مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال:1389 | دوره:2 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

پنبه (Gossipinm spp.) در رتبه اول گیاهان تولید کننده الیاف در دنیا قرار دارد و به عنوان یک منبع مهم روغن نیز محسوب می شود. اگر چه در برنامه های اصلاحی پنبه پیشرفت های قابل ملاحظه ای به وجود آمده است، ولی روش های سنتی دارای محدودیت هایی از جمله منبع ژنی محدود، عدم تلاقی، انتخاب ناکارا و وقت گیر بودن هستند. پیشرفت های اخیر در انتقال ژن به پنبه، نه تنها راه را برای انتقال ژن های مفید هموار می کند بلکه امکان شناسایی و مطالعه عملکرد و تنظیم ژن را نیز فراهم می آورد. روش آگروباکتریوم یکی از روش هایی است که بیشترین استفاده را در انتقال ژن به گیاهان از جمله پنبه دارد. کارایی انتقال ژن بستگی به چندین فاکتور دارد. از جمله، می توان به نژاد و غلظت باکتری، اضافه کردن مواد فنولی در محیط کشت، گونه گیاهی و ژنوتیپ، تنظیم کننده های رشدی، ریز نمونه، نور و دما، دمای هم کشتی، آنتی بیوتیک، تیمار ایجاد زخم در بافت هدف و روش مناسب انتخاب سلول های تراریخت شده از بافت غیرتراریخته اشاره نمود. در انتقال ژن توسط آگروباکتریوم به پنبه از هیپوکوتیل، لپه ها و سوسپانسیون سلولی به عنوان ریز نمونه استفاده شده است. محدودیت ایر ریزنمونه های میزان باززایی کم و وابسته بودن آنها به ژنوتیپ است به طوری که تنها تعداد محدودی از ارقام از این ریزنمونه ها باززا می شوند. با به وجود آمدن سیستم باززایی از مریستم نوک ساقه پنبه، این امکان به وجود آمد تا میزان انتقال ژن تا حدی افزایش یابد. در این مقاله تلاش شده است تا با مروری در پژوهش های انجام شده در انتقال ژن به پنبه، فاکتورهایی که در تراریزش پنبه با آگروباکتریوم موثر بوده اند معرفی شوند.

تیوردوکسین ها (Trxs) پروتئین های کوچک و مقاوم در برابر حرارت هستند که در واکنش های تبادلی دی تیول/دی سولفید شرکت می کنند. در مقایسه با سایر موجودات زنده، گیاهان حاوی شش نوع تیوردوکسین x, o, m, h, f و y می باشند که تیوردوکسین نوع h با داشتن اشکال چندگانه، در فرآیندهای مختلفی همچون محافظت سلول در برابر تنش اکسیداتیو و تنش های زنده و غیر زنده دخالت دارد. دو ژن تیوردوکسین نوع h، تحت عناوین VvTrxh4 و VvCxxS2، از بافت حبه گیاه انگور عسکری (Vitis vinifera L. cv. Askari) با استفاده از روش واکنش زنجیره ای پلی مراز با نسخه برداری معکوس (RT-PCR) جداسازی و در ناقل پلاسمیدی Puc19 همسانه سازی شده و خصوصیات بیوشیمیایی، ساختار مولکولی و روند تکامل ژنتیکی آن ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. بررسی توالی نوکلئوتیدی نشان داد که چارچوب خواندنی ژن های همسانه سازی شده VvTrxh4 و VvCxxS2 به ترتیب 345bp و 381bp طول داشته و پروتئین هایی با 114 و 126 اسیدآمینه را کد می کنند. بررسی توالی پروتئینی نشان داد که ژن VvTrxh4 دارای جایگاه فعال معمول WCGPC بوده، در حالی که جایگاه فعال ژن VvCxxS2 به صورت غیرمعمول و به شکل WCIPS می باشد. وزن مولکولی محاسبه شده و نقطه آیزوالکتریک پیش بینی شده پروتئین VvTrxh4 به ترتیب برابر 12.76 کیلودالتون و 5.22 و پروتئین VvCxxS2 به ترتیب برابر 14.25 کیلودالتون و 4.68 می باشد. بررسی های ساختاری نشان داد که پروتئین های بدست آمده از نظر ساختار سه بعدی مشابه می باشند. در حالی که بررسی های فیلوژنتیکی ژن های همسانه سازی شده با تیوردوکسین های سایر گیاهان نشان داد که این ژن های متعلق به زیر گروه های متفاوت می باشند. در این تحقیق ژن VvTrxh4 متعلق به کلاس A از زیر گروه I بوده، اما ژن VvCxxS2 به کلاس B از زیر گروه III تیوردوکسین های نوع h تعلق دارد.

