مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال:1396 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:10

هدف از انجام این پژوهش، نقشه یابی جایگاههای ژنی موثر بر وزن زنده و اندازه بدن و شناسایی نشانگرهای زیستی مهم مرتبط با سرعت رشد در گوسفند نژاد لری بختیاری بود. آنالیز نواحی ژنومی موثر بر صفات کمی مورد بررسی (QTL) در یک جمعیت گوسفند نژاد لری بختیاری با استفاده از تحلیل پیوستگی به روش مکان یابی درون فاصله ای مبتنی بر رگرسیون انجام گردید. جمعیت مورد بررسی شامل 162 حیوان مربوط به 5 خانواده ناتنی پدری بود. داده های فنوتیپی شامل اندازه-گیری های وزن تولد (BW)، وزن یک ماهگی (W1)، وزن شیرگیری (WW)، وزن شش ماهگی (W6)، دور سینه در شش ماهگی (HG6)، طول بدن در شش ماهگی (BL6)، ارتفاع جدوگاه در شش ماهگی (HT6)، وزن نه ماهگی (W9) و وزن دوازده ماهگی (W12) بودند. 5 والد نر و نتاج آنها برای شش نشانگر ریزماهواره تعیین ژنوتیپ شدند. داده ها در دو مرحله، آنالیز هر خانواده به صورت انفرادی و آنالیز توام تمام خانواده ها به کمک یک مدل تک QTLتجزیه و تحلیل شدند. براساس آنالیزهای انفرادی خانواده ها، QTL مرتبط با صفت وزن یک ماهگی (روی کروموزوم شماره 1 در موقعیت 6/210 سانتی مورگان) در نزدیکی پرایمر INRA011در خانواده دوم شناسایی گردید. در خانواده ی سوم نیز QTL های مرتبط با صفات وزن یک ماهگی و وزن شیرگیری به ترتیب در موقعیت های 6/252 و 6/223 سانتی مورگان در نزدیکی نشانگرهای LSCV105 و MCM137 شناسایی شدند. همچنین در خانواده چهارم نیز یک QTL موثر بر صفت وزن یک ماهگی در موقعیت 6/254 سانتی مورگان در نزدیکی نشانگر LSCV105شناسایی شد. با انجام آنالیز به صورت همزمان بر روی تمام خانواده ها یک QTL مرتبط با صفت وزن یک ماهگی در موقعیت 6/254 سانتی مورگان در نزدیکی نشانگر LSCV105شناسایی شد. با توجه به آن که ژن های ترانسفرین و PIT1 بر روی کروموزوم 1 قرار دارند این دو ژن کاندیداهای قوی برای اثرات مشاهده شده ی QTL برای صفات رشد در این نژاد هستند.

شناسایی ویژگی های ژنتیکی تمساح پوزه کوتاه ایرانی (گاندو)، در برنامه ریزی مدیریتی به منظور حفاظت و نگهداری آن نقش بسیار مهمی دارد، لذا این پژوهش با هدف، بررسی ژنتیکی کروکودیل پوزه کوتاه ایران بر اساس مطالعه جمعیتی نواحی ثابت و متغیر ژنوم میتوکندری انجام گردید. بدین منظور، 12 نمونه بافت پوست و خون از سه منطقه مختلف شهرستان چابهار جمع آوری و پس از استخراج DNA، نواحی ثابت و متغییر ژنوم میتوکندری Cyt b و D-loop با استفاده از روش PCR تکثیر گردید. محصولات PCR توالی یابی و سپس آنالیز نتایج با استفاده از نرم افزارهای بیوانفورماتیک و مبتنی بر داده های نوکلئوتیدی و کدون های پروتئینی انجام گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که تمامی نمونه های مورد مطالعه، دارای توالی نوکلوتیدی یکسان هستند و هیچ تنوع ژنتیکی در بین این نمونه ها یافت نشد. نزدیکترین گونه به گاندو، گونه Crocodylus palustris و سپس گونه C. porosus بدست آمد. مقایسه توالی ها نشان دهنده وجود 12 جایگاه پلی مورفیک در بین 1156 جایگاه مورد مطالعه بود و 5 هاپلوگروپ معرفی گردید. لذا، با توجه به عدم مشاهده تنوع ژنتیکی در بین نمونه های مورد مطالعه، استفاده از برنامه های حفاظتی جهت افزایش تنوع ژنتیکی در گاندو امری بسیار ضروری به نظر می رسد.

