پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال:1403 | دوره:11 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

1به منظور بررسی اثر کمبود آهن بر بیان ژن های کدکننده عوامل رونویسی bZIP4، bZIP79 و bZIP97 در ارقام آهن-کارا و آهن-ناکارا گندم نان، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار در گلخانه ی تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه اجرا شد. ارقام فلات (آهن-ناکارا) و پیشتاز (آهن-کارا) در شرایط کمبود و کفایت آهن خاک کشت و بیان ژن های کدکننده این سه عامل رونویسی در برگ و ریشه ارقام در دو مرحله یک ماه بعد از جوانه زنی (رویشی) و 30 درصد سنبله دهی (زایشی) با روش Real time PCR اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد اثرات متقابل رقم × اندام × مرحله نمونه برداری بر بیان هر سه ژن معنی دار بود. مقایسه میانگین اثر متقابل سه جانبه به روش SNK نشان داد که بیشترین میزان افزایش بیان نسبی (Fold change) ژن های bZIP79 (بیش  از 14 برابر) و bZIP97 (بیش از 3 برابر کنترل)، به ترتیب در برگ رقم آهن-کارای پیشتاز و رقم آهن-ناکارای فلات در مرحله رویشی بود. بیشترین میزان بیان نسبی ژن کدکننده عامل رونویسی bZIP4 (بیش از 12 برابر کنترل) در ریشه رقم آهن-کارای پیشتاز در مرحله رویشی مشاهده شد که نشان می دهد احتمالاً این ژن در فعال سازی فرآیند بیان ژن های دخیل در جذب آهن از خاک در ریشه دخالت دارد. همچنین افزایش بیان ژن کدکننده عامل رونویسی bZIP79 در برگ رقم آهن-کارای پیشتاز در مرحله رویشی تحت شرایط کمبود آهن، نشانگر دخالت این عامل رونویسی در فعال سازی رونویسی ژن های دخیل در انتقال آهن از برگ به دانه و سایر بافت های مصرف کننده آهن در شرایط کمبود آهن می باشد. بیان ژن bZIP97 در برگ رقم آهن-ناکارای فلات در مرحله رویشی افزایش ولی در رقم پیشتاز کاهش یافت؛ بنابراین احتمالاً رقم آهن-کارای پیشتاز در مرحله رویشی در برگ از عوامل رونویسی دیگری از خانواده bZIP و یا خانواده های دیگر، برای افزایش رونویسی ژن های دخیل در جذب آهن استفاده می کند. به طور کلی این پژوهش، اطلاعات و شناخت محققین از مکانیسم مقابله گیاه با تنش کمبود آهن را افزایش می دهد. همچنین شناسایی عوامل رونویسی bZIP کلیدی دخیل در فعال سازی ژن های درگیر در جذب و انتقال آهن در گندم نان، امکان دست کاری ژنتیکی به منظور تولید ارقامی با میزان بیشتر آهن در دانه را فراهم می کند.