گلرنگ با نام علمی Carthamus tinctorius L. شامل گونه هایی است که از ارزش دارویی و غذایی بالایی برخوردار می باشد. به علت مقاومت بالای گلرنگ به شرایط تنش زای محیطی، دانشمندان از این گیاه به عنوان یک مدل جهت بررسی و درک مکانیسم های دفاعی بر علیه تنش های محیطی استفاده می نمایند. با توجه به اهمیت سیستم آنزیمی آنتی اکسیدانی به عنوان یکی از عوامل موثر در افزایش ضریب مقاومت گیاهان به تنش های محیطی، در این تحقیق برخی از خواص بیوشیمیایی آنزیم کاتالاز در گیاه گلرنگ (Carthamus tinctorius L.cv.I L-111) و حساسیت آن به دو مهار کننده آزاید و سیانید بررسی گردید. گیاه گلرنگ به صورت هیدروپونیک در بستر کشت پرلیت برای مدت 40 روز رشد داده شد. کاتالاز (EC 1. 11. 1. 6) از برگ های این گیاه با استفاده از بافر فسفات pH=7.2, 0.1M استخراج گردید. بررسی اثر pHهای مختلف، غلظت های مختلف سوبسترا، مهار کننده های آزاید و سیانید و بررسی اثر دما بر فعالیت کاتالازی گلرنگ و همچنین بررسی ژل الکتروفورز غیردناتورانت از عصاره گلرنگ، وجود حداقل دو ایزوآنزیم کاتالاز به ترتیب با pH های اپتیمم 6.5 و 8.5 در این گیاه را تایید نمود. ایزوآنزیم فعال در pH=8.5 در مقایسه با ایزوآنزیم فعال در pH=6.5 نسبت به دما مقاوم تر می باشد. بررسی اثر مهار کننده ها بر ایزوآنزیم های کاتالاز نشان داد که ایزوآنزیم با pH اپتیمم 8.5 نسبت به ایزوآنزیم با pH اپتیمم 6.5 هم به یون سیانید و هم به یون آزاید به ترتیب 4.6 برابر و 2.6 برابر حساستر می باشد.

استرپتوکیناز پرمصرف ترین دارو در درمان ترومبولیتیک عروق خونی به شمار می آید. با وجود این، به علت غیر انسانی بودن منشا آن و فعالیت غیر اختصاصی در غیاب فیبرین، کاربرد آن با عوارض آلرژیک و ضایعات هموراژیک همراه می باشد. اثبات شده است که انواع کوتاه شده ای از استرپتوکیناز، در حالی که بیشترین فعالیت خود را حفظ کرده اند اختصاصیت بیشتری نسبت به فیبرین پیدا کرده و فاقد برخی نواحی آنتی ژنیک خود هستند. در این پژوهش استرپتوکینازهای کوتاه شده SKc143-386 و SKc60-386 به همراه استرپتوکیناز کامل در دو وکتور بیانی pQE30 و pET41a کلون شدند. در حالی که، استرپتوکیناز کامل در هر دو نوع وکتور بیان شد،pET41a  تنها وکتور موثر در تولید انواع کوتاه شده استرپتوکیناز بود. pET41a دارای سه برچسب قبل از جایگاه آنزیمی خود می باشد که احتمالا از بروز مشکلاتی همچون بیان ژن های هترولوگ نو ترکیب در اشریشیاکلی جلوگیری می کند. بررسی SDS-PAGE و وسترن بلات پروتئین های تخلیص شده، درست بودن اندازه و ماهیت پروتئین های تولید شده را نشان می دهد. بررسی فعالیت اختصاصی پروتئین های SK143-386، SK60-386 و استرپتوکیناز کامل با استفاده از روش دقیق رنگ سنجی نشان دهنده کاهش 83 تا 91 درصدی در فعالیت انواع کوتاه شده بود. این پژوهش، مطالعه اولیه ای برای مقایسه فعالیت اختصاصی پروتئین های کوتاه شده و دست نخورده استرپتوکیناز تولید شده می باشد. برای بررسی اختصاصیت به فیبرین و همچنین میزان آنتی ژنیسیته نیاز به آزمون های بیشتر می باشد.

