پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال:1401 | دوره:9 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

مهندسی پلاستید مزایای بی شماری را برای نسل بعدی فناوری تراریختی گیاهی به ارمغان می آورد که شامل تسهیل انباشت تراژن ها و تولید سطوح بیان بالای پروتئین های نوترکیب می باشد. پروتئین های تکرار آنکرینی طراحی شده (دارپین ها) پروتئین های داربست غیرایمونوگلوبولینی نسبتاً کوچکی هستند که با تمایل بالا به اهداف اختصاصی خود متصل می شوند. G3 یک نوع دارپین طراحی شده برای اتصال به پروتئین گیرنده تیروزین کیناز HER2 (گیرنده 2 فاکتور رشد اپیدرمی انسان) است. در مطالعه قبلی یک فرآیند زیستی برای تولید دارپین G3 به عنوان عامل تصویربرداری در سرطان های با بیان بالای HER2 در سیستم بیان کلروپلاستی توتون تولید شد. در این مطالعه، پایداری هموپلاسمی و بیان ژن دارپین G3 در نسل رویشی و زایشی گیاهان T1 ترانسپلاستوم توتون مطالعه شد. تأیید حضور ژن دارپین G3 در گیاهان ترانسپلاستوم با استفاده از واکنش PCR انجام شد. آنالیز لکه گذاری سادرن وضعیت هموپلاسمی گیاهان ترانسپلاستوم را تأیید کرد. آنالیز لکه گذاری وسترن تجمع دارپین G3 را در کلروپلاست نسل بعدی گیاهان ترانسپلاستوم تأیید کرد. محتوی دارپین G3 تولید شده در کلروپلاست گیاهان ترانسپلاستوم با استفاده از الایزا برای پروتئین محلول کل کلروپلاست حدود 33 درصد برآورد شد. نتایج این مطالعه تأیید کرد که ژن دارپین G3 در گیاهان رویشی و زایشی نسل T1 گیاهان توتون ترانسپلاستوم به صورت پایدار و در سطوح بالا بیان می شود

تنش شوری بر خصوصیات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و فرآیندهای بیوشیمیایی گیاهان تأثیرگذار است. گیاهان تراریخته Bt نقش بسزایی در کنترل آفات برخی از محصولات استراتژیک دارند، اما توان و مقاومت این گیاهان از منظر تنش های محیطی موردتوجه قرار نگرفته است؛ بنابراین اثر تنش شوری در سطوح 0، 50، 100، 150 و 200 میلی مولار بر صفات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی گیاهان تراریخته نسل T3 گوجه فرنگی حاوی ژن cry1Ab (CH-Falat-Bt) همراه با رقم غیرتراریخته (CH-Falat) مورد بررسی قرار گرفت. بررسی صفات مورفولوژیک (سطح برگ، عمق ریشه، وزن تر و خشک ریشه) در سطوح مختلف شوری حاکی از برتری گیاه تراریخته CH-Falat-Bt بر غیرتراریخته CH-Falat بود. میزان محتوای آب نسبی گیاه و کاروتنوئید در گیاهان تراریخته به طور معنی داری بیشتر از گیاهان غیرتراریخته بود. محتوای کلروفیل در سطوح تنش شوری 150 و 200 میلی مولار به ترتیب 12 و 9 درصد بیشتر از غیرتراریخته بود. نشت الکترولیت در گیاهان تراریخته نسبت به غیرتراریخته به طور قابل ملاحظه ای کاهش داشت. تجمع پرولین و قندهای محلول در گیاهان تراریخته به طور معنی داری افزایش نشان داد. بیان نسبی ژن های SOS1 و SOS2 با افزایش میزان تنش شوری در گیاهان تراریخته CH-Falat-Bt نسبت به گیاهان غیرتراریخته CH-Falat افزایش قابل توجهی نشان داد. نتایج بررسی های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی نشان داد که اثرات نامطلوب تنش شوری گیاهان تراریخته CH-Falat-Bt نسبت به غیرتراریخته کمتر بود و درمجموع، در مقایسه با ژنوتیپ غیر تراریخت، گیاهان تراریخته به سطوح مختلف شوری اعمال شده متحمل هستند.

