فن آوری زیستی در کشاورزی
سال:1394 | دوره:14 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

گیاه شقایق (Papaver somniferum L.) یکی از قدیمی ترین گیاهان دارویی است که بواسطه بیوسنتز و ذخیره آلکالوئیدهای بنزیل ایزوکوئینولی دارای اهمیت خاص می باشد. به منظور بهره برداری های زیست فناروانه از این گیاه بایستی بهینه سازی های لازم مثل کشت بافت و تراریختی ژنتیکی صورت گیرد. از میان عوامل موثر در تراریختی عامل گزینشگر و برهمکنش آن با سایر عوامل از اهمیت خاصی برخوردار است. به منظور بررسی تحمل کالوس های این گیاه نسبت به گزینشگر کانامایسین، در مرحله کالوس زایی سه آزمایش مجزا روی سه نوع ریز نمونه هیپوکوتیل، کوتیلدون و ریشه طراحی شد. آزمایش های مربوط به کالوس زایی به صورت فاکتوریل با عامل های محیط کشت پایه در دو سطح B5 و MS و تنظیم کننده های رشد در دو سطح 1 میلی گرم در لیتر 2,4-D و 0.5 میلی گرم در لیتر 0.5+2,4-D میلی گرم در لیتر BA در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با هشت تکرار انجام شد. نتایج مقایسه میانگین، بالاترین درصد کالوس زایی را در محیط کشت B5 نشان داد. در مرحله جنین زایی نیز دو آزمایش فاکتوریل (با سه عامل محیط پایه، هورمون و کانامایسین) با هشت تکرار در قالب طرح پایه کاملا تصادفی اجرا شد. نتایج بیشترین جنین زایی و باززایی جنین ها را از کالوس های به دست آمده از ریزنمونه هیپوکوتیل در محیط کشت B5 حاوی 1 میلی گرم در لیتر 2,4-D و در سطح 25 میلی گرم در لیتر کانامایسن را نشان داد.

به منظور شناسایی مکان های ژنی مرتبط با صفات مورفولوژیک شامل تعداد برگ، طول برگ، عرض برگ، سطح برگ، وزن تر برگ، وزن خشک برگ، ارتفاع گیاه و قطر ساقه در توتون شرقی، یک جمعیت ژنتیکی متشکل از 100 بوته F2 حاصل از تلاقی دو ژنوتیپ توتون شرقی SPT 406 (والد پدری) و Basmaseres 31 (والد مادری)، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای شناسایی QTL ها، نقشه پیوستگی با 23 نشانگر SSR و 29 نشانگر ISSR تهیه گردید که 570.8 سانتی مورگان از ژنوم توتون را پوشش می دهد. نتایج مکان یابی ژنی نشان داد که QTL 11 در کنترل صفات مورد مطالعه نقش دارند. حداکثر تغییرات فنوتیپی توجیه شده توسط QTL ها 25.2 درصد بود. در این بررسی، برای صفت تعداد برگ هیچ QTL شناسایی نگردید. نتایج نشان داد که برخی QTL های شناسایی شده برای صفات ارتفاع گیاه، طول برگ، قطر ساقه، وزن خشک و تر برگ هم مکان هستند که می توانند باعث افزایش کارآیی انتخاب به کمک نشانگر و پیشبرد برنامه های به نژادی گیاهی در توتون شوند.

جوانه های جانبی و انتهایی شش رقم فندق در فصول مختلف تهیه شده و پس از ضدعفونی با تیمارهای متفاوت، روی محیط کشت MS جامد کشت شدند. درصد ریزنمونه های رشد کرده و درصد ریزنمونه های دارای آلودگی قارچی و باکتریایی ثبت گردید. علاوه بر این، تاثیر سطوح مختلف BAP و IBA بر استقرار و رشد ریزنمونه های فصول مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوذرات نقره نقش موثری در کاهش آلودگی های میکروبی درون شیشه ای ریزنمونه های فندق به همراه حداقل صدمه به بافت های درحال رشد دارد. در ریزنمونه های فصل بهار، کمترین درصد آلودگی قارچی و باکتریایی به همراه بیشترین درصد شاخه دهی در تیمارهای ضدعفونی هیپوکلریت سدیم %2.5 به مدت 10 دقیقه و غوطه ورسازی ریزنمونه ها به مدت 30 یا 45 دقیقه در محلول 100 میلی گرم در لیتر نانو ذرات نقره پس از ضدعفونی با هیپوکلریت سدیم %2.5 به مدت 5 دقیقه به دست آمد. محیط کشت حاوی یک میلی گرم بر لیتر BAP و 0.01 میلی گرم بر لیتر IBA بیشترین درصد شاخه دهی (%47.22)، تعداد برگ (6.22) و طول ساقه (1.87 cm) را داشت که به طور معنی داری بیشتر از سایر سطوح BAP بود. در حالی که در ریزنمونه های فصول تابستان و پاییز کمترین درصد آلودگی باکتریایی و قارچی و بیشترین درصد شاخه دهی با غوطه ورسازی ریزنمونه ها به مدت 120 دقیقه در محلول 100 یا 150 میلی گرم بر لیتر نانوذرات نقره پس از ضدعفونی با هیپوکلریت سدیم به دست آمد. بیشترین درصد شاخه دهی ریزنمونه ها در محیط کشت حاوی 3 یا 5 میلی گرم در لیتر BAP و 0.01 میلی گرم در لیتر IBA به دست آمد.

