مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال:1388 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

بررسی ژن هایی که در تشکیل گل دخالت دارند می توانند ما را در فهم بیشتر مکانیسم های تعیین جنسیت کمک نماید. در این تحقیق، الگوی بیان چهار ژن از اعضای خانواده ژنی MADS- box شامل RaA2، RaB17،  RaG24و RaK16 جداسازی شده از گیاه دو پایه ترشک (Rumex acetosa L.) مورد مطالعه قرار گرفتند. برای استخراج RNA از بافت های مختلف (گل آذین، ساقه، برگ و ریشه) گیاهان نر و ماده برای آزمون نورترن بلات استفاده گردید. ژن هایی RaA2 و RaB17 در اعضای زایشی گیاه بیان می شوند اما ژن های RaG24 و RaK16 هم در اعضای رویشی و هم در اعضای زایشی بیان می شوند. هم ردیفی توالی پروتئینی این همسانه های ژنی با پروتئین های MADS- box شناخته شده سایر گیاهان نشان داد که آنها متعلق به زیرخانواده های مجزایی هستند. توالی پروتئینی ژن های RaA2 و RaB17 بیشترین تشابه را به ترتیب با پروتئین های MADS- box سیب (Malus domestica) و CMB1 گیاه Diantus caryophyllus نشان دادند. توالی پروتئینی ژن های RaG24 و RaK16 بیشترین تشابه را به ترتیب با پروتئین TDR3 گوجه فرنگی (Lycopersicon esculentum) و پروتئین MADS5 گیاه Betula pendula و پروتئین POTM1 سیب زمینی (Solamum tuberosum) نشان داد که هر دو در مراحل رویشی و زایشی بیان می شوند. در آزمون سادرن بلات الگوی دروگه سازی متفاوتی بین نر و ماده وجود داشت. الگوی دورگه سازی سادرن بلات نشان می دهد که این ژن ها به حالت تک کپی و به صورت خانواده های ژنی کوچک در ژنوم قرار دارند.

با بهره گیری از تکنولوژی زراعت ملکولی (molecular farming) توانسته ایم گیاهان را به بیوراکتور، برای تولید پروتئین های نوترکیب ارزان قیمت، با ارزش افزوده بالا تبدیل کنیم. این تکنولوژی موفقیت هایی در زمینه تجاری سازی چند محصول اولیه بدست آورده و محصولات نو ترکیب متعدد دیگری فازهای نهایی تولید را می گذرانند. طی ده سال گذشته بیش از 100 پروتئین نوترکیب در گیاهان تراریخت تولید شده و یا در حال تولید می باشد. گیاهان دارای مزایای زیادی نسبت به سایر سیستم های بیانی، بویژه از نظر اقتصادی، ایمنی، عملیات اجرایی و تولید می باشند. اما به هر حال مشکلاتی هم در پیش رو جهت استفاده از گیاهان به عنوان رآکتورهای زیستی وجود دارد که باید برطرف شوند. از جمله این عوامل مهم: کیفیت محصول نهایی، تخلیص و فرآوری ماکرومولکول های دارویی مشتق شده از گیاهان و همچنین ایمنی زیستی می باشد. در این بررسی سعی شده علاوه بر مرور زراعت مولکولی در جهان، به مواردی از موفقیت های حاصل شده در این زمینه در ایران شاره گردد. طی بیش از 8 سال تحقیق در زمینه کشاورزی ملکولی در ایران به ویژه در دانشگاه تربیت مدرس، می توان به بخشی از این موفقیت ها اشاره نمود که عبارتند از: 1- تولید آنتی بادی تک دومینی VHH در گیاهان توتون و کلزا 2- تولید پروتئین نو ترکیب tPA در توتون 3- بیان ژن اینترفرون گامای انسانی در کلزا و توتون 4- انتقال ژن لوسیفراز کرم شبتاب به کلزا، توتون، بنفشه آفریقایی و ... مواردی از موفقیت های حاصل است. پروژه های ارزشمند دیگری در زمینه انتقال ژن به کلروپلاست گیاهانی مانند توتون و کاهو در حال اجرا است که بحمدا... به موفقیتهای اولیه خوبی رسیده اند. در پروژه انتقال ژن پروانسولین به کلروپلاست، پس از تهیه سازه کلروپلاستی حاوی ژن پروانسولین، با استفاده از روش بیولستیک ژن هدف به کلروپلاست گیاه توتون منتقل گردید. سلولهای تراریخت روی محیط اسپکتینو مایسین باززایی و گیاه کامل بدست آمد. گیاهان حاصله با استفاده از آغازگرهای اختصاصی و روش PCR بررسی شدند که اکثر گیاهان باززایی شده تراریخت بودند.

