زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1394 | دوره:4 | شماره:11 |تعداد مقالات:6

بیماری های اسهالی یکی از مهمترین معضلات بهداشت جهانی، در تمامی رده های سنی مطرح می باشند. از میان عوامل ایجادکننده این بیماری ها می توان به Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) و Vibrio cholerae اشاره کرد. در گروه EHEC سروتایپ O157:H7، شایع ترین عامل ایجاد اسهال، از طریق سم STX2 ایجاد بیماری می کند. در ویبریوکلرا نیز توکسین CTX منجر به بروز بیماری می گردد. هر دوی این سموم دارای ساختار AB5 هستند. با توجه به غیرسمی بودن زیرواحد B و ایمنی زایی ذاتی این زیرواحد، می توان آن را کاندیدای مناسبی برای ایجاد ایمنی علیه این سموم معرفی کرد. بذور گیاهان رآکتور زیستی مناسبی برای تولید ایمونوژن های نوترکیب محسوب شده و پروتئین های بیگانه ای که در گیاه بیان می شوند می توانند ساختار اصلی خود را حفظ می کنند. در این تحقیق بیان پروتئین نوترکیب متشکل از زیرواحد اتصالی دو سم کلرا و STX2 با ترجیح کدونی گیاه به عنوان کاندیدای یک ایمونوژن خوراکی در بذر بررسی شد. بدین منظور قطعه ژنی  sc(stx2B و ctxB) به ناقل بیانی گیاهی تحت کنترل پیش برنده اختصاصی بذر کلزا (Fatty Acid Elongase) FAE منتقل و پس از تائید حضور سازه ژنی با روش های مولکولی، به اگروباکتریوم تومی فاشینس جهت تراریختی گیاه انتقال و جهت بیان پروتئین به گیاه کلزا منتقل شد. پس از تایید تراریختی، میزان بیان گیاهی پروتئین نوترکیب در بذر به روش الایزا ارزیابی و میزان پروتئین حدود 40 میلی گرم در یک گرم بذر تخمین زده شد. نتایج این تحقیق بیانگر کارایی بالای استفاده از بذر برای تولید پروتئین نوترکیب می باشد.

بیماری لکه سوختگی گندم توسط Bipolaris sorokiniana ایجاد شده و در بسیاری از مناطق جهان به عنوان یکی از مهم ترین بیماری های گندم مطرح است. اطلاعات درباره ساختار ژنتیکی بیمارگرها از اهمیت فراوانی برای انتخاب استراتژی مناسب در کنترل بیماری برخوردار می باشد. در این تحقیق از نمونه های جمع آوری شده از استان های مازندران و گلستان در مجموع تعداد 46 جدایه با موفقیت جدا، خالص و شناسایی شد. آزمایش های بیماری زایی نیز نشان داد که عامل بیماری قادر به ایجاد علایم تیپیک لکه سوختگی روی رقم حساس بولانی است. بررسی تنوع ژنتیکی قارچ عامل بیماری با استفاده از 17 نشانگر ISSR و RAPD نشان داد که از تعداد 179 باند تکثیر شده 98 باند آن چندشکل بودند. میانگین باندهای تولید شده توسط این نشانگرها 10.4 باند و میانگین باندهای پلی مورف 5.6 با ازای هر نشانگر محاسبه شد. میانگین ارزش PIC برای نشانگرهای مورد استفاده 0.32 بوده که بیشترین PIC مربوط به نشانگر UBC874 از نوع ISSR با ارزش 0.41 و کمترین آن مربوط به نشانگر OPF2 از نوع RAPD با میزان 0.18 محاسبه شد. تجزیه خوشه ای داده های حاصل از الگوهای باندی نشان داد که جمعیت های این قارچ از تنوع بالایی برخوردار می باشند. بر اساس تجزیه bootstrap جمعیت های قارچی مورد مطالعه با فاصله ژنتیکی زیادی 7 گروه متمایز را تشکیل می دهند. تمایز بالای گروه های متعلق به مناطق مختلف جغرافیایی از یکدیگر نشان می دهد که تفاوت ژنتیکی بالایی بین جمعیت های قارچی در مناطق مختلف وجود دارد که بیانگر سازگاری جمعیت های قارچی در شرایط اقلیمی متفاوت است.