کادمیوم یکی از فلزات سنگین است که در گیاهان تنش اکسیداتیو ایجاد می کند و گیاهان برای حفاظت در برابر این تنش مجهز به یک سیستم جاروب کننده رادیکا ل های آزاد میباشند. این سیستم شامل آنزیم های آنتی اکسیدان و نیز سیستم آنتی اکسیدانی غیرآنزیمی است. در این مطالعه تغییر در الگوی بیان ژن و فعالیت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز در پاسخ به غلظت های (0، 600، 300 و 900 میکرومولار) کلرید کادمیوم در قالب یک طرح کاملاً تصادفی به ترتیب با 2 و 5 تکرار در گیاه ماریتیغال (Silybum marianum) بررسی شد. طبق نتایج بدست آمده از آنالیز نیمه کمی RT-PCR، میزان بیان این ژن در برگ گیاهچه های تحت تنش نسبت به گیاهچه های شاهد، تغییرات معنی دار نشان داد به طوری که کمترین و بیشترین میزان بیان به ترتیب در سطح شاهد و غلظت 900 میکرومولار کلردید کادمیوم مشاهده شد. بنابراین می توان گفت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز در سیستم دفاع آنتی اکسیدانی آنزیمی در پاسخ به سمیت کادمیوم در گیاه ماریتیغال نقش ایفا می کند.

شوری به عنوان یکی از مهمترین تنش های غیر زیستی تولید محصولات کشاورزی در مناطق خشک و نیمه خشک را به شدت کاهش می دهد. کلزا به دلیل کیفیت بالای روغن دانه، مقادیر زیاد اسیدهای چرب اشباع نشده و عملکرد بیشتر روغن در واحد سطح نسبت به دیگر دانه های روغنی، برتری دارد. گیاهان در مواجهه با شرایط تنش، با سنتز برخی متابولیت های ضروری، پروتئین های خاص ساختاری یا آنزیم های مسیرهای متابولیکی با تنش وارد شده مقابله می کنند. جهت شناسایی مکانیسم های مولکولی تحمل تنش شوری، تغییرات بیان پروتئین های رقم حساس Option500 تحت تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت. شوری از نوع کلرید سدیم با سطوح صفر (شاهد)، 150 و 300 میلی مولار باعث کاهش معنی دار وزن خشک اندام هوایی، ارتفاع بوته، پتاسیم برگ و نسبت K+/Na+ برگ و از طرفی باعث افزایش میزان سدیم و پرولین برگ گردید. با انجام الکتروفورز دو بعدی 110 لکه ی پروتئینی تکرارپذیر شناسایی شد، که از بین آنها 44 لکه براساس شاخص فاکتور القا (Induction Factor)، دارای تغییرات بیان معنی دار بودند، که هفت لکه پروتئینی همچنین در سطح احتمال 5% معنی دار شدند. به طور کلی یک لکه افزایش بیان و شش لکه کاهش بیان نشان دادند. با روش طیف سنجی LC-MS/MS این پروتئین ها، که در چرخه تولید انرژی و فتوسنتز نقش کلیدی ایفا می کنند، شناسایی شدند. در این پژوهش نقش احتمالی پروتئین های شناسایی شده در واکنش به تنش شوری مورد بحث قرار گرفت.