کارکردهای دارویی مختلف بومادران، آن را به­عنوان یک گیاه دارویی مهم در پزشکی مطرح ‎ساخته است. همچنین بومادران منبع غنی از آنتی ­اکسیدان ­ها و فلاونوئیدها می­‎باشد که گیاهان را از اثرات مضر گونه ­های اکسیژن فعال حفظ می­ کند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر تیمار اسید سالسیلیک بر الگوی بیان دو ژن (aox2 و pal2) درگیر در مسیر تولید آنتی ­اکسیدان ­ها و فلاونوئیدها در گیاه بومادران بود. بدین منظور آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی شامل اسید سالسیلیک در دو سطح (صفر و 50 میلی­مولار) به عنوان عامل اول و زمان نمونه­برداری (24 و 48 ساعت) به عنوان عامل دوم با دو سطح در گلخانه دانشکده کشاورزی اجرا شد. ابتدا گیاه بومادران در محیط هیدروپونیک جانسون تحت تیمار هورمونی قرار گرفت و 24 و 48 ساعت بعد از اعمال تیمار، نمونه­‎برداری از بافت برگ انجام شد. نتایج qRT-PCR نشان داد که محرک اسید سالسیلیک به طور معنی­داری موجب کاهش بیان دو ژن موجود در مسیر تولید آنتی اکسیدان‎­ها در بومادران شد. کم ترین بیان نسبی ژن­های مورد بررسی در زمان 48 ساعت پس از تیمار با اسید سالسیلیک رخ داد. به طور کلی، کاربرد اسید سالسیلیک باعث راه اندازی فرآیندهای مولکولی می­شود که منتج به پاسخ­دهی گیاه با تغییر در میزان بیان ژن­های کدکننده آنتی اکسیدان ­ها و فلاونوئیدها می­شود؛ بنابراین پیشنهاد می­گردد که از محرک­های دیگر ازجمله جاسمونیک اسید برای بررسی بیان ژن­های کدکننده آنتی ­اکسیدان ­ها و فلاونوئیدها در پژوهش­های آینده استفاده گردد.

سویا از جمله دانه های روغنی امید بخش در شرایط کمبود حاد پروتئین و روغن می باشد. در این بررسی تعداد 16 ژنوتیپ برتر سویا از نظر عملکرد و اجزای عملکرد دانه، با استفاده از روش های آماری چندمتغیره در طی دو سال زراعی 1397-1396 در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس مرکب بر وجود اختلاف آماری معنی دار برای صفات عملکرد دانه، اجزای عملکرد و طول دوره رشد در بین ژنوتیپ های سویا تأکید داشت. بر اساس نتایج مقایسه میانگین داده­ها، ژنوتیپ های G1، G5 و G11 در هر دو سال آزمایش بیشترین میزان عملکرد دانه را به خود اختصاص دادند. وراثت پذیری عمومی صفات ارتفاع بوته، عملکرد دانه و تعداد دانه در مترمربع به ترتیب 07/92، 31/75 و 25/79 درصد بود. همچنین نتایج نشان داد که همبستگی مثبت و معنی داری بین عملکرد دانه با سطح برگ هر بوته، طول دوره رسیدگی، تعداد دانه در مترمربع و تعداد غلاف در بوته وجود داشت. تجزیه خوشه ای به روش Ward، ژنوتیپ ها را در چهار گروه مجزا دسته بندی نمود. نتایج حاصل از تجزیه به مؤلفه های اصلی و رسم بای پلات نیز مطابقت بالایی با گروه بندی حاصل از تجزیه خوشه ای نشان داد. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای، ژنوتیپ های G1، G2، G5 وG11 متعلق به گروه اول با ویژگی عملکرد دانه بیشتر و تعداد دانه در مترمربع بالاتر معرفی شدند و استفاده از آن ها در برنامه های بهنژادی آینده توصیه می گردد.

