پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال:1402 | دوره:10 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

1حفظ امنیت غذایی از اولویت های اساسی هر کشوری محسوب می گردد که در سایه توسعه و معرفی ارقام زراعی جدید، پر محصول و مقاوم به تنش ها حاصل می شود. ذرت با توجه به گستره مصرف؛ تغذیه انسان، تغذیه دام و طیور و استفاده های صنعتی، از اهمیت خاصی در برنامه های توسعه کشاورزی در راستای تأمین امنیت غذایی برخوردار است. برای بهبود صفت پیچیده که توارث پذیری پایینی دارد، از انتخاب غیرمستقیم توسط صفات دیگر و یا شاخص مناسب توسعه یافته بر اساس چند صفت می توان استفاده نمود. در این پژوهش 86 ژنوتیپ ذرت در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار، تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری کشت شدند. در مرحله ی 8 برگی تنش شوری معادل dS/m 8 به گیاهان گروه تیمار اعمال گردید. اندازه گیری صفات از مرحله ی تاسل دهی تا رسیدگی فیزیولوژیک انجام گرفت. جهت انتخاب ژنوتیپ های مطلوب چهار شاخص انتخاب، اسمیت- هیزل، پسک- بیکر، بریم و رابینسون محاسبه شد. بر مبنای شاخص انتخاب اسمیت- هیزل که به عنوان شاخص برتر با بالاترین کارایی انتخاب (ΔH) در هر دو شرایط نرمال و تنش شوری بود، ژنوتیپ R59 در شرایط نرمال و ژنوتیپ 6*/88 در شرایط تنش شوری به عنوان ژنوتیپ های برتر معرفی شدند. با توجه به کاهش بارندگی و به تبع آن کاهش کیفیت و شور شدن آب و خاک، ژنوتیپ 6*/88 به عنوان یک ژنوتیپ مطلوب جهت توسعه ارقام هیبرید برای پشت سر گذاشتن چالش فوق قابل توصیه می باشد.

1سیب یکی از مهم ترین محصولات اقتصادی ایران و جهان به شمار می رود. بیماری پوسیدگی قهوه­ای سیب (Monilinia laxa) یکی از بیماری‏های مهم است که باعث کاهش عملکرد در مراحل قبل از برداشت و پس از برداشت می شود. در این تحقیق میزان تغییرات برخی از ترکیبات دفاعی میوه سیب ازجمله آنزیم­های پروکسیداز و کاتالاز، پس از مایه­زنی با قارچ M. laxa بررسی شد. استخراج و اندازه­گیری آنزیم پراکسیداز و کاتالاز به ترتیب در روز­های 0، 3، 6، 9 و 12 روز پس از مایه زنی قارچ عامل بیماری انجام شد. همچنین در این مطالعه روند تغییرات بیان ژن­های PR1 و PR8 علیه بیمارگر پوسیدگی قهوه­ای در میوه سیب پس از تلقیح با بیمارگر در فاصله زمانی 12، 24، 48 و 96 ساعت به همراه شاهد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس بیان ژن­های مقاومت در سطوح مختلف زمان اعمال تیمار معنی­دار بود. بیشترین میزان بیان ژن­های PR1 و PR8 بعد از 48 ساعت نسبت به تیمار شاهد مشاهده شد. در این تحقیق، بیان ژن­های PR1 و PR8 برای اولین بار علیه بیمارگر قارچی در سیب بررسی شده است و امید می رود یافته های پژوهش حاضر در توسعه روش های اصلاحی برای مقاومت به بیمارگرهای مهم انباری سیب برای نگه داری طولانی مدت آن مفید باشد.