گروه ژن های RNase در فرایندهای حیاتی سلولی همچون همانند-سازی DNA، رونویسی، پیرایش و کنترل ترجمه، شرکت می کنند. S-Like ریبونوکلئازها (S-Like RNase)، همولوگS ریبونوکلئاز (S-RNase) ها هستند، ولی آنها در ناسازگاری گیاه مشارکتی ندارند. در گیاهان دو لپه ای S-Like RNase ها نقش مهمی در انتقال مجدد فسفات طی فرایند پیری دارند، همچنین آنها در فرایندهای کمبود فسفات معدنی، دفاع سلولی و زخم های فیزیکی القا می شوند. اثرات RNase ها در پاسخ به خشکی می تواند به دلیل اثرات متقابل بین چندین فعالیت مختلف آنها باشد. در این تحقیق پروموتر ژن S-Like RNase در بالادست ژن بتا گلوکرونیداز (GUS) قرار داده شد سپس سازه مورد نظر توسط الکتروپوریشن به آگروباکتریوم تومفاسینس، سویه LBA 4404، انتقال داده شد و سپس به کمک هم کشتی، گیاه تراریخت ایجاد شد. با استفاده از روش رنگ آمیزی هیستوشیمیائی فعالیت پروموتر ژن S-Like RNase در بافت ریشه، برگ و بساک برنج بررسی گردد. نتایج نشان داد که پروموتر این ژن دارای فعالیت بالایی در بساک برنج می باشد درحالیکه میزان فعالیت آن در برگ کم و در ریشه نیز ناچیز بوده است. بررسی بروز پروموتر این ژن در بافت های مختلف، نتایج بیان بالای ژن S-Like RNase در بساک در مقایسه با بافت های دیگر که با استفاده از آنالیز q-PCR در مطالعات قبلی مشخص شده بود را تکمیل و تائید می کند.

گیاهان به دلایل متعددی به عنوان بیوراکتورهای ارزشمند برای تولید انواع پروتئین های نوترکیب (به ویژه آنتی بادی های مونوکلونال و. . . ) می توانند مورد بهره برداری قرار گیرند. استفاده از ناقل های ویروسی گیاهی برای بیان موقت، یک استراتژی مفید برای تولید پروتئین های مهم دارویی از قبیل آنتی بادی ها در مقیاس بالا و در یک دوره زمانی خیلی کوتاه پیشنهاد می شود. امروزه، سرطان دومین عامل مرگ و میر در جامعه بشری است. شواهد قانع کننده نشان می دهد که فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF) به دلیل نقش ضروریش در رگزایی یک هدف مهم برای درمان سرطان می باشد. در این مطالعه قطعات مختلف نانوبادیAnti-VEGF (Nb42) به طور موقت تحت کنترل راه انداز قوی ویروسی در گیاه کدو با استفاده از ناقل ویروسی مبتنی بر ZYMV بیان گردید. این قطعات شامل توالی معمولی نانوبادی (Nb42I) و توالی بهینه شده نانوبادی برای بیان در گیاه (Nb42II) بودند. پس از مایه کوبی گیاهان، حضور رونوشت های قطعات مختلف ژنی Nb42 در گیاهان مایه کوبی شده کدو با استفاده از آزمون RT-PCR شناسایی گردید. همچنین بیان پروتئین نوترکیب با استفاده از آزمون های لکه گذاری نقطه ای، SDS-PAGE، لکه گذاری وسترن و الایزا تائید گردید. بر اساس نتایج الایزا، میزان بیان نانوبادی Nb42Iو Nb42II به ترتیب 2 و 8/6 میکروگرم در هر گرم بافت برگی بود. در مجموع، نانوبادی نوترکیب Nb42 می تواند به طور موثر در گیاه کدو بیان گردد و سیستم بیانی مبتنی بر ZYMV یک سیستم تولیدی مناسب برای بیان پروتئین های نوترکیب در گیاهان خانواده کدوئیان خواهد بود.

