زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1394 | دوره:4 | شماره:12 |تعداد مقالات:6

به طور کلی ژن های مرجع در تجزیه و تحلیل های بیان ژن، از بین ژن های خانه دار انتخاب می شوند، اما تغییرات دیده شده در مقدار بیان مانع اساسی برای استفاده بهینه از آن هاست. از آنجا که بیان هیچ تک ژنی در شرایط مختلف و سلول های متفاوت ثابت نیست، معرفی و اعتبارسنجی ژن های مرجع بسیار مهم است. در این تحقیق مناسب بودن هفت ژن خانه دار گندم برای نرمال سازی بیان mRNA در برگ این گیاه در هنگام آلودگی به قارچ Mycosphaerella graminicola مطالعه شده است. به این منظور بیان ژن های رمزکننده اکتین، روبیسکو، گلیسرآلدهید 3- فسفات دهیدروژناز ، فاکتور طویل سازی ترجمه 1 آلفا (TEF 1a)، آلفا-توبولین، فاکتورهای آزاد کننده یوکاریوتی 1 و 3 (ERF1 و ERF3) در طول آلودگی توسط روش نوردن بلات معکوس اندازه گیری، و توسط نرم افزارهای اکسل و SAS از لحاظ آماری بررسی شد. بیان ژن های آلفا-توبولین، TEF 1a و اکتین از بیشترین پایداری برخوردار بود و ژن های روبیسکو و گلیسرآلدهید 3- فسفات دهیدروژناز کمترین ثبات بیان را داشتند. مطالعه مقایسه ای تغییرات در بیان ژن های مختلف خانه دار گندم در پاتوسیستم گندم - M. graminicola انتخاب ژن های مرجع را برای روش لکه گذاری نوردن بلات معکوس تسهیل می کند.

کنجد (Sesamum indicum L.) با داشتن مقادیر زیاد آنتی اکسیدان و متابولیت ثانویه منبع تغذیه ای مهمی در تامین و حفظ سلامت انسان است. اهمیت ویژه دانه کنجد به دلیل وجود آنتی اکسیدان طبیعی مهمی به نام سزامین است. به دلیل کاربرد این آنتی اکسیدانت در پیشگیری از بروز بیماری ها به خصوص سرطان ها تلاش های زیادی در راستای شناخت ییشتر ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز این ماده و افزایش سطح بیان ژن های رمز کننده آنزیم های مربوطه انجام شده است. در این مطالعه سطح بیان ژن های کلیدیCYP81Q1 ،CYP81Q2 ،CYP81Q3 و C3H دخیل در بیوسنتز سزامین در دانه 10 رقم کنجد شامل رقم یکتا، زودرس فلسطینی، ناز تک شاخه، ناز چند شاخه، اولتان، جیرفت، دشتستان 5، دشتستان 2، ورامین و کرج 1 با روش QRT-PCR و ژن خانه دار 18 S rRNA بررسی شد. براساس نتایج حاصله سطح بیان ژن CYP81Q1 در رقم زودرس فلسطینی پایین بوده و بعلت پایین بودن مقدار سزامین آن، این رقم را نمی توان در مقایسه با سایر ارقام به عنوان یک رقم روغنی مطلوب از نظر کیفییت معرفی کرد. رقم یکتا در بین ارقام بیشترین سطح بیان ژن CYP81Q1 را داشت و یکی از بهترین ارقام در تولید روغن از نظر کیفی و کمی است. ژن CYP81Q2 در رقم ناز چند شاخه بیشترین و ژن CYP81Q3 در رقم زودرس فلسطینی کمترین سطح بیان را داشتند. همچنین ارقام کرج 1، یکتا و دشتستان 5 بیشترین سطح بیان ژن C3H و اولتان کمترین سطح بیان را داشتند. ارقام کرج 1، یکتا و دشتستان 5 جزء ارقام تقریبا دیررس هستند. ارقام دیررس دارای روغن بیشتر و محتوای سزامین بالاتری در مقایسه با ارقام زودرس هستند.

