجاری از گله های شیری، اثر منظور نمودن تمام یا بخشی از اطلاعات ژنوتیپی جهت انجام آزمون نتاج گاوهای نر بالقوه کاندید بر روی صحت برآوردهای ارزش اصلاحی در طی 25 سال مورد بررسی قرار گرفت. دو سطح ژنوتیپ کردن انتخابی (20 و 50%) استفاده شد تا با حالت ژنوتیپ کردن همه افراد بالقوه کاندید (100%) و یا روش رایج که بدون ژنوتیپ کردن است (0%) مقایسه شود. صفتی با وراثت پذیری پایین (h2=0.04) که در دخترها بروز می کند در نظر گرفته شد. یک QTL دو آللی با 25 درصد از واریانس ژنتیکی و 4 نشانگر در محدوده 4 سانتی مورگان از یک کروموزوم تحت عدم تعادل پیوستگی شبیه سازی شده بود. استفاده از نشانگرهای مولکولی در تمام سطوح حاکی از امکان بهبود قابل توجه در دقت برآورد ارزش ژنتیکی در مقایسه با روش رایج و بدون استفاده از ژنوتیپ داشتند. در مقایسه با ژنوتیپ کردن کل افراد کاندید در طی سال های 6 تا 11، مقدار برتری حاصل شده در صورت استفاده از اطلاعات QTL عبارت بودند از: 82%– 76% برای سطح ژنوتیپی50%؛ 67%– 51% برای سطح ژنوتیپی 20% و 55%–46% در عدم استفاده از ژنوتیپ. همچنین با افزایش فراوانی آلل مثبت QTL طی انتخاب و تثبیت تدریجی آن، از مقدار صحت برآوردهای حاصله با اطلاعات ژنوتیپی کاسته شد. بنابراین به منظور کاهش هزینه ها در آزمایشات آزمون نتاج، استفاده از اطلاعات QTL بهمراه ژنوتیپ کردن انتخابی طی سنین اولیه گاوهای نر روشی موثر در شناسایی کاندیدها بوده که ضمن بهبود صحت انتخاب باعث کاهش هزینه های تعیین ژنوتیپ میشود.

به منظور بررسی روابط بین اجزا مقاومت نسبت به بیماری زنگ زرد، 47 ژنوتیپ گندم نان از کلکسیون بانک ژن گیاهی ملی ایران توسط چهار نژاد E6A+6، 134E134A+،+134E142A  و +E4A6 در مرحله گیاهچه مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه همبستگی بین اجزا مقاومت نشان داد که رابطه دوره نهفتگی با تراکم جوش تحت تاثیر نژاد بیمارگر قرار نمی گیرد، اما همبستگی دوره نهفتگی و اندازه جوش متاثر از نژاد بیمارگر بود. در تجزیه به مولفه های اصلی برای اجزا مقاومت در شرایط آلودگی توسط هر نژاد بطور جداگانه، صفت دوره نهفتگی تاثیر بیشتری بر تغییرات مولفه های مذکور داشت. در تجزیه به مولفه های اصلی بر اساس تمام صفات مقاومت و همه نژادهای بیمارگر، چهار مولفه اول 81 درصد از کل تغییرات را توجیه می کردند. با توجه به ضرایب صفات مشخص شد مولفه اول بیانگر حساسیت نسبت به تمام نژادها و مولفه دوم نشان دهنده مقاومت اختصاصی نسبت به نژادهای +E134A134 و +E4A6 و حساسیت نسبت به نژادهای +E6A6 و +E142A134 می باشد. تجزیه خوشه ای به روش UPGMA و بر اساس مولفه های اصلی، ژنوتیپ های مورد مطالعه را به دو گروه مقاوم و حساس متمایز نمود. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان داد که دوره نهفتگی می تواند جایگزین مناسبی برای سایر اجزا مقاومت به منظور گزینش ژنوتیپ های برتر از لحاظ مقاومت به بیماری زنگ زرد در گندم باشد.

