زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1395 | دوره:6 | شماره:15 |تعداد مقالات:6

 شوری خاک از مهمترین تنش های غیرزیستی است که شدیدا تولید محصول را کاهش می دهد. مطالعات اخیر نشان داده است که کاربرد بیرونی سالیسیلیک اسید به عنوان یک ملکول مهم در مسیر ترارسانی در انتقال پیام های تنش های غیرزیستی نقش دارد. با وجود این نقش آن در ترارسانی تنش شوری روشن نیست. در این تحقیق اثر غلظت های مختلف سالیسیلیک اسید، در بیان ژن های گیرنده شبه کینازی دو رقم جو (ریحان و نصرت) متفاوت از لحاظ مقاومت به شوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شوری و سالیسیلیک اسید تاثیر معنی داری بر صفات گیاهچه ای جو داشته اند و موجب افزایش بیان نسبی ژن های Hv3ARK و IdiRLK2 در رقم نصرت شدند. ولی در رقم ریحان بیان نسبی ژن ها متفاوت بود. به نظر می رسد سالیسیلیک اسید با فعال کردن گیرنده های شبه کینازی در مسیر انتقال پیام شوری قرار دارد. این نتایج نشان می دهد که برخی از گیرنده های شبه کینازی، ممکن است در پاسخ های بواسطه سالیسیلیک اسید در گیاهان تحت تنش های غیرزیستی نقش داشته باشند.

 دسچورازها (EC: 1.14.19.3) کاتالیزگرهای واکنش دهیدروژناسیون بوده و باعث ایجاد پیوند دوگانه در زنجیره اسیدچرب می شوند. این آنزیم ها به دو گروه محلول و غشائی تقسیم گردیده، هر یک دارای موتیف های متفاوتی می باشند. با اینکه دلتا 6 دسچوراز آنزیم کلیدی در بیوسنتز اسیدهای چرب غیراشباع می باشد، ولی بخاطر غشایی بودن، ساختار کریستالی و سه بعدی آن تعیین نگردیده است. قارچ Mortierella alpina منبع غنی تولید اسیدچرب غیراشباع اسید آراشیدونیک بوده و دارای آنزیم دلتا 6 دسچوراز فعالی می باشد. هدف از این تحقیق، دستیابی به توالی کدکننده ژن دلتا 6 دسچوراز و تعیین جایگاه دامین های کارکردی با استفاده از آنالیزهای مقایسه ای و مدل های مولکولی و پیشنهاد یک مدل توپولوژی غشائی برای این آنزیم می باشد. بدین منظور پس از استخراج RNA و سنتز cDNA توسط آغازگرهای اختصاصی، همسانه سازی در ناقل +pBlueScriptSK انجام و سپس توالی یابی شد. بر اساس بررسی های بیوانفورماتیکی توسط سرورهای Predict ،Swissmodel، و Phobius وجود دامین سیتوکروم b5 حاوی موتیف HPGG، 3 موتیف جعبه هیستیدینی و نواحی ترانس ممبران تعیین و سپس یک مدل توپولوژی غشائی برای توالی موردنظر پیشنهاد گردید.

بررسی تنوع ژنتیکی بهترین راه برای استفاده از ظرفیت ژنتیکی موجود در گیاه جو جهت برنامه های به نژادی می باشد. در این بررسی تنوع ژنتیکی 63 ژنوتیپ ایرانی و غیر ایرانی جو تشریح شده است. از 30 جفت نشانگر ریزماهواره استفاده شده، 29 جفت چندشکلی مشاهده شد. در مجموع 225 آلل برای مکان های ژنی مختلف با میانگین 7.2 برای هر آغازگر شناسایی گردید. بیشترین تعداد آلل برای جایگاه های Hvm54 ،Bmag0323  و EBmac679 (با 13 آلل) و کم ترین تعداد برای جایگاه HVM0003 (با 2 آلل) بود. میزان PIC از 0.89 (برای جایگاه EBmac679) تا 0.21 (برای جایگاه GBM1176) و مقدار شاخص شانون از I=2.46 (برای جایگاه Bmag0323) تا I=0.48 (برای جایگاه GBM1176) متغیر بود. گروه بندی ژنوتیپ ها با روش Neighbor-net، و تجزیه خوشه ای با استفاده از روش Bayesian انجام گردید. در این روش بهترین تعداد زیر جمعیت 4 عدد شناسایی شد که در اکثر زیرجمعیت ها ژنوتیپ های با منشاء ایران دیده شدند. نتایج گروه بندی حاصل از روش Neighbor-net با روش مبتنی بر مدل مطابقت زیادی نشان داد. نتایج این تحقیق نشان داد که نشانگرهای ریزماهواره تنوع ژنوتیپ های مختلف جو را به خوبی نمایش می دهند. همچنین با توجه به نتایج به دست آمده، ژنوتیپ های بومی ایران نیز تنوع بالایی را از خود نشان دادند.