پروتئین مورفوژنتیک استخوان شماره 15 (BMP-15) عضو فوق خانواده فاکتور رشد تغییر شکل دهنده بتا (TGF-β) می باشد که نقش تعیین کننده ای در باروری گوسفند و بز دارد. پژوهش های قبلی تایید کرده که جهش های باروری گوسفند در بز نیز وجود دارند. جهش های مختلفی در ژن BMP-15 نرخ تخمک ریزی و ناباروری در گوسفند را افزایش می دهند. برای تعیین چند شکلی ژن BMP-15، ناحیه کد کننده BMP-15 مطالعه شد. دو اگزون (1 و 2) پرپروپپتید 394 آمینو اسیدی در BMP-15 را کد می کنند. نمونه های از 100 بز از بزهای سرخ جبال بارز از 10 گله به طور تصادفی انتخاب شدند و DNA ژنومی با استفاده از کیت استاندارد استخراج DNA انجام شد و محصولات PCR روی ژل آگرز الکتروفورز شدند. محصولات PCR با الکتروفورز و رنگ آمیزی با اتیدیوم بروماید قابل مشاهده شدند. نتایج نشان داد که محصولات تکثیر شده کاملا تخصصی و مستقیما قابل آنالیز بودند. چند شکلی تک نوکلئوتیدی جایگاه های FecXB و FecXG ژن BMP-15 با استفاده از تکنیک PCR-RFLP بررسی شد. در این مطالعه جهشی در جایگاه های FecXB و FecXG ژن BMP-15 در این بزها یافت نشد و تمام حیوانات برای اگزون 2 ژن جایگاه های FecXB و FecXG ژن BMP-15 یک شکل بودند. مطالعات بیشتری در جایگاه های FecXB و FecXG ژن BMP-15 یا ژن های دیگر با استفاده از نمونه های بزرگتر نیاز است در این نژاد انجام شود تا بتوان نتیجه گیری قطعی نمود.

به منظور تولید گیاهچه تراریخته گندم (Triticum aestivum) مقاوم به قارچ های فوزاریوم و ارایزیف، از 4 سویه اگروباکتریوم LBA4404، AGL،EHA101  و C58، حامل پلاسمید pBI121 نو ترکیب، حاوی ژن های کیتیناز و گلوکاناز هر کدام به طور جداگانه تحت کنترل پیشبر CaMV35S و نیز ژن انتخابگر نئومایسین فسفوترانسفراز تحت کنترل پیشبر NOS استفاده شد. ریز نمونه های جنین نارس 5 ژنوتیپ از ارقام (مغان، آرتا، سایسون و گاسکوژن) و لاین A، پس از هم کشتی با سوسپانسیون باکتری به محیط گزینشی کالوس دهی حاوی 50 میلی گرم بر لیتر کانامایسین منتقل شدند. کالوس های جنین زا پس از رشد در محیط گزینشی، انتخاب و به محیط باززایی حاوی 25 میلی گرم بر لیتر کانامایسین انتقال یافتند. در این پژوهش دو گیاهچه حاصل از تلقیح با سویه C58 با درصد تراریزش (0.31) درصد و 1 گیاهچه حاصل از تلقیح با سویه LBA4404 با درصد تراریزش (0.074) درصد از رقم آرتا حاصل شد. در سایر ارقام و سویه ها هیچ گیاهچه تراریخته ای مشاهده نشد. واکنش زنجیره ای پلیمراز و آنالیز لکه گذاری DNA نشان داد که گیاهان تراریخته احتمالی در مقایسه با شاهد حداقل یک نسخه از ژن های کیتیناز، گلوکاناز و نیز نئومایسین فسفوترانسفراز را در ژنوم خود دارا هستند.