به منظور مقایسه دو مدل خطی-خطی (LLM) و خطی-آستانه ای (LTM) برای برآورد پارامترهای ژنتیکی و محیطی، یک جمعیت اصلاح نژادی با دو صفت متشکل از 6700 فرد با استفاده از زبان برنامه نویسی ویژوال بیسیک شبیه سازی شد. وراثت پذیری صفت اول و دوم به ترتیب 0.30 و 0.10 و همبستگی ژنتیکی بین دو صفت 0.50 در نظر گرفته شد. گزینش دام های مولد بر اساس شاخص انتخاب دو صفتی و آمیزش دام های انتخاب شده بطور تصادفی در مدت 15 سال انجام شد. صفت دوم با استفاده از تابع ربط پروبیت به یک صفت آستانه ای با سه دسته تبدیل شد، به طوری که 50% مشاهدات در دسته اول، 35% در دسته دوم و 15% در دسته سوم قرار گرفتند. برآورد پارامترهای ژنتیکی و محیطی در LLM با استفاده از روش حداکثر درست نمایی محدود شده (REML) و در LTM تحت روش بیزی با استفاده از نمونه گیری گیبس از توزیع پسین تحت مدل دام انجام شد. دو مدل در برآورد پارامترهای ژنتیکی و محیطی صفت پیوسته قابلیت بالایی داشتند و نتایج آنها مشابه بود. پارامترهای ژنتیکی برآورده شده برای صفت آستانه ای با مدل LTM بیشتر از مدل LLM بودند (P<0.05). به طوری که واریانس ژنتیکی و وراثت پذیری صفت دوم با مدل خطی-آستانه ای به ترتیب 0.084 و 0.10 و با مدل خطی-خطی به ترتیب 0.035 و 0.07 برآورد گردیدند. بنابراین،LTM  نسبت به LLM در برآورد پارامترهای ژنتیکی صفات آستانه ای برتری دارد ولی به علت دامنه وسیع وراثت پذیری صفات و همبستگی ژنتیکی بین آنها در حالت طبیعی نیاز است مطالعات بیشتری برای مقایسه مدل ها با استفاده از پارامترهای ژنتیکی دیگر و داده های مزرعه انجام گیرد.

اغلب گیاهان برای کسب تحمل به یخ زدگی بایستی در معرض دماهای غیرمنجمدکننده قرار گیرند که به این فرآیند سازگاری به سرما اطلاق می شود. مطالعات نشان داده اند، بیان ژن های القاشونده با سرما در گیاهان، برای تحمل و سازگاری به سرما ضروری است. در این تحقیق الگوی بیان یکی از ژن های دارای بیان افتراقی در شرایط سرمادهی با نام SuT4 از گروه ژن های انتقال دهنده کربوهیدرات در رقم مقاوم به یخ زدگی نورستار و لاین حساس به یخ زدگی PI181268 گندم مورد بررسی قرار گرفت و به منظور مطالعه نحوه بیان ژن، بررسی های بیشتری روی ناحیه '5 بالادست (راه انداز) ژن مذکور انجام شد. به منظور اعمال تیمار سرمادهی از دمای 4 درجه سانتی گراد روی گیاهچه های دو هفته ای استفاده گردید. نمونه برداری از گیاهان در زمان های پیش از شروع سرمادهی و پس از آن انجام شد. به منظور ارزیابی الگوی بیان ژن نیز از روش واکنش زنجیره ای پلی مراز کمی در زمان واقعی (QRT-PCR) با استفاده از رنگ فلورسنت سایبرگرین استفاده شد. توالی ناحیه راه انداز ژن نیز با روش پیمایش ژنومی با استفاده از PCR و نرم افزارهای PlantCARE و PLACE جداسازی و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی الگوی بیان ژن، بیانگر افزایش فعالیت بیان ژن از روزهای آغازین شروع سرمادهی در گیاهان تحت تیمار سرمادهی در مقایسه با گیاهان تیمار نشده بود. ولی در تمام طول آزمایش بیان ژن در رقم مقاوم بیشتر از رقم حساس بود. طول راه انداز این ژن در حدود 1980 جفت باز است که فاقد جعبه TATA و جعبه CAAT می باشد. راه انداز شامل عناصر تنظیم کننده همسوساز مفروض متعددی شامل عناصر پاسخ دهنده به اسیدآبسیزیک (ABRE)، عناصر پاسخ دهنده به کم آبی (DRE)، عناصر پاسخ دهنده به دمای پایین (LTRE) و بسیاری از عناصر تنظیم کننده دیگر می باشد. از آنجایی که بیان این ژن در هر دو رقم افزایش معنی داری نشان داده است، احتمال می رود این ژن فقط در تنظیمات سلولی گیاه در شرایط تنش نقش فعالی را ایفا نماید و یا دارای نقش دوگانه در کنترل تنش سرما و بیماری کپک برفی باشد.

