زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1395 | دوره:5 | شماره:13 |تعداد مقالات:6

 القاء مقاومت به بیمارگرها از جمله راه کارهای مقابله با تنش های زیستی در گیاهان می باشد. آنزیم های کیتیناز و بتا 1 و 3 گلوکوناز از جمله پروتئین های دفاعی قابل القاء هستند که در پاسخ به عوامل بیماریزا توسط گیاه، تولید می شوند. در این تحقیق، در ابتدا تاثیر تیمار اسیدسالیسیلیک و باکتری Pseudomonas flourescens در کاهش علایم بیماری سوختگی برگ گندم مورد بررسی قرار گرفت. سپس تغییرات بیان ژن های کیتیناز و بتا 1 و 3 گلوکوناز در نمونه های گیاهی تیمار شده و کنترل در روزهای 0، 4، 14 و 24 سیکل بیماری به روش RT-PCR نیمه کمی بررسی شدند. نتایج نشان دهنده افزایش بیان هر دو ژن در روز چهارم پس از تلقیح بیمارگر بود و کاربرد اسیدسالیسیک و باکتری بیوکنترل به صورت جداگانه توانست بیان آن ها را افزایش دهد، ولی کاربرد همزمان هر دو تیمار، کاهش معنی داری از نظر آماری ایجاد نکرد. بر اساس نتایج، افزایش بیان آنزیم های کیتیناز و بتا-1 و 3 گلوکوناز با کاربرد اسیدسالیسیک و باکتری بیوکنترل P. flourescens می تواند در القاء مقاومت میزبانی در مقابله با بیماری سوختگی برگ گندم نقش داشته باشد.

برخی عوامل موثر بر جنین زایی در کشت میکروسپورهای جداشده کلزا و باززایی گیاهچه ها از جنین های حاصله در آزمایش هایی جداگانه بررسی شدند. آزمایش ها به صورت فاکتوریل دو فاکتوره و در قالب طرح پایه کاملا تصادفی انجام شدند. در تمام آزمایش ها، ارقام در سه سطح شامل گلوبال (Global)، اپشن (Option) و پی اف (PF7045/91) فاکتور اول را تشکیل می دادند. میکروسپورها از غنچه های به طول 4-3 میلی متر جدا و در محیط کشت NLN-13 کشت شدند. میکروسپورهای کشت شده به مدت 14 روز در معرض تنش دمایی 30 درجه سانتی گراد و در شرایط تاریکی قرار گرفتند و پس از آن به اتاق رشدی با دمای 25 درجه سانتی گراد و در داخل یک لرزاننده منتقل گردیدند. برای باززایی، جنین های 35-25 روزه به محیط کشت جامد B5 منتقل شدند و بعد از حدود 20 تا 25 روز، گیاهچه های طبیعی، گیاهچه های غیر طبیعی، جنین های ریشه دار و جنین های تغییر نکرده شمارش شدند. در آزمایش اول جنین زایی اثر حجم محیط کشت، رقم و نیز اثرمتقابل آنها معنی دار بود. در رقم گلوبال، حجم 12.5 میلی لیتر محیط کشت با متوسط تولید 695.5 جنین در هر پتری دیش، بیشترین میزان جنین زایی را داشت. در آزمایش دوم جنین زایی، اثر زغال فعال و اثرمتقابل دو فاکتور معنی دار بود. در آزمایش سوم جنین زایی منابع مختلف هیدرات کربن با هم اختلاف معنی دار داشتند. در آزمایش اول باززایی، اسید جیبرلیک اثر معنی دار بر تعداد جنین های تغییرنکرده، گیاهچه های غیرطبیعی، گیاهچه های طبیعی و جنین های ریشه دار داشت و اثرمتقابل اسید جیبرلیک و رقم بر گیاهچه های طبیعی معنی دار بود. در آزمایش دوم باززایی، اثرمتقابل عامل ژلی و رقم بر گیاهچه های طبیعی معنی دار بود.

کشف همبستگی میان تجمع زیست توده در گیاه و عملکرد، پیش نیاز درک ارتباط بین داده های امیکس و میزان رشد در گیاهان است. برای جستجوی این ارتباط بین ترانسکریپت ها و نقش تنظیمی آنها در تشکیل زیست توده لیگنوسلولزی در فاز زایشی جو، پروفایل ترانسکریپت ها دو هفته پس از گلدهی در 3 لاین جو بهاره مورد استفاده قرار گرفت. یک ریزآرایه سفارشی (custom microarray) متشکل از 56000 اولیگونوکلئوتید برای آنالیز ترانسکریپتوم برگ پرچم در مرحله زایشی استفاده شد. شبکه همبستگی ترانسکریپت های درگیر در متابولیسم ثانویه و متابولیسم RNA، دارای تعداد بیشتری همبستگی مثبت نسبت به منفی بود که از این بین یک سیگنال ملکول، ABH1-Cap binding protein بالاترین میزان اتصال را به دیگر ترانسکریپت ها نشان داد. آنالیز آماری یک همبستگی مثبت بین ABH1-Cap binding protein و یک ژن کلیدی مسیر فنیل پروپانویید، به نام Cinnamoyl-COA reductase نشان داد. تلفیق داده های بدست آمده پیشنهاد کننده این موضوع هستند که ژن CCR) Cinnamoyl-COA reductase) ممکن است بتوانند به عنوان بیومارکر برای مهندسی اصلاح زیست توده لیگنوسلولزی در فاز زایشی جو استفاده شود.