 یکی از مکانسیم های مقاومت گیاهان به تنش های غیرزیستی تولید محلول سازگار گلایسین بتائین است. کولین پیش ساز این متابولیت مهم و همچنین یک ترکیب اصلی در حفظ یکپارچگی و سیگنالینگ غشای سلولی است. در گیاهان مهمترین مرحله تولید کولین را آنزیم سیتوپلاسمی فسفو اتانول آمین N- متیل ترانسفراز (PEAMT; EC 2.1.1.103) کاتالیز می کند. در این مطالعه ژن PEAMT از یک رقم محلی گیاه اسفناج (Spinacia oleracea Iranian landrace) با استفاده از پرایمرهای اختصاصی تکثیر و در داخل وکتور کلونینگ (pJET) همسانه سازی شد. به منظور فرابیان ژن PEAMT، سازه ژنی PBI121GUS-9:PEAMT ساخته و در نهایت به باکتری Agrobacterium سویه (GV3101 (PMP90 منتقل شد. تراریزش گیاهان با استفاده از روش غوطه ورسازی گل آذین انجام و آنالیز اولیه گیاهان تراریخت احتمالی با جوانه زنی بذور در محیط انتخابی حاوی آنتی بیوتیک کانامایسین بررسی شد. گیاهچه های مقاوم به کانامایسین در سطح مولکولی با استفاده از روش PCR غربالگری و تراریختی گیاهان در سطح رونوشت برداری با RT-PCR تایید شد. متعاقبا بررسی های فنوتیپی گیاهان تراریخت حاوی ژن PEAMT در شرایط تنش شوری نشان داد که طول ریشه اصلی گیاهان تراریخت از مقدار آن در گیاهان شاهد به طور معنی داری طویل تر، ریشه های فرعی گسترده تر و رشد رویشی بهتری داشته اند. اندازه گیری متابولیت گلایسین بتائین و آنزیم پراکسیداز نیز نشان داد که گیاهان تراریخته دارای محتوای گلایسین بتائین بیشتر و فعالیت آنزیم پراکسیدازی بالاتری نسبت به گیاهان شاهد داشته اند.

خشکی یکی از عمده ترین تنش های محیطی محسوب می شود که رشد و توسعه گیاهان را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار می دهد. واکنش های گیاهان در برابر این تنش با بروز تغییرات زیاد در شبکه های پیچیده حاوی تعداد زیادی ژن همراه است. در پژوهش حاضر تغییرات الگوی بیان ژن ها در دو ژنوتیپ حساس و متحمل گیاه برنج (به عنوان گیاه C3) و گیاه ذرت (به عنوان گیاه C4) با استفاده از آرایه های ژنوم ذرت شامل 17.734 پروب ست و ژنوم برنج شامل 57.381 پروب ست مورد بررسی قرار گرفت. داده های ریزآرایه، جهت شناسایی ژن های درگیر در پاسخ به تنش در دو شرایط کنترل و تنش از بانک اطلاعاتی GEO/NCBI، گرفته شد. نتایج نشان داد که به ترتیب تعداد 1861 (10.49 درصد) و 1753 (9.8 درصد) ژن در ژنوتیپ حساس و متحمل ذرت و تعداد 9252 (16 درصد) و 7971 (13.8 درصد) ژن در ژنوتیپ حساس و متحمل برنج پس از تنش خشکی در سطح یک درصد تغییر بیان معنی داری داشتند. از این تعداد به ترتیب 1012 و 175 ژن در برگ ژنوتیپ متحمل و حساس برنج و ذرت افزایش بیان معنی داری نشان دادند. دیاگرام ون نشان داد که به ترتیب تعداد 663 و 158 ژن به ترتیب و به صورت مشترک در ارقام متحمل و حساس برنج و همچنین ذرت کاهش بیان معنی داری دارند. گیاه برنج (به عنوان گیاه C3) پنج برابر در مقایسه با گیاه ذرت (به عنوان گیاه C4) واکنش گسترده تری به تنش خشکی از خود نشان داد. گروه بندی کارکردی ژن های دارای افزایش بیان در دو گونه گیاهی مشخص کرد که در ذرت گروه کارکردی پروتئین های ریبوزومی و فسفاتازها دارای بیشترین تعداد ژن هستند در حالیکه در برنج گروهای کارکردی اتصال به فلزات، پاسخ به تنش، پاسخ به محرک های زیستی و انتقال پیام بیشترین ژن ها را شامل شدند.

زنگ های غلات از مهم ترین بیماری های گندم در ایران و اکثر مناطق جهان می باشند. یکی از موثرترین روش های کنترل این بیماری ها استفاده از ارقام مقاوم است. این تحقیق با هدف شناسایی ژن های مقاومت به بیماری زنگ سیاه و هرمی کردن آنها در ارقام گندم بهار و پیشتاز انجام شد. برای این منظور، ابتدا بیماری زایی 18 جدایه عامل زنگ سیاه جمع آوری شده از مناطق مختلف کشور بر روی ارقام Tr129 ،AC Cadillac ،Eagle بهار و پیشتاز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ارقام Eagle ،AC Cadillac و لاین Tr129 با دارا بودن ژن های Sr26 ،Sr42 و SrTr6A نسبت به اکثر نژادهای مورد بررسی مقاوم بودند. برای انتقال ژن های مقاومت به ارقام بهار و پیشتاز، پس از انجام تلاقی های اولیه و تکمیلی، گیاهچه های F1 حاصل نسبت به بیماری زنگ سیاه ارزیابی شدند و با استفاده از نشانگرهای مولکولی حضور و یا عدم حضور ژن های مقاومت به بیماری در نتاج تلاقی های تکمیلی مورد شناسایی قرار گرفت. برای تشخیص ژن Sr26 از آغازگرهای Sr26#43 و BE518379، برای شناسایی ژن Sr42 از آغازگر Srcad از نوع (STS (FSD_ RSA و برای شناسایی ژن SrTr6A از آغازگرهای Gpw2295 و Gpw4032 که در بین والدین چندشکلی نشان داده بودند استفاده شد. با انجام آزمایش های گلخانه ای و نشانگرهای مولکولی مشخص شد که در تعدادی از نتاج رقم بهار انتقال ژن های مقاومت SrTr6A ،Sr26 و Sr42 با موفقیت کامل صورت گرفته است. همچنین با توجه به توان تشخیص نشانگرهای مورد استفاده انتقال حداقل دو ژن از سه ژن مورد بررسی در نتاج رقم پیشتاز به اثبات رسید.