1بیان پپتید­ های ضدمیکروبی در گیاهان رویکرد جدیدی برای حفاظت از گیاهان در برابر بیمارگر­ها و تولید دارو­ های ضد­میکروبی در صنایع داروسازی است. پپتید کاتیونی alfAFP یک دیفنسین گیاهی با فعالیت ضد میکروبی است که توسط بذر­های گیاه یونجه تولید می ­شود. به منظور افزایش کارایی و تسهیل دسترسی پپتید alfAFP به دیواره سلولی بیمارگر­ها، توالی رمز­کننده alfAFP به پایانه C دمین متصل شونده به کیتین (CBD) آنزیم کیتیناز برنج متصل شد. ابتدا خواص ضد­میکروبی این پپتید نوترکیب با استفاده از ابزار ­های بیوانفورماتیک مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، سامانه ژنی پس از انتقال به پلاسمید بیانی pGSA1285 وارد اگروباکتریوم رایزوژنز (Rhizobium rhizogenes) و از آن برای تولید ریشه­ های موئین در توتون استفاده گردید. حضور تراژن، رونویسی و بیان آن در کلون­ های ریشه موئین گیاه توتون، به ترتیب با استفاده از روش­ های PCR و RT-PCR نیمه کمی تأیید شد. نتایج حاصل از پیش بینی ساختار سه بعدی پپتید، یک صفحه β و یک مارپیچ α را نشان داد که با ساختار دیفنسین های گیاهی مطابقت داشت. همچنین در این مطالعه، دمین عملکردی Knottin در ساختار پپتید نوترکیب شناسایی شد که نشان می­ دهد پپتید نوترکیب فعالیت ضدمیکروبی خود را حفظ می­کند. نتایج خاصیت ضد­میکروبی حاصل از آزمایش CFU نشان داد که پپتید نوترکیب دارای اثرات بازدارندگی معنی ­داری در جلوگیری از رشد بیمارگر باکتریایی Pseudomonas syringae بود. بنابراین، دمین متصل شونده به کیتین دسترسی پپتید نوترکیب را به دیواره سلولی بیمارگر باکتریایی از طریق اتصال به پپتیدوگلیکان فراهم کرده و احتمالاً پپتید نوترکیب توانسته است غشاء پلاسمایی را با کارایی بهتری هدف قرار دهد. معرفی و بیان پپتید نوترکیب CBD-alfAFP در ریشه­ های موئین و گیاهان زراعی مهم می تواند ابزاری امیدبخش برای ایجاد گیاهان مقاوم به بیمار گر­های گیاهی و تولید عوامل ضدمیکروبی در صنعت داروسازی باشد.

1با توجه به اهمیت تولید ذرت و تأثیر تنش کم­آبی در کاهش عملکرد این محصول، برآورد اجزای ژنتیکی و وراثت­پذیری صفات برای تعیین روش به­نژادی تحت تنش کم­آبی امری ضروری در برنامه­های به­نژادی می­باشد. نسل­های حاصل از تلاقی دو لاین اینبرد ذرت شامل B73 (لاین مادری) و MO17 (لاین پدری)، SC704 (F1) و نیز نسل­های F2، BC1،BC2  و F3 به منظور برآورد اثرات ژنی و وراثت­پذیری صفات عملکرد، اجزای عملکرد و مورفولوژیکی مطالعه شدند. هفت نسل ذرت با استفاده از روش تجزیه میانگین نسل­ها تحت شرایط آبیاری کامل، تنش متوسط و شدید کم­آبی مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با 20 تکرار در هر واحد آزمایشی طی دو سال زراعی 99-1398 در ایستگاه تحقیقاتی کشاورزی دانشگاه تبریز انجام گرفت. نتایج تجزیه واریانس مرکب دو سال و مقایسات میانگین تحت سه رژیم آبیاری مختلف نشان داد که تنش کم­ آبی باعث کاهش معنی ­دار تمامی صفات مورد مطالعه (به جز نسبت ریشه به ساقه) شد. نتایج تجزیه میانگین نسل­ ها سهم بالای اثرات ژنی غیرافزایشی را در کنترل ژنتیکی صفات عملکرد دانه، قطر بلال، تعداد ردیف دانه، وزن بلال (در شرایط آبیاری کامل)، وزن صددانه، ارتفاع بوته، وزن تر اندام هوایی، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت نشان داد. با توجه به این نتایج گزینش در نسل­ های تفرق پیشرفته و روش اصلاحی مبتنی بر هیبریداسیون می­ تواند جهت بهبود این صفات مؤثر واقع شود. هم­چنین، سهم بارز اثرات ژنی افزایشی در کنترل توارث صفات طول بلال، وزن بلال (در هر دو شرایط تنش) و نسبت ریشه به ساقه بیانگر این است که برای اصلاح این صفات و بهره گیری از واریانس افزایشی، گزینش در نسل ­های در حال تفرق اولیه و والدین اینبرد می­ تواند مؤثر باشد. هیبرید SC704 و اینبرد MO17 در مقایسه با اینبرد B73، کم­ترین درصد تغییر را در شرایط تنش کم ­آبی نشان دادند که بیانگر پتانسیل عملکرد بالا و پایداری آن­ ها در شرایط تنش بود.