برخی گیاهان از طریق تثبیت زیستی قادر به استفاده از نیتروژن هوا هستند. در سویا گره های تثبیت نیتروژن حاصل از اثر متقابل بین باکتری Bradyrhizobium japonicum و ریشه گیاه است. از این همزیستی هر دو موجود سود می برند باکتری قند و گیاه، نیتروژن احیا شده به دست می آورد. خود تنظیمی گره زایی حاصل از بیان ژن GmNARK در برگ سویا، مهمترین سازوکار ژنتیکی تنظیم این فرایند است. این سازوکار یک شبکه پیام رسانی دوردست می باشد که پس از آغاز گره زایی از حالت بیش افزایی آن جلوگیری می شود. آزمایش های ریزآرایه افیمتریکس و Real time RT-PCR روی برگ انواع وحشی و جهش یافته GmNARK یا فوق گره زایی، سویا نشان داد که بیان ژن با شناسه افیمتریکس GmaAffx.32318.1 در تیپ وحشی نسبت به جهش یافته در بافت برگی با رفتاری مستقل از آلودگی ریزوبیومی کاهش یافته است. نتایج همسانه سازی و تعیین توالی نشان داد که این ژن نامزد رمز کننده یک ناقل کلسیمی است. توالی حاصل با 2460 جفت باز شامل بخش رمز کننده و قسمتی از نواحی بالادست و پایین دست ژن بوده است. پروتئین پیش بینی شده شامل 202 اسید آمینه و دارای 5 دومین بین غشایی است که می تواند نقش گیرنده سلولی یا ناقل مولکولی را داشته باشد که دارای 70 درصد همسانی با هترولوگوس ناقل کلسیمی خود در آرابیدوپسیس است.

بیماری فوزاریومی سنبله گندم یکی از بیماری های مهم گندم در ایران است که در استان های مازندران، گلستان، اردبیل (مغان) و فارس از اهمیت بالایی برخوردار است. مهمترین عامل این بیماری قارچ Fusarium graminearum می باشد. ارزیابی اولیه، 3350 نمونه از گندم های نان بانک ژن گیاهی ملی ایران نسبت به فوزاریوم سنبله، تعدادی از آنها مقاومت نشان داند. بیست و دو نمونه مقاوم به همراه یک شاهد مقاوم و یک شاهد حساس، در پاییز 1381 در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی قراخیل ساری ارزیابی پیشرفته شدند. برای ارزیابی مقاومت به پنج جدایه قارچ فوزاریم که بیماری- زایی شدیدتری داشتند، در پنج مرحله مایه زنی افشانه ای پیش از غروب آفتاب با غلظت 3×104 ماکروکنیدی در میلی لیتر انجام شد. صفات مهم زراعی یادداشت برداری شدند. برای ارزیابی مقاومت نمونه ها در سه مرحله 10، 14 و 18 روز پس از آلودگی، شاخص آلودگی سنبله، شدت بیماری و درصد آلودگی دانه برای نمونه ها تعیین شد. سطح زیر منحنی پیشرفت آلودگی (AUPDC) محاسبه شد. نتایج نشان داد که تعدادی از نمونه ها در مقایسه با شاهد مقاوم از مقاومت مطلوبی برخوردار بودند. با گروهبندی (کلاستر بندی) نمونه ها در یک گروه قرار گرفتند. برای به دست آوردن نشانگرهای SSR (Simple Sequence Repeats) پیوسته با مقاومت در نمونه ها، از ده جفت آغازگر استفاده شد. نتایج به دست آمده آزمایشگاهی نشان داد که نمونه های ذکر شده دارای تک باند اختصاصی مقاومت به بیماری بوده و آغازگرهای GWM234،  GWM340و GWM251 با بهینه سازی شرایط آزمایش و تعداد نمونه های بیشتر می توانند نمونه های مقاوم را از حساس تفکیک کنند.