تشخیص و تعیین کمیت دقیق حضور ژنهای خارجی در گیاهان تراریخته ژنتیکی دارای اهمیت زیادی برای اطمینان از اثربخشی روش انتقال ژن و همچنین تعیین تراریخته بودن گیاه مورد نظر دارد. به این منظور در این تحقیق از یک نانوزیست حسگر مبتنی بر فلورسانس برای تشخیص پروموتر ژن خارجی استفاده گردید. ژن مورد بررسی بخش غنی از گوانین پروموتر CaMV 35S تعیین گردید تا برهمکنش مناسبی با فلوروفور متیلن بلو مورد استفاده داشته باشد. ابتدا نانوذرات مغناطیسی با پوشش طلا مورد استفاده قرار گرفت تا از خصوصیات مغناطیسی آنها برای جداسازی ژن های مورد بررسی و از لایه طلای اطراف آنها برای اتصال تک رشته پروب DNA استفاده گردد. با اضافه نمودن تک رشته های هدف مکمل با پروب مورد استفاده نانوزیست حسگر قابلیت شناسایی ژن مورد بررسی در محدوده 3×10-7 تا 2.2×10-9 را با افزایش غلظت پروب نشان داد و حد تشخیص آن معادل 1.2×10-10 تعیین گردید. با توجه به حد تشخیص مطلوب نانوزیست حسگر مورد استفاده در این تحقیق می توان از آن برای بررسی تراریخته بودن گیاهان و بافت های گیاهی مورد آزمایش به منظور اطمینان از موفق بودن فرایند انتقال ژن و همچنین تمایز گیاه مورد نظر از گیاهان دستکاری نشده ژنتیکی استفاده نمود.

شناسایی و کمیت سنجی پروتئین ها و ژن های بیان شده در شرایط تنش شوری می تواند منجر به درک هرچه بهتر مکانیسم های پاسخی شود. بدین منظور در این تحقیق از روش پروتئومیکس مقایسه ای iTRAQ جهت بررسی تغییرات پروتئینی در شرایط تنش شوری و کمیت سنجی آنها استفاده شد. سپس جهت بررسی های بیشتر پیرامون عملکرد ژن های شناسایی شده از اطلاعات بیان ژن و هم بیانی در پایگاه داده و آنالیز توالی های مربوطه استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده از iTRAQ-2DLC-MS/MS مجموعه ای از پروتئین ها از جمله P5CS1، KIN1، KIN2، ERD10، ERD14 و COR47 شناسایی شد. نتایج بیان ژن های مربوطه نشان داد که بیان این ژن ها تنها به تنش شوری محدود نمی شود و در پاسخ به سایر تنش های اسمزی نیز دخالت دارند. شبکه ی ژنی پروتئین های شناسایی شده با نرم افزار String بررسی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده در طی بیان این ژن ها ترکیبات محافظ از جمله مواد محلول سازگار، پروتئین های دهایدرین و غیره در سلول تولید می شود که حضور آن ها منجر به القای مکانیسم های مقاومت و تحمل در گیاه در برابر تنش های اسمزی از جمله شوری می شود.

تنش شوری از جمله تنش های غیر زنده تهدیدکننده گیاهان است. مطالعه تنوع ژنتیکی گیاهان برای پیشبرد برنامه های به نژادی گیاهی در راستای ایجاد ارقام متحمل به تنش مهم می باشد. در این تحقیق، ابتدا واکنش گیاهچه ای 53 لاین جهش یافته آفتابگردان به همراه والد مادری در سطوح مختلف شوری (صفر، 2، 4، 6 و 8 دسی زیمنس بر متر) بررسی شد. همچنین، در آزمایش مولکولی تنوع ژنتیکی لاین ها با استفاده از نشانگرهای AFLP مطالعه گردید. نتایج نشان داد که از نظر صفات گیاهچه ای اختلاف معنی دار بین لاین های مورد مطالعه در هر یک از سطوح شوری وجود دارد. با استفاده از 17 ترکیب آغازگری AFLP، تعداد 200 مکان ژنی در جمعیت مورد مطالعه تکثیر یافت. با تجزیه ساختار جمعیت مورد مطالعه، لاین های جهش یافته مورد مطالعه در 2 زیر گروه قرار گرفتند. نتایج مکان یابی ارتباطی نشان داد که تعداد 43 نشانگر ارتباط معنی دار با صفات گیاهچه ای دارند. ضریب تبیین فنوتیپی نشانگرهای شناسایی شده بین 0.13 تا 0.42 متغییر بود.

گیاه گاوزبان (.Borago officinalis L) یکی از قدیمی ترین گیاهان دارویی است که در ایران و سایر نقاط دنیا مورد توجه می باشد. لذا با توجه به اهمیت دارویی این گیاه، وفور اراضی خشک، بررسی توانایی مقابله با تنش های محیطی توسط این گیاه، ضروری به نظر می رسد تا مطالعه ای با اهداف اثرات تنش آبی برمقدار پروتئین، پرولین و عناصر پرمصرف N, P, S, K و رشد در شرایط هیدروپونیک انجام گیرد. نتایج نشان داد پروتئین و وزن تر و خشک ریشه و بخش های هوایی گیاهان تحت تیمار تنش آبی نسبت به گیاهان شاهد کاهش یافت که این کاهش در بخش های هوایی معنی دار بود، مقدار K در ریشه کاهش و در بخش های هوایی افزایش و مقادیر عناصر پر مصرف S, P, N در ریشه افزایش و در بخش های هوایی کاهش یافت. بیوسنتز پرولین در برگ و ریشه با اعمال تنش خشکی نسبت به شاهد افزایش معنی داری یافت. تنش خشکی باعث کاهش مقدار پروتئین در اندام هوایی و ریشه نسبت به گیاه شاهد شد.