1بادمجان به دلیل خواص تغذیه ای، یکی از محصولات سبزی صیفی بسیار مهم به شمار می رود. هدف از این مطالعه بررسی تنوع ژنتیکی بین نمونه های ژنتیکی بادمجان موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران بود. به منظور انجام این آزمایش در سال اول و در ارزیابی مقدماتی 168 نمونه ژنتیکی و در سال دوم و ارزیابی تکمیلی 40 نمونه ژنتیکی بادمجان موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران مورد بررسی قرار گرفتند. در این ارزیابی ها تعداد 23 صفت کمی و کیفی ارزیابی شد. در ارزیابی مقدماتی، ژنوتیپ های مورد مطالعه اختلاف آماری معنی داری در سطح احتمال 1 درصد برای همه صفات نشان دادند و توزیع فراوانی نمونه ها از نظر شکل میوه به صورت دلمه ای (35.89درصد)، قلمی (32.18 درصد)، لامپی (13.67 درصد)، نیم قلمی (13.15 درصد) و گرزی (5.11 درصد) بود. در ارزیابی تکمیلی، اثر ژنوتیپ در نمونه های مورد مطالعه برای همه صفات معنی دار بود. از لحاظ تنوع ژنتیکی در صفات کیفی، بیشترین تنوع در صفات رنگ گل (1.56) و شکل میوه (1.53) و کم ترین تنوع در رنگ میوه (0.5) مشاهده شد. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای چهار گروه شناسایی شد. بیشترین فاصله ژنتیکی بین توده های شماره یک و 20 (22.34) و کمترین فاصله بین توده های شماره هفت و 21 (0.12) بود. در تجزیه به عامل ها سه عامل اصلی اول 68.06 درصد از تنوع موجود در داده ها را توجیه نمود. عامل­های اول و دوم، به عنوان عامل های عملکرد و اجزا عملکرد شناخته شدند. همچنین صفات عملکرد میوه دارای وراثت پذیری بالا و همچنین همبستگی ژنتیکی معنی دار با همدیگر بودند؛ بنابراین با توجه به ضریب صفات مهم در تعیین عامل های اول و دوم، انتخاب نتاج در جمعیت های در حال تفرق باید هم زمان با در نظر گرفتن به نژادی برای عملکرد و شکل میوه مورد نظر باشد.