شوری یکی از اصلی ترین تنش های اسمزی است که رشد و تولید گیاهان را از طریق تغییر در تعادل یونی و اسمزی محدود می کند. به منظور مکان یابی نواحی ژنومی کنترل کننده صفات کمی (QTLS) مرتبط با تحمل به شوری در دانه جو و ارزیابی شاخص های مربوطه، آزمایشی در سال 1394 با استفاده از 72 لاین هاپلوئید مضاعف به همراه والدین آنها (استپتو و مورکس) در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو تکرار در سه شرایط شامل وضعیت نرمال و دو سطح شوری (100 و 200 میلی مولار NaCl) اجرا گردید. صفات مورد بررسی در این تحقیق عبارت بودند از ضریب سرعت جوانه زنی، درصد جوانه زنی نهایی، میانگین زمان جوانه زنی، شاخص میزان جوانه زنی و میانگین سرعت جوانه زنی. تجزیه QTL به روش مکان یابی فاصله ای مرکب (CIM) بر اساس میانگین در هر سه محیط انجام گرفت. در مجموع 47 عدد QTL با 2.5≤LOD برای صفات مختلف شناسایی و 7 اثر اپیستازی افزایشی × افزایشی معنی دار به دست آمد. واریانس فنوتیپی کل توجیه شده بوسیله این QTL ها از 29.97 تا 77.15 درصد متغیر بود که کمترین آن برای صفت شاخص میزان جوانه زنی در شرایط تنش 200 میلی مولار و بیشترین آن مربوط به صفت ضریب سرعت جوانه زنی در شرایط نرمال بود. بیشترین 8.27=LOD برای شاخص ضریب سرعت جوانه زنی روی کروموزوم 4 Hb در شرایط تنش 100 میلی مولار به دست آمد. از QTL های پایدار در هر سه محیط و نشانگرهای جفت شده با آنها در روش گزینش به کمک نشانگر (MAS) می توان برای بهبود صفات جوانه زنی در شرایط شوری پس از آزمایش و تکرار در چند سال استفاده کرد.

میکروارگانیسم های خاک با توانایی تخفیف اثرات تنش شوری و تحریک رشد گیاه می توانند راهکاری امیدبخش در کشاورزی پایدار باشند. در این مطالعه رابطه متقابل دو رقم گندم نان (پیشتاز و زرین) و سه گونه استرپتومایسس مقاوم به نمک تولید کننده اکتوئین (ها) در شرایط تنش شوری و بدون تنش بررسی شد. با استفاده از روش PCR-DGGE تنوع و توزیع ژن های 16S rRNA باکتری های رایزوسفری در خاک تلقیح شده و نشده با استرپتومایسس در شرایط شور و غیر شور مطالعه شد. نتایج نشان داد عصاره بدون سلول هر سه باکتری طول ریشه را کاهش و عصاره باکتری S2 و 2012 -C وزن خشک گیاه را نسبت به شاهد افزایش داد. تیمار خاک با باکتری 2012 -C وزن تر و خشک ریشه و ساقه رقم پیشتاز و وزن تر و خشک ریشه رقم زرین را در شرایط غیر تنش افزایش داد. در شرایط تنش اثر محرک رشدی این باکتری به افزایش وزن تر و خشک ریشه پیشتاز و سطح برگ زرین محدود شد. عصاره ریشه گندم موجب افزایش جمعیت باکتری 2012 -C و کاهش تجمع میسلیوم های باکتری شد. تاثیر عصاره ریشه پیشتاز بر جمعیت باکتری بیشتر از زرین بود. بر اساس نتایج PCR-DGGE تنوع ژن 16S rRNA رایزوسفری با افزودن باکتری و یا نمک به خاک تغییر کرد. پروفایل ژنی حاصل در رایزوسفر ارقام مختلف گندم نیز متفاوت بود. نتایج نشان داد نقش مثبت استرپتومایسس مقاوم به نمک برای تحریک رشد گندم در شرایط تنش و غیر تنش به رقم وابسته است

نقص در متابولیسم کربوهیدرات در دانه های گرده در حال نمو، نقش مهمی را در القای نرعقیمی در گیاه گندم تحت تنش خشکی ایفا می کند. در این راستا به منظور بررسی بیان چهار ژن دخیل در متابولیسم کربوهیدرات (Inv1 و Inv3، Raftin a و AGP) در شرایط تنش خشکی در دو رقم گندم متحمل به خشکی (دزفول 10) و حساس (شیراز)، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در گلخانه انجام شد. اعمال تنش خشکی در مرحله میوز دانه گرده صورت گرفت. در شرایط تنش درصد گلچه های بارور کاهش یافت، این کاهش درصد گلچه ها در رقم متحمل دزفول 10 کمتر دیده شد. پس از تهیه نمونه بساک در مرحله میوز، الگوی بیان ژن های مورد نظر با روش Real-time PCR مورد بررسی قرار گرفت. بیان ژن های Raftin a ،Inv3، Inv1 و AGP در رقم حساس شیراز در شرایط تنش خشکی نسبت به شاهد افزایش بیان معنی داری نداشت، در حالی که بیان این چهار ژن در رقم متحمل دزفول 10 در شرایط تنش نسبت به رقم شیراز در شرایط آبیاری کافی به طور معنی داری (به ترتیب 35، 22، 65 و 9.8 برابر) افزایش نشان داد. بر اساس نتایج بدست آمده به نظر می رسد که بخشی از تحمل به تنش خشکی در رقم دزفول 10 می تواند به علت القای ژن های دخیل در تجمع نشاسته باشد. همچنین احتمال می رود با القای این ژن ها در سایر ارقام در شرایط تنش بتوان میزان تجمع نشاسته را در حالت نرمال نگاه داشته و از عقیمی دانه گرده کاست.