1ارزیابی و مقایسه تنوع ژنتیکی در گونه های گیاهی، برای اهداف به نژادی ضروری است. در این مطالعه، تنوع دو گونه ی یولاف زراعی (Avena sativa) و وحشی (Avena fatua) با استفاده از نشانگرهای مولکولی، صفات فنوتیپی و پارامترهای کروموزومی مقایسه شد. با استفاده از نشانگرهای SCoT وIRAP به ترتیب 283 و 117 نوار تشکیل شد. نشانگرهای SCoT چندشکلی بیشتری را در گونه ی وحشی (65.37 درصد) در مقایسه با گونه ی زراعی (60.07 درصد) نشان دادند. نشانگرهایIRAP نیز به ترتیب با 76.07 و 69.23 درصد چندشکلی، روند مشابهی داشتند. بر اساس شاخص های تنوع ژنتیکی Ne، He و PIC نیز تنوع ژنتیکی نسبتاً بیشتری در گونه ی وحشی نسبت به گونه ی زراعی برای هر دو سیستم نشانگری برآورد شد؛ اما فاصله ژنتیکی نسبتاً کمتری بین دو گونه وجود داشت. تجزیه ی ساختار جمعیت، با استفاده از روش های بیزین، تجزیه به مختصات اصلی (PCoA) و تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA)، زیرجمعیت های متمایز و تنوع ژنتیکی قابل توجهی را در درون گونه ها نشان داد و نتایج هر سه روش همسو بودند. بین ژنوتیپ های یولاف از نظر صفات فنوتیپی تفاوت معنی داری وجود داشت. ارتفاع بوته و وزن صددانه به ترتیب در ژنوتیپ های زراعی و در ژنوتیپ های وحشی بیشتر بودند. بر اساس، نقشه حرارتی مبتنی بر صفات فنوتیپی اندازه گیری شده، ژنوتیپ ها در سه دسته گروه بندی شدند. همه ی ژنوتیپ های یولاف هگزاپلوئید بودند؛ اما از نظر پارامترهای کروموزومی نظیر طول کل کروموزوم ها، شاخص سانترومری و شاخص پراکندگی تفاوت هایی داشتند. با این وجود، تفاوت معنی داری بین گونه های زراعی و وحشی از نظر پارامترهای کروموزومی وجود نداشت. تجزیه به مؤلفه های اصلی (PCA) بر اساس پارامترهای کروموزومی، 94.72 درصد از واریانس تجمعی را تبیین کرد. در این تجزیه، مؤلفه های اول و دوم به ترتیب بیانگر موقعیت سانترومر و عدم تقارن بین کروموزومی بودند. نتایج این مطالعه، می تواند در برنامه های به نژادی یولاف و راهبردهای حفاظت گونه ها سودمند باشد.

1موضوع امنیت غذایی متأثر از عوامل متعددی است که از مهم ترین آن ها می توان به افزایش کمی و کیفی محصولات کشاورزی اشاره نمود. با توجه به نقش برنج در تغذیه روزانه ایرانیان و لزوم افزایش بهره وری از منابع محدود سرزمینی برای تأمین نیاز به این محصول مهم، ناچار به افزایش عملکرد در واحد سطح می باشیم. شناسایی ژنوتیپ هایی که حاوی آلل های ژن های مرتبط با بهبود عملکرد هستند یکی از روش های به نژادی گیاهی برنج برای تولید ارقام پرمحصول است. با توجه به اهمیت صفت تعداد دانه در خوشه و اثر آن در افزایش عملکرد در واحد سطح،  در این پژوهش، از میان چندین ژن مرتبط با عملکرد، جداسازی ژنوتیپ های برنج با استفاده از نشانگر عملکردی مرتبط با ژن Gn1a (Grain number 1a) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور 52 ژنوتیپ محلی و اصلاح شـده برنج از کلکسیون مؤسسه تحقیقات برنج کشور تهیه و صفت تعداد دانه بر اساس ارزیابی های فنوتیپی در مزرعه و آزمایش مولکولی مبتنی بر الگوی باندی ایجاد شده با آغازگر اختصاصی ژن Gn1a مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ارزیابی ژنتیکی ارقام منجر به شناسایی 15 رقم دارای آلل های مرتبط با صفت تعداد زیاد دانه و 37 رقم فاقد این آلل ها گردید. ارزیابی های فنوتیپی نیز اطمینان و دقت نشانگر مورداستفاده برای پیش بینی و متمایز کردن ارقام جهت برنامه های اصلاحی آتی را تأیید نمود.

