زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1396 | دوره:7 | شماره:19 |تعداد مقالات:6

پپتیدهای ضدمیکروبی، مولکول های قدیمی و حفاظت شده هستند که در مکانیسم های دفاعی موجودات زنده مانند باکتری ها، جانوران و گیاهان دیده می شوند. شناسایی و معرفی پپتیدهای ضدمیکروبی جدید، روشی مقرون به صرفه برای مقابله با میکروب های بیماری زا و همچنین بهبود مقاومت گونه های گیاهان زراعی با استفاده از تکنولوژی DNA نوترکیب است. به این منظور یک سازه ژنی حاوی توالی ژن کد کننده پپتید ضدمیکروبی امیگانان (Omiganan) نوتروفیل گاو پس از همسانه سازی به کمک اگروباکتریویوم تومفاشینز به دیسک های برگی توتون انتقال داده شد. با روش PCR حضور ژن کد کننده پپتید ضدمیکروبی در ژنوم گیاهان تراریخت اثبات و تعداد 6 گیاه تراریخت به همراه شاهد انتخاب شدند. پروتئین کل استخراج و از آن برای کنترل رشد برخی باکتری های مهم انسانی مثل، E.coli، Staphylococcus aureus و Bacillus cereus و همچنین برخی باکتری های گیاهی مانند Xanthomonas campestris و Pseudomonas aeruginosa به روش دیسک و تشکیل هاله مهار کننده استفاده شد. نتایج نشان داد که پروتئین کل گیاهان تراریخت در مقایسه با گیاه غیرتراریخت، به طور معنی داری (P<0.05) مانع رشد بیشتر باکتریها شد. تفاوت معنی داری (P<0.05) بین گیاهان تراریخت از نظر میزان تاثیر روی باکتریها مشاهد شد. بر خلاف باکتریهای گرم منفی، حضور پپتید امیگانان تاثیر معنی داری (P<0.05) روی باکترهای گرم مثبت نداشت، اما تاثیر معنی داری (P<0.05) در کنترل رشد پاتوژنهای گیاهی داشت. بنابراین با بیان پپتید امیگانان در گیاه و خالص سازی آن، میتوان با استفاده از فرمولاسیونهای دارویی از آن به عنوان ضد باکتری استفاده کرد. همچنین با بیان این پپتید در گیاهان زراعی، میتوان گیاهان مقاوم به عوامل بیماری زا تولید نمود.

تنش شوری از مهم ترین تنش های محیطی است که تولید گیاهان زراعی را تحت تاثیر قرار می دهد. مسیر تنظیمی فوق حساس به نمک از جمله مسیرهای مهم در تنظیم هموستازی یون می باشد. در این مطالعه، الگوی بیان ژن های AlSOS1، AlSOS2 و AlSOS3 در گیاه متحمل به شوری Aeluropus littoralis تحت تاثیر سطوح مختلف سدیم کلرید شامل صفر، 200، 400 و 600 میلی مولار و در زمان های صفر، 8، 16، 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تنش اندازه گیری شد. میزان بیان هر سه ژن با اعمال تنش شوری، نسبت به شاهد افزایش معنی داری یافت. در غلظت200 میلی مولار نمک، میزان بیان ژن های AlSOS1 و AlSOS2 در72 ساعت به حداکثر رسید. در حالی که ژن AlSOS1 در غلظت 400 و 600 میلی مولار، پس از 48 ساعت به حداکثر بیان رسید و ژن AlSOS2 در غلظت 400 میلی مولار، پس از 48 ساعت و در غلظت 600 میلی مولار، بعد از 24 ساعت بیشترین بیان را نشان دادند. بیشترین میزان نسخه برداری ژن AlSOS3 در غلظت 400 میلی مولار، 24 ساعت و در غلظت 600 میلی مولار، 16 ساعت پس از اعمال تنش بود. مکانیسم متفاوت اثر ژن AlSOS3 بر AlSOS2، اثر کمپلکس AlSOS2- AlSOS3 بر AlSOS1 و وجود تفاوت در عملکرد این ژن ها از دلایل این تغییرات می باشد. تغییرات بیان ژن ها نشان می دهد در تنش شدید، واکنش ژن ها با الگویی متفاوت می باشد. مقایسه روند تغییرات ژن ها نشان داد، رفتار ژن AlSOS3 نسبت به دو ژن دیگر در تنش شدید متفاوت بود که بیانگر تفاوت در مکانیسم عمل این ژن می باشد.

تنوع فنوتیپی موجود در بسیاری از صفات مهم در گیاهان تحت تاثیر چندین جایگاه ژنی، عوامل محیطی و اثرات متقابل این دو می باشد.نقشه یابی ارتباطی یکی از روش هایی است که در دهه های اخیر برای مطالعه ژنتیکی و تعیین تعداد مکانهای ژنی کنترل کننده صفات کمی پیشنهاد شده است. این روش برای اولین بار در ژنتیک انسانی و برای صفاتی کیفی (مانند بیماری های ژنتیکی) مورد استفاده قرار گرفت اما امروزه به دلیل پیشرفت های چشمگیر در تکنولوژی توالی یابی DNA، علاقمندی برای شناسایی ژن های جدید و بهبود روش های آماری استفاده از آن در جمعیت های گیاهی رو به افزایش است. نقشه یابی ارتباطی روشی هدفمند برای شناسایی ارتباط آماری بین آلل های نشانگری و صفات کمی بر اساس عدم تعادل لینکاژی است. برخلاف نقشه یابی لینکاژی، این روش با بهره گیری از تنوع موجود در جمعیت های طبیعی و لحاظ کردن تمامی وقایعی که در طول تکامل افراد رخ داده است، ارتباط بین تنوع فنوتیپی و چندشکلی موجود در ژنوم را شناسایی می کند و روشی امیدوارکننده برای غلبه بر محدودیت های نقشه یابی لینکاژی است. علی رغم اینکه نقشه یابی ارتباطی از توان آماری بالایی برخوردار است اما کاربرد این روش در جمعیت های دارای ساختار، در گونه های با میزان کم عدم تعادل لینکاژی و در صفاتی که توسط آلل های نادر کنترل می شود بسیار پیچیده و دشوار است. در این مقاله وضعیت کلی نقشه یابی ارتباطی، نحوه کاربرد آن در جمعیت و محدودیت های آن در گیاهان مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