گیاهان روغنی بعد از غلات، به عنوان دومین منبع تامین کننده کالری برای جوامع بشری محسوب می شود. گیاه گلرنگ به دلیل داشتن روغنی با کیفیت و محتوای بالای اسیدهای چرب، مورد توجه می باشد. به منظور بهینه سازی کشت بافت گلرنگ، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار، طی سال های 88-87 انجام گرفت. در این آزمایش، صفات کالوس زایی و باززایی نوساقه ریز نمونه های کوتیلدون و هیپوکوتیل ارقام Dincer و سینا در غلظت های مختلف هورمون های NAA و BAP روی محیط پایه MS، مورد بررسی قرار گرفت. بررسی اثرات متقابل در خصوص صفات فوق نشان داد که ارقام مورد بررسی در این آزمایش در واکنش به هورمون NAA به طور مستقل عمل کرده اند. مقایسه میانگین ها برای صفت کالوس زایی نشان داد که بهترین محیط ها برای کالوس زایی ریزنمونه ها که بیشترین درصد تولید کالوس را داشته اند ترکیبات ( 0.5BAPو (0.5NAA میلی گرم در لیتر و ( 1BAPو (1NAA میلی گرم در لیتر به ترتیب با میانگین های 94.33 و 97 درصد بوده است. علاوه بر این، رقم Dincer و ریزنمونه هیپوکوتیل واکنش بهتری را نسبت به کالوس زایی از خود بروز داده اند. در خصوص صفت باززایی، بیشترین درصد باززایی در ترکیب (2BAP و (0.1 NAA به میزان 35.07 درصد، در رقم Dincer و ریزنمونه کوتیلدون به دست آمد.

پایه هیبرید GF677 یکی از پایه های رویشی مناسب برای بادام و هلو در دنیا بوده و تکثیر انبوه آن مورد نیاز مبرم می باشد. برای تکثیر آن در شرایط درون شیشه (in vitro) بیشتر از محیط کشت MS استفاده می شود که با برخی مشکلات از جمله نرخ پایین نوساقه زایی، شیشه ای و رزت شدن نوساقه ها همراه می باشد. به منظور حل مشکل مذکور، تاثیر 3 غلظت پکتین، 3 نوع محیط کشت و همچنین 3 نوع تنظیم کننده رشد گیاهی در غلظت های مختلف در قالب طرح فاکتوریل با تکرارهای متفاوت، تحت شرایط درون شیشه و با استفاده از جوانه های جانبی، روی میزان نوساقه زایی نابجا و کیفیت رشد آنها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نرخ نوساقه زایی در محیط کشت های TK و WPM حاوی پکتین، بالا و در محیط کشت MS حاوی پکتین، پایین بوده ولی در مقابل سرعت و کیفیت رشد طبیعی نوساقه ها در آنها معکوس می باشد. تیمار 0.25 میلی گرم در لیتر BAP با 0.5 میلی گرم در لیتر ZR در محیط کشت MS حاوی %0.5 پکتین بهترین تیمار هورمونی در رابطه با میزان نوساقه زایی و رشد طبیعی را به نمایش گذاشت که در آن به نظر می رسد BAP بیشتر مسئول نوساقه زایی و رشد طبیعی برگها بوده و ZR مسئول رشد می انگره و افزایش طول نوساقه ها می باشد. به هر حال IBA نسبت به دو هورمون دیگر نقش معنی داری در رابطه با صفات مذکور از خود نشان نداد.