زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1395 | دوره:5 | شماره:14 |تعداد مقالات:6

برنج غذای اصلی بیش از نیمی از جمعیت جهان به ویژه کشورهای در حال توسعه است و خشکی مهمترین عامل کاهش عملکرد برنج در آسیا می باشد. این تحقیق به منظور شناسایی ژن های پاسخ دهنده به تنش خشکی با کمک تجزیه و تحلیل اطلاعات EST دو کتابخانه برگ برنج انجام شد. داده های کتابخانه های EST در شرایط شاهد و تنش خشکی، از پایگاه داده NCBI دریافت و با استفاده از نرم افزار EGassembler ویرایش، دسته بندی و هم گذاری شدند. توالی های کانتیگ و سینگلتون به دست آمده به عنوان الگو برای جستجوی بلاست x در بانک توالی پروتیین برنج و انتساب گروه عملکردی با استفاده از نرم افزار CLC Genomic Workbench و AgriGO به کار برده شدند. پروتئین های شناسایی شده در کتابخانه های شاهد و خشکی به ترتیب در70 و 82 گروه کارکردی مختلف قرار گرفتند. برای شناسایی تفاوت های معنی دار بین گروه های کارکردی در کتابخانه های شاهد و تنش خشکی از نرم افزار IDEG6 استفاده شد. بررسی هستی شناسی ژن ها، تفاوت معنی دار در 20 گروه عملکردهای مولکولی، 35 گروه فرایندهای زیستی و 12 گروه اجزای درون سلول را آشکار ساخت. به منظور تعیین بیان افتراقی ژن ها بین دو کتابخانه، 4012 EST دارای کد Unigene با استفاده از الگوریتم پیاده سازی شده در نرم افزار MATLAB انتخاب و با استفاده از نرم افزار IDEG6 تفاوت معنی دار بین 42 ژن تحت تنش خشکی نسبت به شاهد، مشاهده شد (31 ژن افزایش و 11 ژن کاهش بیان). ژن های افزایش بیان یافته، در پاسخ به تنش های محیطی و اکسیداتیو، برقراری هموستازی، پروتئولیز و گلیکولیز نقش داشته و ژن های مربوط به فتوسنتز کاهش بیان نشان دادند.

اکسین به عنوان یک هورمون گیاهی دارای نقش چندگانه ای در تنظیم رشد و توسعه ساقه، ریشه و سایر اندام ها، تحت شرایط طبیعی و یا تنش است. در این تحقیق تغییرات رونوشت ژن های BRX ،ARF ،AUX/IAA و PIN4 درگیر در مسیر ارسال پیام و ترابری هورمون اکسین در ریشه دو ژنوتیپ متحمل و حساس به سرما گیاه گوجه فرنگی تحت شرایط 15 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. ژن AUX/IAA4 که تنظیم کننده منفی ژن های پاسخ به اکسین است در ژنوتیپ متحمل تحت شرایط تنش دمای پایین، افزایش بیان را نشان داد اما رونوشت های این ژن در ژنوتیپ حساس کاهش یافتند. ژن های ARF و PIN4 افزایش بیان بالای تحت شرایط دمای پایین در ژنوتیپ حساس نشان دادند در حالی که در ژنوتیپ متحمل در زمان ریکاوری 2 ساعت بیشترین کاهش بیان را داشت. الگوی بیان ژن BRX به عنوان یک نقطه مشترک در برهمکنش اکسین و براسینواستروئید، نشان می دهد که بیان این ژن تحت دمای پایین در ژنوتیپ حساس افرایش می یابد و بیشترین میزان بیان در 2 ساعت بازیافت پس از تنش مشاهده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که غلظت هورمون اکسین در ریشه ژنوتیپ حساس با کاهش دما، افرایش می یابد و این باعث القاء ژن های PIN4 ،ARF و BRX می شود در حالی که بیان ژن AUX/IAA4 را کاهش می دهد. نتایج شناسایی موتیف مشترک در 1500 جفت باز بالادست ژن های مورد مطالعه نشان داد موتیف AATAT از الگوریتم PRISM یک موتیف مشترک کلیدی در تنظیم ژن های مورد مطالعه می باشد.