تنش های غیرزیستی از مهم ترین عوامل محدودکننده ی عملکرد گیاهان زراعی و پروتئین کینازهای SnRK2 از تنظیم کننده های کلیدی پاسخ گیاهان به تنش های غیرزیستی می باشند. با توجه به اهمیت اقتصادی، سطح زیر کشت و تحمل گیاه جو به تنش های غیرزیستی، در این تحقیق اعضای خانواده ی SnRK2 در گیاه جو شناسایی و مورد بررسی قرار گرفته اند. به همین منظور توالی های حفظ شده خانواده SnRK2 در پایگاه های اطلاعاتی مختلف همچون NCBI و پروژه ژنوم جو، با ابزار tBLASTn در بین توالی های ثبت شده برای گیاه جو جستجو شدند. در نتیجه 10 عضو یافت شدند (HvSnRK2.1 تا HvSnRK2.10) که 8 عضو آن تاکنون گزارش نشده بودند. اعضای خانواده ی SnRK2 جو با اعضای این خانواده در آرابیدوپسیس و برنج همردیف و درخت فیلوژنتیک رسم شد. تعیین جایگاه کروموزومی، آنالیز پروموتر و تعریف ساختار ژن ها انجام شد و الگوی بیان هر ژن در اندام ها، تیمارها و ارقام مختلف بر اساس داده های ریزآرایه مورد بررسی قرار گرفت. نیمی از اعضای این خانواده روی کروموزوم 2 و بقیه روی کروموزوم های 1، 4، 5 و 6 قرار داشتند. تعداد اینترون در اعضای این خانواده از صفر تا 8 متغیر بود. 19 نوع عامل سیس شامل عوامل موثر در پاسخ به تنش های غیرزیستی، بر روی پروموتر اعضای خانواده ژنی HvSnRK2 شناخته شد. بیان ژن HvSnRK2.6 توسط خشکی، شوری و سرما القا شده و به نظر می رسد در انتقال پیام این تنش ها و ایجاد تحمل به آنها نقش مهمی ایفا کند. امید است بتوان از این ژن برای اصلاح و دست ورزی گیاهان در جهت تحمل به تنش های غیرزیستی به ویژه خشکی بهره برد.

به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 68 ژنوتیپ آفتابگردان از نشانگر جدید مولکولی TRAP با 6 آغازگر ثابت و 6 آغازگر تصادفی و 19 ترکیب آغازگری استفاده شد. تمام ترکیب های آغازگری چند شکل بودند که در مجموع 116 باند ایجاد کردند که 109 تای آنها چندشکل بود. در این تحقیق لاین های برگرداننده باروری با میانگین 22.76 باند چندشکل، بیشترین جایگاه چند شکل (84.48 درصد) و هیبریدهای ایرانی با میانگین 2.97 باند چندشکل، کمترین جایگاه چند شکل (40.52 درصد) را به خود اختصاص دادند. بیشترین فاصله ژنتیکی بین گروه برگرداننده باروری و هیبریدهای ایرانی (0.151) و کمترین فاصله بین هیبریدهای خارجی و ارقام آزاد گرده افشان خارجی (0.064) بود. گروه لاین های برگرداننده باروری و مادری کمترین فاصله ژنتیکی را داشتند (0.066). بر اساس تجزیه واریانس مولکولی، 87 درصد از تنوع ژنتیکی ناشی از تنوع درون گروه ها و 13 درصد مربوط به تنوع بین گروه ها بود. در هر دو تجزیه خوشه ای و هماهنگ کننده های اصلی، گروه لاین های برگرداننده باروری و مادری در یک گروه، هیبریدها و ارقام خارجی در گروه مشابه و هیبریدهای ایرانی در گروه مجزا قرار گرفتند. بر اساس تجزیه خوشه ای کلی، پایین ترین ضریب تشابه (0.472) بین لاین های R42 و CMS328 محاسبه شد. نتایج نشان داد که نشانگر TRAP کارایی بسیار خوبی در گروه بندی و محاسبه تنوع ژنتیکی آفتابگردان دارد. با وجود تنوع ژنتیکی میان گروه ها و ژنوتیپ ها، به دلیل ضریب تشابه ژنتیکی بالای ژنوتیپ ها (0.755)، تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های مورد بررسی پایین برآورد شد و بدین وسیله افزایش تنوع ژنتیکی ژرپلاسم آفتابگردان و انتخاب لاین های اینبرد والدینی جدید با تنوع بالا در برنامه های آینده اصلاح آفتابگردان پیشنهاد می شود.