تنش خشکی یکی از مهم ترین عوامل محیطی است که بر رشد و بهره وری گیاهان زراعی از جمله عدس تأثیر می گذارد. در طی تکامل، تغییرات ژنتیکی حیاتی به وسیله RNAهای غیرکدکننده (ncRNAs) در پاسخ گیاهان به تنش خشکی و سایر تنش های غیرزیستی به وجود آمده است. در مطالعه حاضر، پس از شناسایی lncRNAها در پروفایل بیانی عدس، از داده های RNA-seq و واکنش Real-time PCR برای بررسی الگوی بیان برخی از lncRNAهای شناسایی شده تحت تنش خشکی استفاده شد. همچنین شبکه هم بیانی lncRNAs-DEGs با استفاده از بسته نرم افزاری psych ترسیم شد. در مجموع طی این مطالعه، 3590 توالی lncRNA در عدس شناسایی شد. تعداد زیادی از lncRNAها با ژن های مرتبط با تنظیم ریتم شبانه روزی، پاسخ به یون روی، واکنش نوری فتوسنتزی و هموستازی یونی هم بیان بودند. همچنین نتایج نشان داد که سه توالی LCUL_evgLocus_104392، LCUL_evgLocus_99066 و LCUL_evgLocus_61876 دارای بیشترین تغییر بیان در پاسخ به تنش خشکی بودند. بررسی هم بیانی این توالی ها با ژن های دارای بیان افتراقی در پاسخ به خشکی سبب شناسایی مسیرهای متابولیکی متأثر از این توالی ها گردید. این مطالعه برای اولین بار توالی های lncRNA را در عدس شناسایی نمود و گامی مفید در شناخت مکانیسم عملکرد lncRNA در چگونگی تحمل گیاهان به تنش خشکی می باشد. شبکه ها هم بیان این توالی ها و ژن های دارای بیان افتراقی می تواند سبب درک بهتر مکانیسم های پاسخ به خشکی در عدس شود.

گوجه فرنگی مهم ترین محصول در بین سبزیجات، بعد از سیب زمینی می باشد و ایران رتبه ششم جهانی سطح زیرکشت آن را به خود اختصاص داده است. متأسفانه هرساله بیش از 95 درصد بذرهای هیبرید سبزیجات وارد می شود. مطالعه­ی حاضر به منظور ارزیابی هیبریدهای وارداتی مرسوم (8320، Eden، Matin و Xaman) و نسل‎های F2 و F3 حاصل از خودگشنی آن‎ها صورت گرفت. در همین راستا پس از تولید نسل­های F2 و F3 سه نسل (F1، F2 و F3) در کنار هم همراه با شاهد (Early Orbana y) طی سال­های 98-1397 در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار کشت شدند. نتایج حاصل از تجزیه واریانس برای صفات عملکرد تک بوته، روز تا گلدهی، متوسط وزن تک میوه، میوه های برداشت شده، اسیدیته (pH)، در سطح احتمال یک درصد و مواد جامد محلول (TSS) در سطح پنج درصد معنی دار بودند. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین میانگین عملکرد تک بوته برای8320 F1 (10/10920 گرم)، بالاترین تعداد روز تا گلدهی در Xaman F2 (01/47 روز)، بالاترین متوسط وزن تک‎میوه در Xaman F1 (50/115 گرم)، بیشترین تعداد میوه­های برداشت شده در Xaman F1 (62/106)، کمترین مقدار اسیدیته (pH) در 8320 F1 (10/4) و بیشترین مقدار مواد جامد محلول را در نسل Matin F3 (96/4) مشاهده شد. نتایج حاصل از برآورد پارامترهای ژنتیکی نشان داد اکثر صفات ارزیابی شده از واریانس ژنتیکی و فنوتیپی بالایی برخوردار بودند اما اختلاف جزئی بین ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی مشاهده شد که بیانگر تأثیر اندک محیط بر کنترل این صفات می باشد. بزرگ بودن واریانس غالبیت نسبت به واریانس افزایشی در اکثر صفات باعث شد درجه غالبیت بزرگ­تر از یک به دست آید؛ بنابراین احتمال کنترل صفات توسط ژن های با اثرات غالبیت یا فوق غالبیت بالا می­باشد و جهت بهبود این صفات باید از روش­های مبتنی بر تولید لاین، دورگ­گیری و استفاده از هتروزیس استفاده نمود.