1آفتابگردان از گیاهان دانه روغنی مهم، از تنش خشکی متأثر شده و عملکرد آن کاهش می یابد. انتخاب مستقیم برای بهبود عملکرد، به عنوان فرآورده نهایی صفات مختلف، به دلیل تأثیر پذیری شدید از شرایط محیطی همواره مؤثر نیست. سالیان درازی است انتخاب غیرمستقیم از طریق صفات دیگر یا انتخاب از طریق شاخص، برای بهبود عملکرد پیشنهاد شده است. در این آزمایش تعداد 100 ژنوتیپ آفتابگردان دانه روغنی، در قالب طرح لاتیس ساده 10 × 10 تحت دو شرایط نرمال و تنش خشکی در دو سال متوالی از لحاظ برخی صفات آگرومورفولوژیک ارزیابی شدند. در شرایط تنش خشکی، آبیاری بعد از 180 میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A در مقایسه با 90 میلی متر در شرایط آبیاری معمول انجام گرفت. شاخص های انتخاب بریم، اسمیت- هیزل، رابینسون و پسک-بیکر جهت انتخاب ژنوتیپ ها تحت دو شرایط محیطی محاسبه شدند. جهت ارزیابی و مقایسه شاخص ها و انتخاب برترین شاخص، معیار بازدهی مورد انتظار برای هر صفت از طریق شاخص، سود ژنتیکی مورد انتظار و سودمندی نسبی شاخص انتخاب محاسبه شد. نتایج نشان داد، پاسخ مستقیم به انتخاب در صفات محتوای روغن دانه، روز تا رسیدگی و طول برگ تحت هر دو شرایط محیطی در مقایسه با پاسخ همبسته مطلوب تر است؛ اما در دو صفت قطر طبق و قطر ساقه تحت هر دو شرایط محیطی نسبت به سایر صفات مورد بررسی کمترین کارایی انتخاب مستقیم مشاهده شد. با در نظر گرفتن دو معیار پیشرفت ژنتیکی برای هر صفت از طریق شاخص (G∆) و بهره مورد انتظار برای شاخص (H∆) تحت شرایط نرمال و تنش خشکی، دو شاخص بریم و اسمیت- هیزل به عنوان شاخص برتر و ژنوتیپ ENSAT-254 به عنوان ژنوتیپ برتر معرفی شدند. از ژنوتیپ منتخب بعد از تأیید نهایی در سطح مولکولی با بررسی بیان ژن های دخیل در تحمل تنش کمبود آب، می توان در تولید ارقام هیبرید به عنوان راهکاری برای کشت در شرایط تنش خشکی استفاده نمود.

1زنگ نواری (زرد)، با عامل قارچی striiformis f. sp. tritici (Pst) Puccinia یکی از مهم ترین بیماری های گندم در اغلب نقاط دنیا به حساب می آید. بهترین روش مقابله با این بیماری، ایجاد مقاومت ژنتیکی است. عامل این بیماری خیلی سریع تکامل پیدا می کند و به همین دلیل مقاومت ناشی از ژن های بزرگ اثر شناسایی شده برای مقاومت، شکسته شده است. در این پژوهش ژن هایYr5  و Yr15 که مؤثرترین ژن های مقاومت در مرحله گیاهچه ای هستند، با استفاده از روش تلاقی برگشتی به کمک نشانگر به ارقام ایرانی بهاران، رخشان، ستاره، سیوند، پارسی و امین منتقل شدند. شش پروژه به نژادی جداگانه برای انتقال این ژن ها به ارقام یاد شده انجام شد. هر رقم با لاین های استاندارد 15/6*Avocet‘S’Yr وAvocet‘S’5/6*Yr (والدهای بخشنده) تلاقی داده شد. نتاج نسل اول (F1) با ارقام ایرانی (والدهای تکراری) تلاقی برگشتی داده شدند. با ژنوتیپ یابی 30 بوته تصادفی از نتاج  BC1F1در هر پروژه، ژنوتیپ های هتروزیگوت حامل ژن مقاومت با استفاده از نشانگر اختصاصی مشخص شد و تلاقی برگشتی دوم صورت گرفت. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که در هر جمعیت لاین مقاوم در برابر زنگ نواری را می توان با تکرار چند نسل تلاقی برگشتی و یک نسل خودگشنی، ایجاد کرد. انتقال ژن های مقاومت به زنگ زرد و هرمی کردن آن ها در ارقام مورد بررسی علاوه بر افزایش احتمال ممانعت از کاهش عملکرد در سال های اپیدمی این بیماری و ایجاد مقاومت پایدار، از لحاظ زیست محیطی نیز اثرات مطلوبی خواهد داشت.