دستیابی به اطلاعات مولکولی و ژنتیکی توانسته است بسیاری از چالش های علوم زیستی را در جنبه های مختلف حل کند. روش های کاربردی بسیاری جهت استخراج DNA از بافت های جانوری و گیاهی و سایر موجودات زنده شناسایی و معرفی شده است.، در بسیاری مطالعات ژنتیکی در جوامع میکروبی، اغلب نیاز به استخراج مستقیم DNA از خاک است. در این تحقیق پس از مطالعه دقیق روش های مختلف پیشنهادی، سه روش (شیمیایی- آنزیمی)، (شیمیایی- مکانیکی) و (شیمیایی- آنزیمی- مکانیکی)، جهت استخراج DNA ازجامعه میکروبی خاک، جداگانه طرح و مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت تا مناسب ترین روش، شناسایی و معرفی شود. مقایسه بین روش های مختلف در شرایط برابر و 5 تکرار برای هر روش، در محصول DNA اختلاف مشخصی را از میانگین غلظت 2.32 تا 6.1 نانوگرم بر میکرولیتر DNA رقیق شده، نشان داد و همچنین بر اساس اطلاعات بدست آمده از دستگاه نانودراپ و الکتروفورز و بررسی نسبت DNA به پروتئین در محصول استخراج DNA، روش (شیمیایی- آنزیمی-مکانیکی) با کارایی بهتر در غلظت بیشتر، حذف هیومیک اسید، پروتئین و سایر آلودگی ها به سایر روش ها برتری داشت. در این تحقیق همچنین ردیابی مولکولی بیمارگر ها به عنوان یکی از کاربردهای مهم استخراج مطرح و فرم اختصاصی Fusarium oxysporum f. sp lycopersici و Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici عامل پژمردگی آوندی در گوجه فرنگی از جامعه میکروبی خاک به وسیله تکنیک های مولکولی با آغازگر اختصاصی uni شناسایی شد. نتایج ردیابی مولکولی، حضور فرم های اختصاصی این بیمارگر را در نمونه خاک S1 با 5 تکرار تائید می نماید.

استریکتوسیدین سینتاز یک آنزیم کلیدی مسییر بیوسنتز ایندول الکالوئیدهای مونوترپنی می باشد. آرابیدوپسیس قادر به تولید ترکیبات آلکالوئیدی نیست اما، ژن هایی مشابه استریکتوسیدین سینتاز در آن شناسایی شده است. ژن SSL6 از اعضاء خانواده ژنی شبه استریکتوسیدین سینتاز آرابیدوپسیس می باشد که در این تحقیق پاسخ ژن آن به تیمار شوری بصورت کمی بررسی و سپس در گیاه آرابیدوپسیس فرابیان شد. بمنظور تولید موتانت فرابیان ژن RNA SSL6 کل استخراج و رشته اول cDNA با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن ساخته شد. کلون سازی ابتدایی در ناقل pJET انجام و متعاقبا به سازه فرابیانی گیاهی (pPZPY:SSL6) منتقل شد. در ترانسفورماسیون آرابیدوپسیس از اگروباکتریوم نژاد (GV3101 (PMP90 و تکنیک غوطه وری گل آذین استفاده شد. آنالیز گیاهان تراریخت احتمالی در ابتدا با کشت بذرهای حاصل از گیاهان تلقیح شده بر روی محیط گزینشی حاوی آنتی بیوتیک جنتامایسین و گزینش گیاهچه های مقاوم انجام شد. در ادامه گیاهان تراریخت احتمالی در طی واکنش PCR با پرایمرهای اختصاصی ژن SSL6 با تولید الگوهای باندی متفاوت در الکتروفورز در مقایسه با گیاهان وحشی و همچنین پرایمرهای اختصاصی ژن مارکر جنتامایسین جداسازی شدند. میزان افزایش بیان ژن انتقال یافته نسبت به گیاه مادری با واکنش Real-Time PCR بر روی گیاهان نسل T2 انجام و نتایج نشان داد افزایش بیان ژن SSL6 در گیاهان تراریخته به طور قابل ملاحظه ای بالاتر از گیاه مادری بوده است. تعدادی لاین تراریخت حاوی یک نسخه تراژن از طریق تفرق صفت مقاومت به آنتی بیوتیک جنتامایسین در محیط کشت انتخابی در نسل T2 و T3 انتخاب شدند. بررسی کمی بیان ژن SSL6 در گیاهان وحشی Col-0 نیز نشان داد که تنش شوری موجب افزایش معنی دار بیان ژن، شش ساعت پس از اعمال تیمار شد.