الکتروفورز افقی ژل آگارز، یکی از ابزارهای پایه در زیست شناسی مولکولی است. این روش آسان و سریع بوده، استفاده از آن نیاز به مهارت زیادی ندارد. یکی از معایب ژل آگارز این است که جداسازی قطعات کوچک DNA با تفاوت های ناچیز در حد چند جفت باز و همچنین تفکیک قطعات کوچک مولکول های DNA و پروتئین در این ژل به خوبی امکان پذیر نیست که به طور متداول در این موارد از ژل پلی اکریل آمید استفاده می شود. الکتروفورز عمودی ژل پلی اکریل آمید علی رغم مزایایی که دارد ولی روشی پیچیده، گران و زمان بر می باشد. اخیرا روشی برای الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید به صورت افقی معرفی شده است که ضمن داشتن مزایا نسبت به روش عمودی، ولی نیازمند ساخت دستگاهی جدید جهت انجام عمل الکتروفورز می باشد. در این پژوهش از دستگاه الکتروفورز افقی ژل آگارز با اندکی تغییرات، به منظور انجام الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید برای قطعات DNA تکثیر شونده توسط نشانگرهای ریزماهواره ای استفاده شد. در این روش عمل الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید، به صورت افقی و با استفاده از ژل دو قسمتی آگارز و پلی اکریل آمید انجام شد. نتایج نشان داد باندهای حاصل از الکتروفورز کاملا شفاف و واضح می باشند. همچنین در این روش، مشکلات تشکیل حباب در ژل و پارگی ژل، در هنگام جداسازی شیشه از ژل، وجود ندارد. دستگاه الکتروفورز معرفی شده، دو منظوره است که می توان از آن هم برای ژل آگارز و هم برای ژل پلی اکریل آمید استفاده نمود.

کنار یک گونه چوبی دارویی مهم با خواص درمانی فراوان می باشد که در طب سنتی ایران جایگاه بسیار ویژه ای دارد. امروزه استفاده از زیست فنآوری در اصلاح و تکثیر گونه کنار مرسوم شده و لازم است تا مراحل ریخت زایی با استفاده از ریزنمونه و ترکیبات هورمونی بهینه، بهبود داده شود. این مطالعه جهت بررسی عکس العمل ریزنمونه های گره، ریشه، برگ و تاثیر ترکیبات مختلف هورمونی بر روی آنها از نظر پینه زایی و باززایی گونه کنار در سال 1391 در آزمایشگاه بیوتکنولوژی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری انجام گرفت. برای پینه زایی، سه ریزنمونه از گیاه سترون روی محیط کشت MS حاوی هورمون های BAP، NAA، TDZ و 2,4-D (0.5، 1.0 و 2.0 میلی گرم در لیتر) کشت شدند. سپس پینه های تولید شده در محیط MS حاوی هورمون های BAP، TDZ و Kin (1.0، 3.0 و 5.0 میلی گرم در لیتر) قرار داده و برای ریشه دار کردن گیاهچه ها از محیط ½ MS با هورمون های IBA و NAA (0.5، 1 و 2 میلی گرم در لیتر) استفاده شد. آزمایشات به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در 4 تکرار انجام شدند. نتایج نشان داد که مقدار پینه زایی برای ریزنمونه برگ نسبت به دو ریزنمونه دیگر، در محیط کشت حاوی 2,4-D با غلظت 0.5 میلی گرم در لیتر (10±0) از همه بیشتر می باشد. در صورتی که میزان باززایی پینه با منشاء گره تحت تاثیر تیمارهای 0.5 میلی گرم در لیتر Kin (8.84±1.03) و 1.0 میلی گرم در لیتر TDZ (1.08±8.95) نسبت به دو نوع پینه حاصل از ریزنمونه برگ و ریشه از همه بیشتر بود (95 درصد). مقدار ریشه زایی توسط هورمون IBA (90.6 درصد) در همه غلظت ها نسبت به هورمون NAA (58 درصد) بیشتر است. با توجه به نتایج ذکر شده کنار نسبت به کشت درون شیشه ای و ریزافزایی واکنش خوبی نشان می دهد. از این نتایج می توان برای اهداف مختلف از جمله تکثیر و تولید ماده موثره بیشتر در شرایط کشت درون شیشه ای استفاده نمود.