1گیاه بنفشه (spp.Viola ) متعلق به خانواده بنفشگان ازجمله گیاهان زینتی است که به دلیل داشتن ترکیبات سیکلوتیدی در طراحی و ساخت داروها قابل استفاده است. در این پژوهش از 21 اکوتیپ مختلف بنفشه از مناطق شمالی ایران نمونه برداری شد و بعد از استخراج DNA، با استفاده از نشانگر مولکولی iPBS مورد ارزیابی تنوع ژنتیکی قرار گرفتند. بر اساس نتایج به دست آمده، در مجموع 214 نوار برای نشانگر iPBS حاصل شد. میانگین درصد چندشکلی مشاهده شده، محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) و شاخص نشانگر (MI) به ترتیب 92.31 درصد، 0.35 درصد و 5.64 محاسبه شد. مقادیر شاخص فاصله ژنتیکی Nei نیز بین صفر و 0.66 قرار داشت. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر تنوع ژنتیکی قابل توجه بین اکوتیپ های بنفشه ایران است و به نظر می رسد که استفاده از نشانگر iPBS برای ارزیابی تنوع ژنتیکی در این گونه مناسب باشد. نتایج مربوط به تجزیه و تحلیل های بین گونه ای و درون گونه ای نشان داد که 61 درصد از تنوع مربوط به تنوع درون گونه ای است. بیشترین میزان پلی مورفیسم (چندشکلی)، تعداد آلل، تعداد آلل مؤثر، شاخص شانون و نسبت هتروزیگوسیتی مربوط به گونه های V. odorata و V. alba بود. بررسی فواصل ژنتیکی نی و ترسیم دندروگرام هم نشان داد که این دو گونه کمترین فاصله ژنتیکی را با هم دارند. به طور کلی با توجه به اطلاعات تاکسونومیکی موجود و نتایج به دست آمده از این آزمایش می توان گفت که استفاده از نشانگر iPBS کارایی بالایی در مطالعات سیستماتیک جنس Viola دارد. نتایج این آزمایش باعث تفکیک مؤثر اکوتیپ ها و گونه ها شد که در مطالعات اصلاحی نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

1اثر متقابل ژنوتیپ × محیط مسئله ای مهم در مطالعه صفات کمی می‎باشد، زیرا پایداری عملکرد در محیط های مختلف را کاهش می دهد. در این راستا، به منظور تجزیه اثر متقابل ژنوتیپ × محیط و تعیین پایداری عملکرد دانه و سازگاری لاین های جهش یافته کلزای زمستانه، تعداد 9 لاین و 6 رقم در شش ایستگاه تحقیقاتی (اصفهان، همدان، کرج، کرمانشاه، قزوین و زرقان) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به مدت دو سال زراعی (1400-1402) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تجزیه مرکب عملکرد دانه نشان داد که اثرات محیط، ژنوتیپ و اثر متقابل ژنوتیپ × محیط معنی دار بود. معنی دار بودن اثر متقابل ژنوتیپ × محیط، بیانگر واکنش متفاوت ژنوتیپ ها در محیط های مختلف بود و از این رو، امکان تجزیه پایداری ژنوتیپ ها وجود داشت. بر اساس نتایج تجزیه پایداری با روش ابرهارت و راسل، رقم طلایه با عملکرد بالاتر از میانگین و ضریب رگرسیون نزدیک به یک به عنوان ژنوتیپ با سازگاری عمومی بالا برای تمام مناطق شناخته شد. بر اساس روش گزینش هم زمان برای عملکرد و پایداری (YSi)، لاین های Z-900-6، T-1200-1 و رقم طلایه با کمترین مقادیر به عنوان پایدارترین