زیره سبز (Cuminum cyminum L. ) گیاهی گلدار از خانواده چتریان (Apiaceae) است که بومی مناطق شرق مدیترانه تا هند می باشد. به رغم اهمیت دارویی فراوان زیره سبز، اطلاعات بسیار اندکی از ژنوم و مکانیسم های بیوشیمیایی ترکیبات موجود در این گیاه وجود دارد. در مطالعه حاضر جهت ارزیابی توالی رونوشت زیره سبز، از اندام گل (به دلیل تجمع بالای ترکیبات آلدئیدی و محل اصلی بیوسنتز آن)، جهت استخراج RNA از چهار نمونه و انجام آنالیز های RNA-Seq استفاده شد. در نهایت، بیش از 153 میلیون خوانش به طول 50 باز از توالی یابی این نمونه ها حاصل شد. سرهم بندی خوانش ها به منظور ایجاد رونوشت های بیان شده توسط نرم افزار Trinity (نسخه 3. 1. 1) و با مقادیر kmer 25 و 32 انجام شد. بهترین سرهم بندی بر اساس کامل بودن توالی رونوشت ها با استفاده از نرم افزار BUSCO (نسخه 3) شناسایی شد. بعد از سرهم بندی خوانش ها 50973 توالی ژن (کانتیگ) با میانگین طول 725 باز و مقدار N50 برابر با 1136 باز به دست آمد. همچنین از این تعداد ژن، 53103 رونوشت شناسایی شد. از این تعداد، 35860 رونوشت دارای حداقل یک همولوگ در بانک اطلاعاتی Nr بودند. بیش از 7/66 درصد رونوشت ها حداقل دارای یک همولوگ در بانک اطلاعاتی GO (فرآیند های بیولوژیک، عملکرد های مولکولی و اجزاء سلولی) بودند. بیشتر ژن های شناسایی شده مرتبط با تنظیم رونویسی و فعالیت های غشایی بودند. در مطالعه حاضر نخستین پروفایل توالی رونوشت در گیاه زیره گزارش شد که می تواند در مطالعات بعدی به منظور شناسایی ژن های دخیل در مسیر بیوسنتزی ترکیبات ثانویه مختلف و دیگر مطالعات ژنتیکی در این گیاه مورد استفاده قرار گیرد.

ریحان (Ocimum basilicum L. ) از مهمترین گیاهان دارویی متعلق به خانواده نعناعیان است که اسانس آن سرشار از ترکیبات فنیل پروپانوئیدی می باشد. تنش های محیطی مانند خشکی می توانند درصد و میزان ترکیبات اسانس را تغییر داده و بر بیان ژن های دخیل در سنتز آن نیز تاثیر بگذارند. به منظور مطالعه اثر تنش خشکی بر بیان برخی ژن های کلیدی دخیل در بیوسنتز فنیل پروپانوئیدها از جمله فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL)، اوژنول سینتاز1 (EGS1) و کافئیک o-متیل ترانسفراز ((COMT در رقم کشکنی لولوی ریحان، آزمایشی بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه اجرا شد. تنش خشکی در سه سطح 100 (کنترل)، 75 و50 درصد ظرفیت زراعی در مرحله 6 تا 8 برگی اعمال شد. بیان ژن های مورد نظر با استفاده از تکنیک Real time PCR بررسی شد. تجزیه داده های مربوط به بیان ژن های موردنظر و مقایسه میزان بیان ژن EGS1 در تیمار 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی نسبت به شاهد نشان داد که میزان بیان این ژن در تیمار 75 درصد تغییر چندانی نسبت به کنترل نداشته ولی در تیمار 50 درصد، 74/9 برابر کنترل افزایش یافت. میزان بیان ژن ­ COMT در هر دو تیمار تنش خشکی نسبت به شاهد، تغییر چندانی نکرد ولی میزان بیان ژن PAL در هر دو تیمار تنش خشکی نسبت به کنترل، 5/1 تا 2 برابر افزایش یافت. البته میزان بیان این ژن بین دو تیمار تنش خشکی معنی دار نبود. بنابراین احتمال می رود بتوان از طریق اعمال تنش خشکی و افزایش بیان ژن های EGS1 و PAL محتوای ترکیبات فنیل پروپانوئیدی را در ریحان افزایش داد.