1ارزیابی ساختار جمعیت، جهت درک الگوهای تنوع، انتخاب والدین مناسب برای تلاقی، شناسایی دقیق مکان های ژنومی کنترل کننده صفات، مطالعات تکاملی و روابط خویشاوندی ضروری است. در جریان تحقیق حاضر، ساختار ژنتیکی در جمعیتی متشکل از 383 ژنوتیپ گندم ایرانی از گونه های هگزاپلوئید (ارقام زراعی و توده های بومی) و تتراپلوئید بر اساس روش های مبتنی بر فاصله (تجزیه به مؤلفه های اصلی و تجزیه تابع تشخیص مؤلفه های اصلی) مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور از 16270 نشانگر چندشکلی تک نوکلئوتیدی (SNP) به دست آمده توسط روش GBS، استفاده شد. بر اساس نتایج، تقریباً یک چهارم از واریانس کل به تنوع بین جمعیت ها تعلق داشت و ضریب Fst بین ارقام زراعی و توده های بومی برابر با 0.15 به دست آمد. در حالی که ضریب فوق بین نمونه های تتراپلوئید و توده های بومی هگزاپلوئید بالا و برابر با 0.44 بود. ژنوم D کمترین مقدار شاخص Fst را به خود اختصاص داد و کروموزوم 4B بیشترین میزان ضریب Fst و سایر شاخص تنوع ژنی را نشان داد. گرچه بای پلات PCA، ارقام زراعی و توده های بومی گندم های هگزاپلوئید را به خوبی از هم تفکیک نمود، اما نتوانست تمایز روشنی بین نمونه های تتراپلوئید با سایر ژنوتیپ ها ایجاد نماید. ارزیابی دقیق ساختار جمعیت با روش DAPC توانست به طور موفقیت آمیزی گروه های از پیش تعیین شده را شناسایی و تفکیک کند. این نتیجه بدان دلیل است که رویکرد DAPC تمایز بین گروه ها را به حداکثر و تغییرات درون گروه را به حداقل می رساند. اختلاط جزئی بین ارقام زراعی و توده های بومی هگزاپلوئید را می توان به تبادل ژنی بین این دو گروه و یا شاید برچسب گذاری اشتباه آنان در زمان جمع آوری ارتباط داد. به طور کلی، نتایج حاصل از این مطالعه اطلاعات مفیدی درباره تمایز ژنتیکی نمونه های گندم تتراپلوئید و هگزاپلوئید ایرانی ارائه داد که می تواند در برنامه ریزی های آتی به نژادی گندم مورد استفاده قرار گیرد. همچنین حفاظت از این نمونه ها در بانک های ژن برای استراتژی های مختلف ضروری می باشد.

1در این پژوهش 15 ژنوتیپ گندم نان به همراه رقم آفتاب به عنوان رقم شاهد با 4 تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی به مدت 3 سال زراعی (1398-1395) در ایستگاه سراب چنگایی شهرستان خرم آباد با هم مقایسه شدند. آزمون نسبت درست نمایی (LRT) نشان داد که اثر متقابل ژنوتیپ در سال برای عملکرد دانه معنی دار است. بر این اساس تجزیه مقادیر منفرد (SVD) بر روی ماتریس بهترین پیش بینی های نااُریب خطی (BLUP) اثر متقابل ژنوتیپ × سال، برای ارزیابی پایداری ژنوتیپ ها انجام شد. اسکری پلات نشان داد که مؤلفه اصلی اول 7/71 درصد و مؤلفه اصلی دوم 3/28 درصد از تغییرات ماتریس حاصل از بهترین پیش بینی های نااُریب خطی برهم کنش ژنوتیپ در سال را توجیه نمودند. بای پلات اولین مؤلفه اصلی محیط در برابر عملکرد اسمی نیز نشان داد که ژنوتیپ های شماره 9، 12 و 13 سهم ناچیزی در برهم کنش ژنوتیپ × سال داشتند و از پایداری عمومی بالاتری برخوردار بودند. همچنین بای پلات حاصل از عملکرد دانه در برابر میانگین وزنی نمرات مطلق (WAASB)، ژنوتیپ ها را در چهار ناحیه قرار داد، به طوری که ژنوتیپ های شماره 15، 16، 12، 11 و 10 در ناحیه چهارم به دلیل پایداری بالا (مقادیر پایین WAASB) و بزرگی متغیر پاسخ (عملکرد بالا) قرار گرفتند و به عنوان ژنوتیپ های برتر شناخته شدند. شاخص WAASBY (میانگین وزنی پایداری WAASB و عملکرد) ژنوتیپ های شماره 15، 16، 12،10، 11،14، 9 و 4 را به عنوان ژنوتیپ های پایدار و پر محصول معرفی نمود. به طور کلی بر اساس دو شاخص WAASB و WAASBY و مقایسه آن ها، ژنوتیپ های 15، 16، 12، 11 و 10 به عنوان ژنوتیپ های برتر انتخاب شدند که می توان آن ها را به منظور کشت در اقلیم های مشابه توصیه نمود.