طی سال های 1391-1390، 24 جدایه باکتری از درختان گردو آلوده به بلایت باکتریایی از استان های فارس و لرستان جداسازی شد. به منظور بررسی خصوصیات فنوتیپی و ژنوتیپی، آزمون های فیزیولوژیکی، بیوشیمیائی و rep-PCR با استفاده از آغازگرهای BOX، ERIC و REP انجام گردید. سویه های مورد بررسی، گرم منفی، هوازی اجباری، اکسیداز منفی، کاتالاز مثبت، قادر به هیدرولیز آسکولین، تولید H2S از سیستئین و استفاده از قندهای گلوکز، سوکروز، دی مانوز و دی سوربیتول بودند. جدایه ها تفاوت کمی در هیدرولیز توئین 80، هیدرولیز نشاسته، تحمل به نمک طعام 3 درصد و استفاده از قند ال آلانین داشتند. همچنین آزمون های بیماری زایی و آنتی بیوگرام روی جدایه ها انجام شد. بر اساس خصوصیات فنوتیپی، بیماری زایی و تکثیر قطعه 413 جفت بازی با آغازگر rev_seq در واکنش PCR، جدایه های مذکور به عنوان Xanthomonas arboricola pv. juglandis تشخیص داده شدند. بر پایه آنالیز عددی خصوصیات فنوتیپی جدایه ها تقریبا همگن و بیش از 87 درصد شباهت داشتند. سویه ها بر اساس rep-PCR با استفاده از آغازگرهای مذکور در دو گروه اصلی قرار گرفتند. در مجموع سویه ها از نظر خصوصیات فنوتیپی و ژنوتیپی مشابه بودند و استفاده از rep-PCR نتوانست سویه ها را بر اساس منشاء جغرافیایی از هم تفکیک نماید. همچنین این اولین گزارش از بیماری باکتریایی بلایت گردو از استان فارس است.

ازمک (Lepidium draba)، یک علف هرز چندساله از خانواده براسیکاسه است که حاوی مقدار قابل توجهی گلوکورافانین از گروه گلوکوزینولات ها می باشد. این متابولیت تحت هیدرولیز آنزیمی میروزیناز، نوعی ایزوتیوسیانات به نام سولفارافان تولید می نماید که خواص ضدسرطانی متعددی دارد. مشخص شده است که عوامل محیطی مختلف از قبیل دما و ارتفاع بر بیوسنتز متابولیت های ثانویه تاثیر دارند. در این مطالعه، محتوی سولفارافان در بخش های مختلف گیاه بالغ L. draba (شامل ریشه، برگ، گل و میوه) جمع آوری شده از اکوتیپ های مختلف استان کرمان (ماهان، بافت و جیرفت (ساردوئیه)) با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا اندازه گیری شد. نتایج نشان دهنده میزان بالای این ایزوتیوسیانات در میوه این گیاه می باشد که در مرتبه های بعدی، گل، برگ و ریشه های قرار دارند. همچنین محتوی سولفارافان در تمامی اندام ها، در گیاهان جمع آوری شده از شهر ماهان در مقایسه با دو شهر دیگر بیشتر بود. با توجه به ارتفاع کمتر و درجه حرارت بالاتر شهر ماهان نسبت به دو شهر دیگر استنباط می شود که این عوامل تاثیر بسزایی در بیوسنتز این ماده موثره دارند.

