زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1401 | دوره:12 | شماره:40 |تعداد مقالات:7

سن گندم با نام علمی Eurygaster integriceps یکی از آفات شناخته شده مزارع گندم در ایران و غرب آسیا است. نقش نوروپپتید ها در مراحل رشد و نمو حشرات منجر به ایجاد چشم انداز امیدوارکننده ای جهت تولید نسل جدیدی از حشره کش ها ی زیستی مبتنی بر کاربرد اختصاصی شده است. نوروپپتیدهای حشرات به همراه گیرنده های اختصاصی آن ها یکی از متنوع ترین پروتئین هایی هستند که فعالیت های فیزیولوژیکی و رفتاری را در حشرات کنترل می کنند. آلاتواستاتین یکی از نوروپپتیدهای مهم در حشرات می باشد که با مهار هورمون جوانی، در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی نظیر تغذیه و متابولیسم در برخی از حشرات نقش دارد. در این مطالعه با استفاده از اطلاعات حاصل از ترانسکریپتوم حشره بالغ سن گندم، نوروپپتید ها و گیرنده های اختصاصی خانواده آلاتواستاتین در سن گندم مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز بیوانفورماتیکی و بررسی های فیلوژنتیکی داده ها منجر به شناسایی چهار نوروپپتید از خانواده آلاتواستاتین A، B و C و همچنین گیرنده های نوروپپتیدی آلاتواستاتین A و B شد. نتایج نشان داد که نوروپپتیدهای خانواده آلاتواستاتین شناسایی شده سن گندم در فرایندهای فیزیولوژیک متنوعی دخیل می باشند. با توجه به نقش مهم نوروپپتیدها در حشرات، این نوروپپتیدها می توانند امکان طراحی حشره کش های اختصاصی سازگار با محیط زیست به منظور مدیریت کنترل سن گندم را برای آینده فراهم آورند.

آفتابگردان (.Helianthus annuus L) یک محصول مهم دانه روغنی شناخته شده است که به دلیل روغن با کیفیت بالا و غنی از اسیدلینولئیک در سراسر جهان کشت می شود. مطالعه حاضر مروری بر اثرات تنش شوری بر صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک، مکانیسم های مقاومت و روش های اصلاحی و زراعی برای مقابله با تنش شوری در آفتابگردان است. آفتابگردان به عنوان گیاه نیمه متحمل به شوری رتبه بندی می شود. اثرات منفی تنش شوری بر آفتابگردان شامل قهوه ای شدن نوک ریشه ها، کاهش رشد لپه ها و ریشه، سطح برگ، تجمع ماده خشک، عملکرد و میزان روغن دانه است. همچنین تنش شوری منجر به کاهش جذب CO2، سرعت تعرق، هدایت روزنه ای و ظرفیت فتوسنتزی در آفتابگردان می شود. از واکنش های مقاومت به تنش شوری در آفتابگردان می توان به تعدیل بیان ATPase های حساس به Oubain از طریق کلسیم، به تاخیر انداختن تخریب پروتئین های غشایی، افزایش سروتونین و ملاتونین، افزایش بیان نیتریک اکسید، افزایش S-nitrosylation پروتئین های سیتوزولی، افزایش محتوای پراکسید لیپید، فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز و فراوانی هم اکسیژناز-1 (HO-1) در سلول های اطراف کانال های ترشحی اشاره کرد. مهمترین رویکردهای اصلاح برای تحمل تنش شوری در آفتابگردان عبارتند از: شناسایی ژن های مقاوم به شوری HT089، HT175، HT185، HT215، HT216 و HT227، شناسایی گونه H. paradoxus به عنوان مقاوم ترین گونه، تولید لاین های HA429 و HA430 متحمل به شوری، انتقال ژن TaNHX2 گندم به آفتابگردان و شناسایی ژن های دخیل در تحمل به تنش شوری با فناوری توال یابی نسل جدید. نتایج این بررسیِ گسترده در دستیابی به یک برنامه جامع برای بهبود پایدار عملکرد و کیفیت روغن آفتابگردان تحت تنش شوری مهم خواهد بود.

چکیده گیاه سرخدار منبع اصلی تولید داروی تاکسول است. پاکلی تاکسول با نام تجاری تاکسول داروی اصلی در درمان سرطان های مختلف می باشد. بذر این گیاه دارای خواب طولانی و جوانه زنی سخت است و به علت تقاضای بالا و برداشت بی رویه در بعضی مناطق خطر انقراض این گیاه مهم وجود دارد. با توجه به این شرایط، استفاده از ابزارهای بیوتکنولوژی همچون کشت بافت و کشت جنین برای تولید نهال های تازه به منظور تکثیر و به کارگیری این گیاهان تازه در سایر مطالعات آزمایشگاهی ضروری است. در این پژوهش ابتدا در قالب یک طرح آزمایش کاملاً تصادفی با 48 تیمار و سه تکرار مشخص شد که تیمار 21 روز نگهداری بذرها در آب و کشت آن ها روی محیط کشت ½ WPM تغییریافته بالاترین جوانه زنی را دارد. در گام بعدی برای کوتاه تر نمودن زمان جوانه زنی، جنین ها در محیط استریل جدا شدند و در آب مقطر دو بار استریل روی شیکر یخچال دار به مدت 5 روز در دمای 4 سانتی گراد نگهداری و سپس در دو محیط کشت WPM½ و ½MS کشت شدند. پس از تجزیه واریانس داده ها مشخص شد که اختلاف معنی داری بین تیمارها در سرعت جوانه زنی وجود ندارد پس می توان نتیجه گرفت با این روش می توان در مدت زمان کمتری به گیاهچه های جوان و تازه دست یافت.