1به منظور بررسی ساختار ژنتیکی صفات مختلف کنجد، 7 ژنوتیپ شامل اردستان، سیرجان، فارس، سبزوار، جیرفت، اولتان و TS-3 در قالب طرح دای آلل یک طرفه 7 × 7 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند طی سال های 97-1394 مورد مطالعه قرار گرفت. صفات ارتفاع بوته، ارتفاع تا اولین کپسول، تعداد شاخه فرعی، تعداد برگ، طول برگ، روز تا 50 درصد گلدهی، روز تا 90 درصد گلدهی، روز تا رسیدن فیزیولوژیک، تعداد کپسول در بوته، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه، شاخص برداشت، تعداد دانه در کپسول، وزن کپسول، طول و عرض کپسول، میزان کلروفیل a، b و کل، درصد روغن و پروتئین اندازه گیری شد. تجزیه واریانس هیمن نشان داد که اجزای a، b و b3 در تمامی صفات و اجزای b1 و b2 در اکثر صفات معنی دار بودند. پارامترهای D، H1 و H2 در اکثر صفات معنی دار و پارامترهای F، h2 و E در اکثر صفات معنی دار نشدند. متوسط درجه غالبیت (√H1/D) بیانگر غالبیت ناقص و فوق غالبیت در صفات مورد مطالعه بود. پارامتر H2/(4H1) در کلیه صفات به استثنای روز تا 50 درصد گلدهی کمتر از 0.25 بود ؛ بنابراین در کلیه صفات به استثنای صفت فوق، ژن های افزاینده و کاهنده توزیع متقارنی در بین والدین نداشتند. پارامتر (√(4DH1)+F)/√(4DH1)-F نشان از توزیع متقارن و نامتقارن در صفات مورد مطالعه داشت. در اکثر صفات یک بلوک ژنی غالب کنترل کننده صفات وجود داشت. وراثت‏پذیری عمومی بین 0.99-0.47 و وراثت‏ پذیری خصوصی بین 0.98-0.17 متغیر بود. به طور کل تمامی صفات توسط ژن های با اثرات افزایشی و غالبیت کنترل می شدند ؛ بنابراین امکان گزینش و تولید دورگ در کنجد وجود دارد. با توجه به آن که ژنوتیپ های فارس، اولتان و TS-3 بیشترین آلل های غالب را داشتند، استفاده از این سه ژنوتیپ در مطالعات آتی توصیه می گردد.