خلوص ژنتیکی نژادهای گوسفند به علت تلاقی های کنترل نشده دستخوش تغییر شده است، استفاده از نشانگرهای ژنتیکی توالی یابی ژنوم میتوکندری، یکی از راه های بررسی این تغییرات است. هدف از این تحقیق بررسی میزان تنوع ناحیه HVR-I از ژنوم میتوکندری گوسفند نژاد افشاری می باشد. برای این منظور از تعداد 20 راس گوسفندان افشاری غیرخویشاوند نمونه خون جمع آوری و پس از استخراج DNA از آنها، ناحیه موردنظر توسط پرایمرهای اختصاصی با تکنیک PCR، تکثیر و قطعات موردنظر توالی یابی شدند. با تجزیه داده های حاصل، تعداد 5 هاپلوتیپ در این جمعیت شناسایی شد. مقایسه توالی HVR-I گوسفند افشاری با توالی ناحیه مشابه از ژنوم گوسفندان سایر نژادها، مشخص کرد این نژاد متعلق به گروه هاپلوتیپی A می باشد، همچنین مقایسه توالی مذکور گوسفند افشاری با منطقه مشابه در گروه هاپلوتیپی A از ژنوم گوسفندان سایر نژادها، نشان داد که گوسفند افشاری داری کمترین فاصله ژنتیکی با نژاد بلوچی و مغانی ایران می باشد. همچنین تجزیه و تحلیل درخت فیلوژنی رسم شده برای گروه هاپلوئیدی A نشان داد که احتمالا قوچ و میش اوریال به عنوان منشا نژاد افشاری و دو نژاد دیگر گوسفند محسوب می شود.

زیتون یکی از درختان مهم میوه در ایران است و سطح زیر کشت آن در 15 سال گذشته حدود 30 برابر شده است. رقم دزفول، یکی از ارقام تجاری زیتون است که در مناطق جنوبی ایران سازگاری خوبی نشان داده و برای روغن گیری و کنسرو سازی مناسب است. ازدیاد رویشی این رقم به دلیل سخت ریشه زا بودن با استفاده از قلمه دشوار و تکثیر انبوه آن را برای کشت در سطح تجاری مشکل نموده است. ریزازدیادی از تکنیک های جدید و قابل اعتماد در سطح جهان است و برای تکثیر رویشی گیاهان در سطح انبوه کاربرد دارد. این پژوهش به منظور مطالعه تاثیر غلظت های مختلف BA، محیط کشت، منبع کربوهیدرات و مواد نیمه جامدکننده محیط کشت بر تکثیر شاخساره زیتون رقم دزفول انجام شد. نوک شاخساره و قطعه های ساقه شاخه های رشد فصل جاری درختان بالغ به عنوان ریزنمونه استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش ها، محیط کشت گیاهان چوبی (WPM) دارای دو میلی گرم در لیتر BA و 0.05 میلی گرم در لیتر IBA برای افزونش شاخساره، بهینه تشخیص داده شد. محیط کشت گیاهان چوبی برای تولید درون شیشه ای شاخساره به طور معنی دار نسبت به محیط کشت های MS یا MS با نصف غلظت عناصر ماکرو برتری داشت. ساکارز به مقدار 30 گرم در لیتر مناسب ترین منبع کربوهیدرات برای کشت درون شیشه ای زیتون رقم دزفول بود که از نظر شاخص های طول شاخساره، وزن تر شاخساره و تعداد شاخساره در ریزنمونه به طور معنی دار بهتر از گلوکز و فروکتوز بود. مناسب ترین ماده نیمه جامد کننده محیط کشت فیتاژل به میزان 2.4 گرم در لیتر بود.

فندق یکی از مهم ترین محصولات خشکباری جهان است و ایران مقام هشتم را در تولید جهانی این محصول دارد. تولید گیاه فندق از طریق بذر جهت برنامه های اصلاحی، معمولا به دلیل پوسته چوبی و خواب بذر به ندرت صورت می گیرد. کشت درون شیشه ای بذور می تواند روش مناسبی جهت تکثیر فندق در مدت زمان کوتاه و نیز تولید پایه های بذری اصلاح شده باشد. برای این منظور، در این پژوهش اثر نور (تاریکی و تاریکی- روشنایی)، پیش تیمار (سرما و اسیدجیبرلیک)، حالت کشت بذر (بذر کامل و بذر نیمه)، و نوع محیط کشت (RMS، WPM، ½ MS، MS)، روی صفات درصد جوانه زنی، طول ریشه و ارتفاع نوساقه بررسی شدند. نتایج نشان داد که جوانه زنی بذور فندق تنها در تاریکی صورت گرفته و اعمال پیش تیمار سرمایی، در دمای -7oC به مدت یک هفته و سپس کشت بذر نیمه در محیط کشت MS، بیشترین میزان جوانه زنی بذر را داشت، در حالی که بیشترین طول ریشه (10.8 cm) از طریق کشت بذر کامل در محیط کشت MS بدون پیش تیمارهای سرمایی و اسیدجیبرلیک حاصل شد. بلندترین ارتفاع نوساقه (6.9 cm) نیز از طریق کشت بذر کامل در محیط کشت RMS بدون پیش تیمار بدست آمد. در این پژوهش همچنین، جوانه زنی در شرایط درون شیشه ای با شرایط کشت در گلدان مقایسه شد و نتایج نشان داد که شرایط درون شیشه ای با %56.6 جوانه زنی، نسبت به شرایط برون شیشه ای با %3.33 جوانه زنی، به طور بسیار معنی داری موجب بهبود جوانه زنی فندق شده است.