به منظور دست یابی به ژنوتیپ های نخود کابلی پرمحصول تر از ارقام موجود که واجد صفات مناسبی چون عملکرد دانه، تعداد غلاف در بوته بیشتر، درشتی دانه، زودرسی و دیگر صفات زراعی موردنظر باشند، تعداد 16 ژنوتیپ پیشرفته نخود انتخابی از آزمایش های پیشرفته مقایسه عملکرد سال زراعی 95-1394 به همراه ارقام شاهد عادل و آزاد به مدت سه سال زراعی (98-1395) در مناطق گچساران، گنبد، خرم آباد و ایلام در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه مرتبه کشت شدند. تجزیه واریانس مرکب اثر معنی دار ژنوتیپ، محیط و برهمکنش ژنوتیپ در محیط را نشان داد. ازاین رو از روش بای پلات برای تجزیه برهمکنش ژنوتیپ × محیط استفاده شد. دو مؤلفه اصلی اول در مجموع 32/50 درصد (به ترتیب 12/26 و 2/24) از کل تغییرات برهمکنش ژنوتیپ در محیط را توجیه می کردند. نمای چندضلعی بای پلات نشان داد که ژنوتیپ های 18، 9، 17 و 16 با عملکرد بیشتر از متوسط و در نزدیکی مبدأ بای پلات ژنوتیپ هایی با پایداری عمومی بالا بودند. همچنین ژنوتیپ های 5، 11 و 12 به بسیاری از محیط ها سازگاری نشان می دادند. نمای تستر متوسط بای پلات نیز نشان داد که ژنوتیپ های 12، 18 و 9 نزدیک ترین ژنوتیپ ها به محور ATC و در نتیجه پایدارترین آن ها بودند و متوسط عملکرد بالایی در محیط های مختلف داشتند. نمای ژنوتیپ ایده آل بای پلات نشان داد که ژنوتیپ های 5 و 12 در نزدیک ترین فاصله از مبدأ بای پلات بهترین ژنوتیپ ها و ژنوتیپ های 1، 2 و 13 نامطلوب ترین ژنوتیپ ها از نظر پایداری و عملکرد دانه بودند. با توجه به نتایج به دست آمده ژنوتیپ های 5، 12، 9 و 16 به عنوان ژنوتیپ های امیدبخش و کاندیدای معرفی انتخاب شدند.

گیاهان قادرند از طریق به خاطر سپردن تنش گرمای قبلی (پرایمینگ)، نسبت به تنش های کشنده بعدی (برگشتی) تحمل گرمایی بدست آورند. اثر پرایمینگ که برای ساعت ها، روزها یا حتی نسل ها پس از تنش گرمایی برگشتی حفظ می شود، حافظه تنش گرمایی نامیده می شود. هدف از این مطالعه شناسایی ژن های کلیدی موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی است. در این مطالعه، داده های ریزآرایه پروفایل بیانی نمونه های آرابیدوپسیس از بانک داده های (Gene expression omnibus) GEO جمع آوری و ژن هایی با بیان افتراقی بر مبنای فعالیت بیشتر رونویسی شان تحت تنش برگشتی نسبت به تنش اول (مقایسه تیماری P+T/P) و همچنین القاء بیان پایدار تا 52 ساعت پس از فراغت از تنش (فاز حافظه) شناسایی شدند. سپس ژن های شناسایی شده به وسیله ابزارهای بیوانفورماتیک جهت دسته بندی هستی شناسی (Gene Ontology) و شبکه های برهم کنش پروتئینی (Protein-protein interaction networks) مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی هستی شناسی عبارت ها نشان داد که ژن هایی با بیان افزایشی عمدتا با پاسخ سلولی و خوگیری به گرما و تاخوردگی پروتئین مرتبط بودند. از طریق خوشه بندی شبکه برهم کنش پروتئینی در عبارت مربوط به "پاسخ به گرما "در مقایسه تیماری P+T/P، تعدادی از ژن های کلیدی موثر در استقرار حافظه تنش گرما نظیر HSP70T-2،HSP90 ، HSP60، AR192، HSP70، BIP2، J2، CLPB4، HOP3، HSP101، HSFA3، ROF1، HSFA2، HSP70B، CLPB3، MBF1C، FES1A شناسایی شدند. همچنین بر اساس تداوم بیان افتراقی ژن ها تا 52 ساعت پس از فراغت از تنش اول (فاز پرایمینگ) مشخص شد ژن هایی که در پایداری حافظه تنش گرما دخیل هستند عمدتا متعلق به اعضای خانواده پروتئین های شوک گرمایی کوچک (sHSPs) نظیر HSP17.6، HSP21، HSP17.6II، HAS32، HSP17.4، HSP18.2 و HSP22 بودند. علاوه بر این، در بررسی مسیرهای زیستی از طریق پایگاهKEGG (دانشنامه ژن ها و ژنوم های کیوتو) مشخص شد که ژن های حافظه تنش گرما عمدتا در مسیرهای پردازش پروتئین در شبکه اندوپلاسمی و فسفریلاسیون اکسیداتیو نقش داشتند. همچنین بررسی عناصر تنظیمی سیس در ناحیه پروموتری ژن های حافظه تنش نشان داد که خانواده فاکتورهای رونویسی bZIP، AP2;B3;RAV، MYB/SANT، HD-ZIP و GATA; tify دارای بیشترین جایگاه اتصال در ناحیه بالادست ژن های مذکور بودند. در مجموع این یافته ها اطلاعات مفیدی در خصوص آنالیز عملکردی و تنظیمی ژن های موثر در استقرار و تداوم حافظه تنش گرمایی و برهم کنش شبکه های پروتئینی آن ها ارائه داد که می توان از آنها در راستای بهبود ظرفیت تحمل گیاه تحت تنش شدید گرما استفاده کرد.