این بررسی با هدف نقشه یابی QTL های کنترل کننده تحمل به شوری با استفاده از لاتین بسیار متحمل FL478 در موسسه تحقیقات بین المللی برنج IRRI، در سال های 1384 تا 1386 اجرا گردید. ارزیابی فنوتیپی 2350 لاین BC3F4 حاصل از تلافی ژنوتیپ های FL478×IR29، در مرحله گیاهچه در شرایط کنترل شده برای صفات امتیاز تحمل به شوری ژنوتیپ ها، میزان انباشت سدیم و پتاسیم در برگ چهارم و نسبت آنها، بر وجود تفاوت معنی دار بین فامیل های تلافی برگشتی دلالت داشت. نتایج نشان داد که پایین بودن نسبت Na+/K+ در لاین FL478، عمدتا از طریق جذب کمتر سدیم رخ می دهد. نتایج مکان یابی QTL ها با ژنوتیپ یابی انتخابی 500 تک بوته کرانه ای با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره، بیانگر وجود بیشترین و کمترین تعداد QTL به ترتیب، برای غلظت های Na+ و K+ بود. مکان یابی فاصله ای مرکب نشان داد که علاوه بر کروموزوم 1، کروموزوم های 6، 8 و 10 دارای QTL های مهم و تاثیرگذار بر تحمل به شوری در مرحله گیاهچه می باشند. برای غلظت سدیم بر برگ چهارم یک QTL در ناحیه Saltol مکان یابی شد، در حالی که برای امتیاز تحمل به شوری، غلظت پتاسیم و نسبت سدیم به پتاسیم QTL تاثیرگذاری در ناحیه فوقانی Saltol شناسائی شد. برای امتیاز تحمل به شوری، مکان های ژنی بزرگ اثری روی کروموزوم های 1، 3 و 6 مکان یابی شدند. برای غلظت سدیم و نسبت سدیم به پتاسیم، کروموزوم های 1، 6، 10 و 12 دارای QTL های بزرگ اثر بودند که منشا اکثر آن ها FL478 بود. همچنین، هیچ گونه اپیسازی معنی داری نیز بین QTL ها دیده نشد. بنابراین، در اصلاح به کمک نشانگر و با استفاده از لاین FL478 به عنوان یکی از متحمل ترین لاین های اصلاحی، لازم است هرم سازی QTL ها و ادغام همزمان چند QTL بزرگ اثر به ارقام مدنظر قرار گیرد.

بررسی و تشخیص بیماری های ژنتیکی در جوامع انسانی و حیوانی از اهمیت خاصی برخوردار است. خون گیری از 162 گاو سرابی ایستگاه تحقیقاتی سراب (استان آذربایجان شرقی) انجام شد. استخراج DNA از نمونه ها به روش گوانیدین تیو سینات-سیلیکاژل صورت گرفت. هدف از این مطالعه، شناسایی حاملین بیماری پیچیدگی ستون فقرات (CVM) و نقص در آنزیم اوریدین مونوفسفات سنتار (DUMPS) در گاوهای بومی سرابی ایران بود. واکنش زنجیره ای پلیمر از برای تکثیر قطعات 177 و 108 جفت بازی از اگزون 4 ژن SLC35A3 و اگزون 5 ژن UMPs با استفاده از جفت آغازگرهای اختصاصی انجام شد. محصولات واکنش زنجیره ای پلیمراز ژن SLC35A3 به روش SSCP برای بررسی تفاوت فرم فضایی رشته های منفرد روی ژل اکریل آمید الکتروفورز شدند. عمل هضم آنزیمی (RFLP) با استفاده از آنزیم Aval برای به دست آوردن الگوی هضمی مناسب به منظور تشخیص و شناسایی حاملین بیماری DUMPS روی محصولات واکنش زنجیره ای پلیمراز ژن UMPs انجام شد. نتایج این بررسی نشان داد که جهش (G→T) در موقعیت 559 اگزون 4 ژن SLC35A3 و همچنین جهش ( (G→Tدر موقعیت 405 اگزون 5 ژن UMPs در گاوهای سرابی وجود نداشتند و بنابراین هیچ دامی ناقلی مشاهده نشد.

پویش کل ژنوم با هدف یافتن محتمل ترین نقاط ژنومی کنترل کننده صفات کمی (QTL) یکی از استراتژیهای کارآمد برای تحلیل مولکولی صفات دارای مکانیسم توراثی پیچیده است. مکان یابی QTL، اولین گام برای شناسایی ژن های مسئول تنوع در صفات کمی است. هدف از انجام این پژوهش شناسایی QTL های موثر بر وزن لاشه گاو بود. تعداد 6 گاو نر آمیخته جرسی × لیموزین با گاوهای ماده جرسی و لیموزین تلافی داده شدند و شش خانواده ناتنی پدری شامل 784 نتایج تشکیل شد. تمام نتایج کشتار شده و وزن لاشه بلافاصله پس از کشتار ثبت شد. شش والد نر و تمامی نتایج برای 189 نشانگر ریزماهواره تعیین ژنوتیپ شدند. وزن لاشه برای اثرات ثابت گروه کشتار، جنس، سال، گله، نژاد مادر، تیپ تولد، سن مادر و اثر ژن میوستاتین تصحیح گردیدند. باقیمانده های مدل با تقسیم بر انحراف معیار فنوتیپی، استاندارد شدند. روش نقشه یابی درون فاصله ای مبتنی بر رگرسیون برای آنالیز QTL استفاده شد. تعداد سه QTL در سطح معنی دار ژنومی واقع بر کروموزوم های 3، 5 و 14 و دو QTL در سطح معنی دار کروموزومی روی کروموزوم های 10 و 17 شناسایی شدند. فقط QTL شناسایی شده روی کروموزوم 14 در تمام خانواده ها تفرق نشان داد. اثرات QTL بین 0.4 تا 0.8 به واحد انحراف معیار فنوتیپی بود.