توتون به عنوان گیاهی مدل، امروزه به طور چشمگیری در تحقیقات مولکولی با هدف درک مبانی تعاملات بیمارگر و گیاه استفاده می شود. بیماری باکتریایی آتشک توتون گسترش جهانی دارد و خسارت قابل توجهی به توتون وارد می کند. عامل این بیماری Pseudomonas syringae pv. tabaci(Pst) می باشد. القای ژن های مرتبط با بیماری زایی که در مقاومت به بیماری ها ایفای نقش می کنند می تواند در کاهش شدت بیماری مؤثر باشد. شواهد نشان می دهد که هورمون های گیاهی در بیان این ژن ها در گیاهان مؤثر بوده و موجب افزایش تولید متابولیت های ثانویه می گردند. علاوه بر این سیستم دفاعی گیاه را از طریق فعال سازی رونویسی ژن های مرتبط با مکانیسم دفاعی گیاه را تحریک نموده و باعث تنظیم مقاومت القایی می گردند. در این تحقیق، بیان ژن های PR1، PR5، PAL، Catlase و WRKY12 در گیاه توتون تیمار شده با هورمون اسید سالیسیلیک با غلظت 3 میلی مولار و اسید جاسمونیک با غلظت 5/0 میلی مولار و گیاه شاهد، پس از آلودگی با باکتری Pseudomonas syrigae pv. tabaci در چند بازه زمانی با استفاده از تکنیکQuantitative Real time PCR (QRT-PCR) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تیماراسید جاسمونیک و به خصوص اسید سالیسیلیک باعث تغییرات قابل توجه در بیان این ژن ها پس از تزریق باکتری شده است.

وزن بدن از مهمترین معیارهای تعیین کننده سود اقتصادی در صنعت پرورش گوسفند است. در مطالعات پیوستگی و انتخاب ژنومی تعیین میزان و گستره عدم تعادل پیوستگی (LD)، در تشخیص تعداد نشانگر مورد نیاز و اندازه نمونه، اهمیت بسزایی دارد. علاوه براین، انتخاب برای افزایش فراوانی موتاسیون های جدیدی که فقط در برخی از زیرجمعیت ها سودمند هستند باعث باقی گذاشتن نشانه هایی در سطح ژنوم می شود. اغلب این مناطق با ژن ها و QTLهای مرتبط با صفات مهم اقتصادی در ارتباط هستند. بنابراین، هدف این تحقیق مطالعه گستره LD و شناسایی مناطقی از ژنوم گوسفندان نژاد زندی با وزن بدن متفاوت بود که در طی سال های مختلف به صورت مصنوعی یا طبیعی انتخاب شده اند. بدین منظور، از 73 رأس گوسفند زندی نمونه خون تهیه شد و با استفاده از آرایه های SNPChip 50 K شرکت ایلومینا ژنوتیپ 54241 نشانگر بر مبنای آخرین نسخه Oar_4. 0 ژنوم گوسفند تعیین شد. پس از مراحل کنترل کیفی، در نهایت 40879 نشانگر SNP مربوط به 71 حیوان آنالیز شدند. مقدار LD با محاسبه آماره r2 بین تمام جفت جایگاه ها از طریق نرم افزار PLINK محاسبه شد. برای شناسایی نشانه های انتخاب بر پایه روش های عدم تعادل پیوستگی از آزمون هموزیگوسیتی هاپلوتایپی بسط داده شده جمعیت تلاقی (XP-EHH) استفاده شد. در این مطالعه گستره مفید عدم تعادل پیوستگی در 40K برابر با 2/0 r2= برآورد شد. نتایج این تحقیق 10 منطقه ژنومی روی کروموزوم های 1، 2، 3، 5، 6، 9، 12، 13، 21 و 22 را شناسایی کرد. تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی نشان داد که برخی از این مناطق ژنومی با ژن های مؤثر بر صفات رشد، متابولیسم چربی، توسعه سیستم اسکلتی، متابولیسم انرژی و کیفیت گوشت مانند ژن های FBP1، FAM184B، PKD2، FGF19، SPP1، MEPE، CAPN2 همپوشانی دارند.