اکسین نقش مهمی در تنظیم مراحل مختلف رشد و نمو گیاهان دارد. مطالعات نشان داده است که اکسین این فرآیندها را با استفاده از ژن های پاسخ گو به اکسین (ARF) تنظیم می کند. با توجه به نوع دومین میانی، پروتئین ARF به عنوان یک فاکتور رونویسی با اتصال به ژن های هدف باعث سرکوب و یا تحریک بیان این ژن ها می شود. ژن های ARF در چند گونه مختلف گیاهی با استفاده از روش های مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته اند، با این حال برای درک بهتر مکانیسم این پروتئین ها نیاز به مطالعات بیشتری در گیاهان است. در این مطالعه با استفاده از روش های محاسباتی 27 ژن ARF شناسایی شد که در قسمت های مختلف کروموزوم های لوبیا پراکنده هستند. بررسی درخت فیلوژنتیکی نشان داد این توالی ها در چهار گروه مجزا قرار دارند بدون اینکه در بین این توالی ها مضاعف شدگی مشاهده شود. بیان ژن های ARF باتوجه به نوع ژن و بر اساس نوع بافت به ترتیب به پنج و دو گروه تقسیم شد. ژن های ARF در بافت های برگ، سه برگچه های جوان، ساقه، غلاف های رسیده و غلاف های جوان در مقایسه با سایر بافت های دیگر بیان بیشتری داشتند. از کل توالی های ARF مورد بررسی، تعداد 9 و 17 توالی به ترتیب به عنوان محرک و سرکوب کننده بیان ژن شناسایی شدند.

شایع ترین ویروس تاثیرگذار بر کاهو در سراسر مزارع جهان، ویروس موزاییک کاهو (Lettuce mosaic virus; LMV) متعلق به خانواده Potyviridea و جنس Potyvirus است. روش های متعددی شامل آزمون های سرولوژیکی و مولکولی جهت تشخیص این ویروس وجود دارند، اما این روش ها زمان بر بوده و نیازمند ابزارهای پیچیده ای هستند. هدف از این پژوهش، کاهش زمان موردنیاز جهت تشخیص LMV با استفاده از روش تکثیر هم دمای وابسته به حلقه (LAMP) بود. نمونه های برگی (38 نمونه) با علایم مشابه به ویروس موزاییک کاهو از سطح استان کردستان جمع آوری و برای آزمون سرولوژیکی (DAS-ELISA) به کارگرفته شدند و در نهایت چهار نمونه مثبت تشخیص داده شد. سپس RNA کل استخراج و واکنش رونویسی معکوس LAMP به صورت یک مرحله ای، تحت شرایط هم دما انجام شد و نتایج به وسیله الکتروفورز بر روی ژل آگارز و رنگ هیدروکسی نفتول بلو (HNB) ارزیابی شد. نتیجه مثبت استفاده از رنگ HNB تغییر رنگ مخلوط واکنش از بنفش به آبی آسمانی بود. علاوه بر این، در اینجا آزمون جدید IC-RT-LAMP جهت تشخیص سریع و آسان LMV (بدون نیاز به استخراج RNA) توسعه داده شد و کارآیی آن با آزمون های دیگر مقایسه شد. از مزایای روش RT-LAMP 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 استخراج RNA (در آزمون IC-RT-LAMP)، عدم نیاز به کارهای تشخیصی بعد از تکثیر، تشخیص مشاهده ای و کاربردوستی آن اشاره کرد.

برنج یک گیاه گلیکوفیت است و شوری خاک یکی از مهمترین محدودکنندههای تولید برنج می باشد. از آنجایی که دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری نیازمند درک سازوکار پیچیده پاسخگویی به تنش است، در این تحقیق تلاش شده تا با آنالیز داده های تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژنهای مهم پاسخگو به تنش شوری شناسایی شوند. بدین منظور نه سری داده ریزآرایه مورد آنالیز قرار گرفتند و تعداد 13798 ژن، دو برابر تغییر بیان معنی دار نسبت به شرایط نرمال نشان دادند. نتایج هستی شناسی ژنهایی که در ارقام متحمل دارای افزایش بیان شده بودند، نشان داد که در بخش فرآیندهای زیستی و عملکرد مولکولی بیشتر ژنها در دسته رونویسی نسبت به زمینه ژنتیکی برنج به طور معنیداری غنی شدند. در آنالیز هاب مشخص شد که بیشتر ژن های کلیدی از دسته پروتئین کینازها هستند، PFK و CPK10 ازجمله مهمترین کینازهای قطب شناسایی شده می باشند. درمیان عوامل رونویسی، GCN5 به عنوان ژن کلیدی در آنالیز هاب شناسایی شد. در کل، نتایج آنالیز هاب 10 ژن کلیدی را شناسایی نمود که از دسته عوامل تنظیمی، ترانسپورترها و سیگنال ترارسانی بودند.انتظار می رود نتایج بدست آمده در جهت تحقق دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری مورد استفاده واقع شود.