زنگ سیاه گندم (Puccinia graminis) به عنوان یکی از مهم ترین و رایج ترین بیماری های گندم در اغلب کشورهای جهان شناخته می شود. در دهه های آخر قرن بیستم به کار گرفتن تعدادی از ژن های مقاومت به زنگ سیاه مانند Sr36 ،Sr31 ،Sr26 ،Sr24 و Sr38 در ارقام گندم باعث شد خسارت ناشی از بیماری به طور چشم گیری کاهش یابد. یکی از ژن هایی که باعث مقاومت پایدار نسبت به زنگ سیاه در این دوره بود، ژن Sr2 است که از گندم تورجیدوم (Triticum turgidum) به گندم معمولی انتقال یافته است. ژن Sr2 باعث القای مقاومت در مرحله گیاه بالغ می گردد و ژنی با مقاومت غیر اختصاصی (Non-race specific resistance) با اثر کاهش بیماری زنگ (Slow rusting) می باشد. در سال های اخیر، نشانگرهای مولکولی پیوسته با ژن Sr2 شناسایی شده و در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار گرفته اند. در این تحقیق حضور ژن Sr2 در تعدادی از ارقام و لاین های امیدبخش گندم کشور با استفاده از یک نشانگر ریز ماهواره gwm533 و یک نشانگر CAPS انجام گردید. نتایج نشان داد که از مجموع 188 ژنوتیپ مورد بررسی، آلل های پیوسته با ژن Sr2 در 16 ژنوتیپ وجود داشتند. نتایج این تحقیق همچنین بیانگر این بود که نشانگر جدید CAPS دقت بسیار بالاتری نسبت به نشانگر gwm533 در تعیین ژن Sr2 در ژنوتیپ های گندم دارد.

به منظور شناسایی نشانگرهای پیوسته با صفات مرفوفنولوژیک در ژنوتیپ های لوبیا چشم بلبلی، از 22 جفت نشانگرهای ریزماهواره (SSR) استفاده شد. آغازگرها، 186 مکان در 32 ژنوتیپ لوبیا چشم بلبلی تولید کردند. میانگین تعداد مکان ها 8.45 مکان برای هر آغازگر و میزان اطلاعات چندشکلی (PIC) برای آغازگرها 0.445 از 0.25 (Vm25) تا 0.625 (Vm5) متغیر بود. به منظور بررسی فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ ها تجزیه خوشه ای برای داده های حاصل از نشانگرهای SSR بر اساس ضرایب تشابه دایس و جاکارد ژنوتیپ ها را در دو گروه اصلی قرار داد. به منظور شناسایی نشانگرهای مولکولی مثبت، تجزیه رگرسیون گام به گام بین داده های مولکولی به عنوان متغیرهای مستقل و صفات مورفولوژیک به عنوان متغیرهای وابسته در هر دو شرایط خشکی و نرمال انجام گرفت. نشانگرهای مرتبط با صفات عملکرد اقتصادی و بیولوژیک به ترتیب در شرایط نرمال Vm70 و Vm33، در خشکی Vm3 و Vm26 بودند. در تنش خشکی بیشترین تغییرات مربوط به صفات تعداد روز تا 50% گلدهی، تعداد روز تا 50% رسیدگی غلاف و طول غلاف (9/99درصد) به ترتیب توسط نشانگرهای Vm22، Vm31 و Vm26 تبین شد و در شرایط نرمال بیشترین تغییرات مربوط به صفات ضخامت غلاف، عرض غلاف و تعداد روز تا 50 درصد گلدهی (99.9 درصد) توسط نشانگرهای Vm14، Vm34 و Vm34 تبین شدند. در هر دو شرایط تنش خشکی و نرمال اکثر آغازگرهای مورد استفاده روی صفات ارتباط نشان دادند، بنابراین می توان از این آغازگرها همراه با اطلاعات صفات مرفوفنولوژیک در اصلاح لوبیا چشم بلبلی جهت شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش خشکی، مناسب برای تهیه جمعیت های نقشه یابی و تولید ارقام متحمل استفاده کرد