لوفا با نام علمی Luffa cylindrica گیاهی از خانواده کدوییان است که بیشتر در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان از جمله در اکثر مناطق ایران رشد می­کند. در این تحقیق تنوع ژنتیکی 9 ژنوتیپ بومی و غیر­بومیL. cylindrica از طریق ارزیابی ناحیه بین ژنی trnH-psbA (IGS) کلروپلاستی مورد بررسی قرار گرفت. پس از نمونه برداری از برگ های جوان، استخراج DNA به روش دلاپورتا و PCR با استفاده از آغازگرهای ناحیه بین ژنیIGS انجام شد. محصولات تکثیر شده پس از تعیین توالی، با استفاده از نرم افزار Chromas تعیین کیفیت شده و سپس با برنامه ClustalW توسط نرم افزارهای BioEdit وMEGA7 هم ردیف سازی شدند. در ادامه نمودار درختی روابط فیلوژنی و ماتریس تفاوت و تشابه توالی­ها تعیین و ترسیم شدند. در تحقیق حاضر با بررسی قرابت ها با استفاده از نشانگر trnH-psbA (IGS) در میان نمونه های مورد مطالعه، تنوع شدید درون گونه ای در L. cylindrica بومی و غیربومی مشاهده شد. ماتریس فاصله ژنتیکی بین نمونه های بررسی شده در این تحقیق از صفر تا 865/6 با میانگین کلی فاصله 53/2 بود. مقدار متوسط جایگزینی های مترادف و غیرمترادف (dN/dS) برای توالی IGS 68/0ds/dn = بود که نشان دهنده گزینش های مثبت و خالص در روند انتخاب طبیعی ژنوتیپ های مورد مطالعه می باشد. تاکنون هیچ مطالعه ای در خصوص بررسی مولکولی و شناسایی ژنوتیپ های بومی مختلف گیاه لوفا در ایران و مطالعات فیلوژنتیکی این ژنوتیپ ها صورت نگرفته است. در این تحقیق از نشانگر trnH-psbA (IGS) استفاده شد تا تنوع موجود در برخی از ژنوتیپ های لوفای بومی و غیربومی بررسی و فاصله ژنتیکی آن ها تعیین شود. نتایج این تحقیق نشان داد که بر اساس درخت فیلوژنی و بررسی فواصل ژنتیکی با کمک نشانگر trnH-psbA تنوع درون گونه ای این گونه گیاهی به خوبی قابل ارزیابی می باشد

نخود (Cicer arietinum L. ) یکی از مهم ترین محصولات زراعی در سطح جهان است. نخود پس از لوبیا و نخود فرنگی مهم ترین لگوم دانه ای فصل سرد است. علف های هرز یکی از مهم ترین تهدید کنندگان تولید نخود در سرتاسر جهان هستند. به علت حساسیت نخود به علف کش ها، عمده ی مصرف علف کش ها به صورت پیش رویشی بوده و استفاده از علف کش های پس رویشی محدود است. بنابراین، ارقام بومی نخود متحمل به علف کش که انعطاف پذیری بالاتری برای استفاده علف کش های پس رویشی دارند، برای بهبود بازده این محصول مورد نیاز هستند. در این پژوهش، با استفاده از روش زیست سنجی بذر و واکنش PCR، مکانیسم های مقاومت ارقام نخود ایرانی نسبت به علف کش پرسوئیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه تنوع ژنوتیپی و فنوتیپی قابل توجهی را برای تحمل به علف کش پرسوئیت بین ارقام مختلف نخود ایرانی نشان داد. نتایج بررسی مکانیسم مقاومت ژنتیکی نسبت به علف کش پرسوئیت نشان داد که پروتئین های هدف این علف کش یعنی ALS1 و ALS2 در تمامی ارقام مورد بررسی با هم و با توالی های مرجع موجود در بانک ژن تفاوتی نداشته و این اثبات می کند که مقاومت موجود در ارقام مختلف گیاه نخود نسبت به علف کش پرسوئیت در اثر مکانیسم مقاومت محل هدف ایجاد نشده و احتمالاً از مکانیسم مقاومت غیرمحل هدف پیروی می کند. ارقام برتر (Bivanij، Aksou، Mansour، TDS-Maragheh90-400 و TDS-Maragheh90-358) حاصل از این پژوهش می توانند به کشاورزان توصیه شده و همچنین به عنوان والد در آزمایش های بهنژادی برای ایجاد ارقام نخود با مقاومت طبیعی به علف کش پیشنهاد شوند.