ژن درمانی با استفاده از روش هدف گیری ژنی (Gene targeting) یکی از بهترین روش های درمان نقائص ژنتیکی خصوصا بیماری های تک ژنی است . اما این روش برخلاف روش استفاده از حامل های ویروسی از کارایی پائینی برخوردار است. هدف این تحقیق طراحی و ساخت یک حامل لنتی ویروس فاقد عملکرد پروتئین اینتگراز است که بتواند با کارائی بالا وارد سلول شده ولی قادر به ادغام شدن در ژنوم سلول نباشد. در این تحقیق پس ازترانسداکت سلولهای T293 با ویروس های طبیعی و نوترکیب، در صد پروتئین eGFP در سلول های ترانسداکت شده با ویروس های طبیعی پس از دو هفته کاهش ناچیزی داشت، در حالیکه در ویروس اینتگراز منفی پس از زمان فوق کاهش معنی داری مشاهده گردید. نتایج نشان دهنده این است که ژنوم ویروس نوترکیب به صورت اپی زومال بوده و با کارائی کمتری در ژنوم سلول ادغام می شود که به نوبه خود کمترین اثر نامطلوب در بیان سایر ژن های سلول را باعث می شود. بنابر این با این سیستم امکان جایگزینی ژن معیوب با ژن سالم بدون وارد شدن تصادفی حامل ویروسی در ژنوم میزبان وجود دارد.

در این تحقیق، فرضیه اثر انزیم های ضد اکسنده بر میزان کاهش آسیب پذیری گیاه در دوره زایشی ناشی از افزایش رادیکال های آزاد اکسیژن مورد بررسی قرار گرفته است. لذا اثر تنش آب در تغییر فعالیت آنزیم های اسکوربیت پراکسیداز (APX)، کاتالاز (CAT)، پراکسیداز (POX) و سوپراکساید دسموتاز (SOD) در دوره زایشی گیاه جو (5 مرحله) با اعمال 3 تیمار آبی، دیم و خشکی در شرایط مزرعه با استفاده از روش های سنجش اسپکتروفتومتری و سنجش ژل مطالعه شد. آزمایش در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا و به صورت فاکتوریل (3 نوع تنش×5 مرحله رشد×5 ژنوتیپ) تجزیه گردید. در نتیجه تجزیه واریانس، تمام اثرات ساده و متقابل عوامل مورد مطالعه معنی دار شد. بر اساس نتایج بدست آمده، میزان پروتئین و کلروفیل کل گیاه در مراحل آخر رشد گیاه کاهش معنی داری داشت. فعالیت همه آنزیم ها در مراحل اولیه دوره زایشی ابتدا افزایش یافته و سپس در مراحل آخر، فعالیت آنها قدری کاهش نشان داد. اگر چه این کاهش معنی دار بود ولی اختلاف شدیدی با مراحل اول نداشت. در مقایسه با تغییرات شدید کاهش پروتئین کل سلولی، در مجموع آنزیم های ضد اکسنده مورد مطالعه از افزایش بیان برخوردار بودند. در بین این آنزیم ها دو آنزیم اسکوربیت پراکسیداز و کاتالاز بویژه در دو تیمار دیم و خشکی فعالیت بیشتری در حفاظت سلول ها از خود نشان دادند. مطالعه فعالیت آیزوزایم این آنزیم ها، نتایج بدست آمده را تائید کرد. از نتایج بدست آمده می توان نتیجه گیری کرد که آنزیم های مورد بررسی در حفاظت سلول در مقابل عوامل رادیکال های آزاد تولید شده بر اثر تنش خشکی در دیم زارها نقش اساسی دارند.