توتون (.Nicotiana tabacum L) از جمله گیاهان صنعتی است که در اقتصاد بسیاری از کشورها اهمیت اساسی دارد. توتون شرقی متشکل از واریته های با برگ های کوچک، آفتاب خشک و ترکیبات آروماتیک فراوان می باشد که اطلاعات کمی در مورد صفات مختلف زراعی و شیمیایی و نحوه کنترل ژنتیکی آن ها وجود دارد. این پژوهش با هدف تهیه نقشه پیوستگی توتون شرقی در یک جمعیت لاین های اینبرد نوترکیب (103 لاین) حاصل از تلاقی Basma seres 31 (♀) و SPT406 (♂) و شناسایی مکان های ژنی کنترل کننده تعدادی از صفات زراعی و محتوی کلر برگ در شرایط مزرعه ای انجام گرفت. برای تهیه نقشه پیوستگی، از نشانگرهای IRAP ،ISSR ،SSR و REMAP استفاده گردید. نقشه پیوستگی با استفاده از 46 نشانگر تهیه گردید که 586.1cM از ژنوم توتون را پوشش داده و متوسط فاصله بین دو نشانگر مجاور در این نقشه ژنتیکی 12.74cM می باشد. تعداد نشانگرها در گروه های پیوستگی ایجاد شده بین 2 الی 13 عدد متغیر بود. با استفاده از روش مکان یابی فاصله ای مرکب تعداد 19 QTL با ضریب تبیین فنوتیپی 13.2 الی 40.1 درصد برای صفات طول برگ، تعداد برگ، روز تا گلدهی، مقدار کلروفیل، عرض برگ، ارتفاع گیاه، فاصله میانگره ها، قطر ساقه، عملکرد برگ خشک، مقدار فتوسنتز و محتوای کلر برگ شناسایی گردید. در این مطالعه، QTL های هم مکان در گروه های پیوستگی 1، 3 و 5 شناسایی گردید. مقادیر بالای عددی ضرایب تبیین فنوتیپی بدست آمده در تحقیق حاضر، بیانگر پتانسیل استفاده از نشانگرهای مبتنی بر رتروترنسپوزون ها (IRAP و REMAP) و نشانگرهای ریزماهواره ای شناسایی شده در برنامه های گزینش به کمک نشانگر در توتون شرقی می باشد.

ویروس موزاییک یونجه (Alfalfa mosaic virus, AMV) در ایران که سبب بیماری در محصول یونجه (Medicago sativa) می شود، بر اساس خصوصیات مورفولوژیکی و بیان علایم شناسایی تشخیص داده می شود. روش های متعددی جهت تشخیص این ویروس وجود دارند که می توان به آزمون های سرولوژیک و روش های مولکولی اشاره کرد. آزمون نسخه برداری معکوس تکثیر هم دمای وابسته به حلقه (revers transcription loop mediated isothermal amplification) روش جدیدی جهت تکثیر RNA تحت شرایط هم دما، با اختصاصیت، حساسیت، سرعت و کارایی بالا است که در این پژوهش جهت تشخیص ویروس موزاییک یونجه به کار گرفته شد. به منظور انجام آزمون سرولوژیک، نمونه های برگی (100 نمونه) با علائم مشابه به ویروس موزاییک یونجه از سطح استان های همدان و کردستان جمع آوری شدند. چهار آغازگر واکنش RT-LAMP (شامل FIP ،B3 ،F3 و BIP) به همراه آغازگرهای واکنش RT-PCR (شامل F و B) بر اساس توالی بسیار حفاظت شده ای از ژن پوشش پروتئین (CP) طراحی شدند. جهت انجام آزمون های مولکولی، RNA کل استخراج و واکنش های مولکولی انجام شدند و در نهایت شش نمونه مثبت تشخیص داده شد. از مزایای این روش جدید در مقایسه با سایر روش های پیشین می توان به اختصاصیت بالا، حساسیت بالا، سرعت بالا، کارآیی بالا، ایمنی، سهولت، عدم نیاز به تجهیزات پرهزینه جهت تکثیر، عدم نیاز به کارهای تشخیصی بعد از تکثیر، تشخیص مشاهده ای و کاربردوستی آن اشاره کرد.