به منظور تعیین ژنوتیپ ایده آل گوجه سبز با در نظر گرفتن کمیت و کیفیت میوه، 32 ژنوتیپ در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات علوم باغبانی کرج طی دو سال زراعی 1397 و 1398 ارزیابی شدند. جهت ارزیابی ژنوتیپ­ها و تعیین ژنوتیپ مطلوب، از 26 صفت مرتبط با میوه، باردهی و عملکرد استفاده شد. با تجزیه واریانس مرکب داده­ها، منبع تغییر ژنوتیپ برای تمام صفات مورد بررسی در سطح احتمال یک درصد معنی دار شدند. شاخص ASIIG نشان داد که ژنوتیپ های CodR، Cod100، گوجه ملایر و گوجه سیاه مطلوب ترین ژنوتیپ های آزمایشی با شاخصی بالاتر از 55 درصد بودند. همچنین ژنوتیپ های cod98، cod99، گوجه باغی قصردشت، گوجه قمی و گوجه هلندی با شاخص ASIIG بالاتر از 49 درصد در رتبه های بعدی قرار گرفتند. با استفاده از نمودارهای روش ASIIG و گروه بندی ژنوتیپ ها بر این اساس، ژنوتیپ های CodR، Cod100، Cod98، Cod99، گوجه ملایر، گوجه سیاه و گوجه باغی قصردشت در چارک مطلوب واقع شدند. با تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های CodR، Cod100، گوجه سیاه و گوجه ملایر به همراه ژنوتیپ فرضی کاملاً ایده­آل (+) در فاصله برشی 018/0 در یک خوشه قرار گرفتند. بر اساس نتایج این تحقیق، هفت ژنوتیپ CodR، Cod100، Cod98، Cod99، گوجه ملایر، گوجه سیاه و گوجه باغی قصردشت به عنوان ژنوتیپ های مطلوب این پژوهش از نظر کمیت و کیفیت میوه انتخاب شدند. درنهایت به دلیل مزایای بالای شاخص ASIIG، پیشنهاد گردید از این شاخص جهت تعیین ژنوتیپ مطلوب در سایر محصولات باغی استفاده شود.

تنش های محیطی از عوامل اصلی کاهش دهنده رشد و نمو و عملکرد گیاهان زراعی به شمار می­آیند و همواره امنیت غذایی انسان ها را تهد ید می کنند. این مطالعه به­منظور بررسی اثر تنش خشکی بر تغییرات صفات بیوشیمیایی و میزان بیان ژن های عوامل رونویسی MYB در دو رقم گندم (تجن و زاگرس)، تحت تنش خشکی انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام شد. اعمال تیمار خشکی در سه سطح 40، 70 و 100 درصد ظرفیت زراعی و 4 هفته پس از جوانه زنی انجام شد. 20 روز پس از اعمال تنش نمونه برداری از برگ و ریشه به­منظور بررسی بیان ژن­ها و برخی صفات بیوشیمیایی صورت گرفت. نتایج بررسی محتوای کلروفیل تحت تنش نشان داد که با افزایش شدت تنش در ژنوتیپ‎های مختلف محتوای کلروفیلa و b کاهش می یابد. میزان کاهش کلروفیلa و b در ژنوتیپ تجن در تنش شدید، بیشتر از ژنوتیپ زاگرس بود. همچنین محتوای TBARM تحت تنش شدید خشکی به طور معنی داری بیشتر از وضعیت تنش متوسط بود و این افزایش در ژنوتیپ تجن بیشتر از رقم زاگرس دیده شد. تجزیه و تحلیلRT-PCR نشان داد که ژن‎های خانواده MYB مورد مطالعه، تحت تنش خشکی افزایش بیان نشان می دهند. از طرفی رقم زاگرس که جزو ارقام متحمل به تنش خشکی می‏باشد برای تمامی ژن‏های مورد بررسی افزایش بیان بیشتری نسبت به رقم تجن داشت که امکان استفاده از این رقم را در بحث برنامه­های بهنژادی فراهم می­کند. همچنین با توجه به اهمیت ژن­های خانواده MYB طی تنش خشکی، از یافته های پژوهش حاضر می توان در برنامه های به­نژادی و هرمی کردن ژن­ها استفاده کرد.