1به منظور ارزیابی الگوی بیان ژن‏های کدکننده آنزیم های آنتی‏اکسیدان کاتالاز (Catalase)، آسکوربات‏پراکسیداز (Ascorbate peroxidase) و پلی فنل‏اکسیداز (Polyphenol oxidase) تحت شرایط کمبود (کمتر از 1.5 میلی گرم آهن در کیلوگرم خاک) نسبت به شاهد (10 میلی گرم آهن در کیلوگرم خاک) در ارقام آهن-‏کارا (پیشتاز) و آهن-‏ناکارا (فلات) گندم نان، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه اجرا شد. ارقام گندم نان در شرایط کمبود و کفایت آهن خاک کشت و میزان بیان نسبی ژن‏های کدکننده سه آنزیم فوق در برگ و ریشه گندم در دو مرحله رویشی و زایشی با استفاده از روش Real-time PCR اندازه‏گیری شد. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان بیان نسبی ژن کاتالاز در مرحله زایشی در ریشه هر دو رقم به طور قابل‏توجهی افزایش یافت ولی افزایش بیان در رقم آهن-‏کارا بیشتر از رقم آهن-‏‏ناکارا بود. میزان بیان نسبی این ژن در برگ در همین مرحله و در ریشه در مرحله رویشی در هر دو رقم کاهش یافت. میزان بیان نسبی ژن آسکوربات‏پراکسیداز در مرحله زایشی در ریشه رقم آهن-‏ناکارای فلات بیشتر از رقم آهن-‏کارا افزایش یافت. در مرحله رویشی در برگ و ریشه، بیان این ژن در رقم آهن-‏کارا افزایش ولی در رقم آهن‏-ناکارا کاهش یافت. میزان بیان نسبی ژن پلی‏فنل‏اکسیداز در مرحله رویشی در شرایط کمبود آهن در برگ تقریباً سه برابر ریشه افزایش یافت در حالی‏که بیان نسبی این ژن در مرحله زایشی در برگ نسبت به کنترل کاهش یافت. با افزایش بیان هر دو ژن کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز در ریشه هر دو رقم در مرحله زایشی در شرایط کمبود آهن، به نظر می رسد گیاه در مرحله پر شدن دانه با انتقال آهن بیشتر به دانه سعی در کاهش اثرات تنش و حفظ عملکرد دارد. یافته های مطالعه حاضر درک ما را در مورد نقش ژن های کدکننده آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانی در مقابله با تنش‏ کمبود آهن خاک افزایش می دهد.

1تحقیق حاضر به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی 18 رقم و لاین امید بخش لوبیا و شناسایی نشانگرهای آگاهی بخش SSR و SCoT مرتبط با 14 خصوصیت دانه شامل تعداد دانه در غلاف، وزن 100 دانه، طول دانه، عرض دانه، پروتئین خام، قند محلول کل، نشاسته، میزان چربی، خاکستر، غلظت آهن، کلسیم، منیزیوم، روی و اسید اورونیک انجام شد. میزان محتوای چند شکلی (PIC) برای نشانگر SSR از 0.2 تا 0.5 با متوسط 0.39 و برای نشانگر SCoT بین 0.19 تا 0.42 با میانگین 0.34 متغیر بود. میانگین کل قدرت تفکیک نشانگر SSR و SCoT به ترتیب برابر 1.54 و 5.34 بود که می تواند بیانگر مناسب تر بودن نشانگر SCoT نسبت به نشانگر SSR برای بررسی تنوع ژنتیکی در ژنوتیپ های مورد مطالعه ی لوبیا باشد. با دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای با استفاده از هر دو نشانگر، ژنوتیپ های لوبیا به سه گروه متفاوت دسته بندی شدند. تجزیه به مختصات اصلی برای نشانگر SSR نشان داد که مجموع تغییرات توجیه شده توسط دو مؤلفه اول برابر با 59.05 درصد و برای نشانگر SCoT تنها 25.43 درصد بود که این موضوع می تواند نشان دهنده پراکنش بهتر نشانگرهای SCoT نسبت به نشانگرهای SSR در سطح ژنوم لوبیا باشد. تجزیه واریانس مولکولی بر اساس گروه بندی حاصل از تجزیه خوشه ای نشان داد که تنوع داخل گروه بر اساس نشانگرهای SSR و SCoT به ترتیب برابر با 89 و 78 درصد بود. نتایج تجزیه رگرسیون بین نشانگرهای مورد بررسی و خصوصیات دانه لوبیا نشان دهنده ی وجود ارتباط معنی دار هر نشانگر با چندین صفت مورد بررسی بود که این موضوع می تواند بیانگر ارتباط یا پیوستگی مکان های نشانگری باشد. دوازده صفت از 14 خصوصیت مورد بررسی دانه لوبیا با حداقل یک نشانگر مولکولی ارتباط معنی دار نشان دادند.