با هدف اثر سطوح مختلف ملاتونین بر خصوصیات بیوشیمیایی و مقدار بیان ژن های مرتبط با فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان در گندم نان، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. سطوح آبیاری نرمال ( (FC= 80 درصد)، تنش ملایم (FC= 60 درصد) و تنش شدید (FC= 40 درصد) به کرت های اصلی و محلول پاشی ملاتونین (صفر ، 50، 100، 150 و 200 μM) به کرت های فرعی اختصاص یافتند. نتایج نشان داد با تشدید تنش کم آبی بر محتوی فلانوئید و مقدار فعالیت آنزیم آسکروبات پراکسیداز افزوده شد و سطح μM 100 ملاتونین بالاترین محتوی فلانوئید، مقدار فعالیت آنزیم آسکروبات پراکسیداز را به خود اختصاص داد. مقایسه میانگین تیمارهای برهمکنش نشان داد بالاترین محتوی پرولین، فنل، سوپر اکسید دیسموتاز و کاتالاز به تیمار محلول پاشی μM 100 ملاتونین تحت شرایط تنش شدید کم آبی اختصاص یافت. همچنین کمترین مقدار مالون دی آلدهید برای تیمار محلول پاشی μM50 ملاتونین تحت شرایط آبیاری نرمال مشاهده شد. بالاترین محتوی کلروفیل a، کلروفیل b، کارتنوئید و عملکرد دانه در تیمار محلول پاشی 100 میکرومولار ملاتونین و شرایط آبیاری نرمال ثبت شد. در این بررسی حداکثر بیان ژن های سوپر اکسید دیسموتاز، آسکروبات پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز در تیمار محلول پاشی سطوح 100 و 150 μM ملاتونین تحت شرایط تنش شدید اختصاص یافت. محلول پاشی ملاتونین به خصوص سطح μM 100 توانست با بهبود خصوصیات بیوشیمیایی و آنتی اکسیدانی اثر تنش کم آبی را بر عملکرد دانه تعدیل نماید.

نیتروژن یکی از مهمترین اجزای بیومولکول ها، آمینواسیدها، نوکلئوتیدها، پروتئین ها، کلروفیل و بسیاری از هورمون های گیاهی است که اجزای ضروری و موردنیاز برای رشد و تکوین گیاه می باشد. در شرایط کمبود نیتروژن پاسخ های بسیار متفاوتی در فنوتیپ گیاهان نمایان می شود. از جمله این تغییرات می توان به کاهش عملکرد، کلروز برگ، رشد گیاه و تشکیل ساختار ریشه و غیره اشاره نمود. در دهه گذشته، برای افزایش میزان بیومس و در نتیجه عملکرد گیاهان استفاده وسیعی از نیتروژن مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این مطالعه، آنالیز بیان هفت ژن نیترات ترنسپورتر (NRT2) در پاسخ به تنش کمبود نیتروژن در 4 و 7 روز بعد از اعمال این تنش در گیاه آرابیدوپسیس بررسی شد. آنالیز بیان ژن هایNRT2.3 و NRT2.4 افزایش بیان در 7 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن را نشان دادند. اما تمامی ژن ها در 4 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن افزایش بیان معنی داری نشان ندادند. ژن NRT2.4 در مقایسه با سایر ژن ها هم 4 و هم 7 روز بعد از اعمال تنش نیتروژن افزایش معنی داری نشان داد. در مجموع، نتایج ما نشان داد که افزایش بیان نیترات ترنسپورتر در برگ به جذب نیتروژن برای رشد گیاه و تجمع نیتروژن در پاسخ به تنش کمبود نیتروژن طولانی مدت کمک می کند. این یافته ها ممکن است باعث درک بهتر مکانیسم تحمل کم نیتروژن و در نتیجه افزایش دیگر ارقام با تنش کمبود نیتروژن شود.