شوری خاک با محدود کردن تولیدات گیاهی ابتدا جنبه های نموی را تحت تاثیر قرار می دهد که منجر به کاهش تولیدات گیاهی می گردد. در این تحقیق آنالیز بیان ژن مبتنی بر تکنیک cDNA-AFLP جهت مقایسه الگوی بیانی ناشی از تنش شوری در سه سطح 0 (شاهد)، 200 و 400 میلی مولار NaCl به مدت 1 هفته پس از واکشت، در ریشه گیاه Aleuropus littoralis که نزدیک ترین خانواده به غلات می باشد، انجام شد. از میان 32 عدد EST جداسازی شده از روی ژل پلی اکریل آمید، 25 عدد با طول میانگین 250 جفت باز توالی یابی شدند. به میزان 80% از رونوشت های توالی یابی شده با توالی اسیدآمینه و اسیدنوکلئیک شناسایی شده در موجودات دیگر، شباهت نشان دادند. از طرفی دیگر، 7 رونوشت (EST) به عنوان ژن های جدید احتمالی در نظر گرفته شدند. در نهایت 25 عدد EST در بانک ژن به ثبت رسید که مهم ترین آنها شامل گروه های پروتئینی انتقال دهنده پتاسیم، پروتئین های ریبوزومی، NADH دهیدروژناز و گولگین می باشند. نتایج این تحقیق در درک پایه های مولکولی تنش شوری و مکانیسم مقاومت جهت اصلاح و مهندسی ژنتیک در بهبود مقاومت غلات در برابر این تنش و تولید گیاهان مقاوم کمک می کند.

بیماری پاخوره غلات ناشی از Gaeumannomyces graminis (Sacc) Arx & Oliver مخرب ترین بیماری ریشه غلات در سراسر جهان است که از نقاط مختلف کشور از جمله استان کرمانشاه گزارش شده است. در این مطالعه، طی فصل زراعی 89-88، بیش از 300 مزرعه گندم و جو در نقاط مختلف استان کرمانشاه مورد بازدید قرار گرفته و نمونه ها آلوده که نشانه های خوشه سفیدی و سر سفیدی نشان می دادند جمع آوری گردید. پس از کشت و جداسازی قارچ های بیمارگر، وجود قارچ G. graminis در 139 مزرعه گندم و جو به اثبات رسید که بیانگر شیوع بیماری پاخوره گندم در حدود نیمی از مزارع بازدید شده می باشد. از بین جدایه های به دست آمده، 97 جدایه G. graminis با توزیع جغرافیایی مناسب جهت مطالعات بعدی انتخاب گردید. به منظور حصول اطمینان از صحت شناسایی جدایه های به دست آمده، از دو جفت آغازگر شامل NS5 :GGA-RP و NS5 :GGT-RP برای شناسایی و تفکیک واریته های بیمارگر استفاده شد. از بین 97 جدایه مذکور، 84 جدایه با تکثیر دو قطعه 410 و 400 جفت بازی به ترتیب توسط آغازگرهای NS5 :GGT-RP و NS5 :GGA-RP، به عنوان G. graminis var. tritici شناسایی شدند، اما در سایر جدایه ها آغازگرهای مذکور قادر به تکثیر هیچ قطعه ای نبودند. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی جدایه های G. graminis عامل بیماری پاخوره غلات، 54 جدایه با در نظر گرفتن پراکنش جغرافیایی انتخاب و با استفاده از روش انگشت نگاری مولکولی ISSR مورد مطالعه قرار گرفتند. از مجموع 20 آغازگر ISSR، 10 آغازگر که چند شکلی و تکرارپذیری بالایی نشان دادند، برای تکثیر DNA جدایه های منتخب به کار گرفته شدند. دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای داده های حاصل، جدایه ها را به سه گروه تقسیم نمود. اما هیچ ارتباط روشن و واضحی بین گروه بندی خوشه ای و پراکنش جغرافیایی جدایه ها وجود نداشت. نتایج این مطالعه نشان داد که نشانگر ISSR نشانگر مناسبی برای بررسی تنوع ژنتیکی در جدایه های G. graminis var. tritici می باشد.