و ارقام زرفام، اوکاپی و اکسپرس با بیشترین مقدار آماره مذکور به عنوان ناپایدارترین ژنوتیپ ها شناسایی شدند. همچنین بر اساس شاخص SIIG، لاین های Z-900-6، T-1200-1 و رقم طلایه با داشتن مقدار SIIG بالا و همچنین عملکرد دانه بالاتر از میانگین به عنوان ژنوتیپ های برتر از نظر پایداری و عملکرد دانه شناخته شدند؛ بنابراین لاین های Z-900-6 و T-1200-1 قابلیت ورود به آزمایش های تحقیقی-ترویجی به منظور معرفی به عنوان رقم جدید را دارند. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای، هر دو سال آزمایش مکان های کرج، زرقان، کرمانشاه و اصفهان در یک گروه قرار گرفتند که نشان دهنده قابلیت پیش بینی و تکرارپذیری بالای این مکان ها می باشد

1زعفران (.L Crocus sativus) نه تنها یکی از ارزشمندترین محصولات کشاورزی ایران و جهان به شمار می آید، بلکه جایگاه ویژه ای در بین محصولات صادراتی و صنعتی ایران دارد. تکثیر این گیاه از طریق بنه صورت می گیرد از این رو، جلوگیری از آلودگی بنه های زعفران با بیمارگر ها، چالشی مهم برای حفظ کیفیت و عملکرد محصول زعفران است. بنابراین، بررسی سازوکار های ژنتیکی مربوط به واکنش گیاه زعفران به بیمارگر های قارچی از جمله عامل پوسیدگی فوزاریومی بنه زعفران (Fusarium oxysporum)، بسیار حائز اهمیت است. با توجه به اینکه گیاهان برای دفاع از خود طیف وسیعی از ژن های مقاومت را بیان می کنند و در این بین، نقش ژن های مربوط به مسیر PTI (PTI :Pattern-Triggered Immunity) همانند ژن های خانواده LysM-RLK در مقاومت به بیمارگر ها بسیار مهم است؛ از این رو در این مطالعه ترنسکریپتوم بنه های زعفران آلوده به بیمارگر Fusarium oxysporum به منظور شناسایی و بررسی ژن های متعلق به خانواده های ژنی RLP و RLK، مورد مطالعه قرار گرفت. در مجموع، 45 ژن کدکننده گیرنده های (Receptors) مسیر PTI در ترنسکریپتوم زعفران شناسایی شدند که از این تعداد 40 توالی متعلق به خانواده RLP (Receptor-like proteins) و 5 توالی متعلق به خانواده RLK (Receptor-like kinases) بودند. بررسی بیان اعضای این خانواده های ژنی نشان داد که بیشترین بیان به ترتیب مربوط به توالی های Contig-41583 (RLP) و Contig-61879 (RLK) در بافت های کلاله و پیاز زعفران بود. همچنین افزایش بیان معنی داری این ژن ها در نمونه های آلوده نسبت به نمونه شاهد مشخص شد. علاوه بر این، نتایج سنجش بیان ژن های انتخاب شده (Contig-41583 و Contig-61879) با استفاده از روش qRT-PCR نشان داد که ژن های مورد بررسی در تیمار 72 ساعت پس از آلودگی نسبت به تیمار 48 ساعت بیان بالاتری داشته اند. یافته های این مطالعه نشان می دهد که پروتئین های RLK به دلیل وجود موتیف LysM عملکردی حیاتی در تعامل بین زعفران و بیمارگر دارد. اتصال موتیف LysM به پپتیدوگلیکان های باکتریایی یا کیتین های دیواره برخی قارچ ها و اوومیست ها سبب تحریک پاسخ های ایمنی گیاه می شود. به‎طور کلی، یافته های این مطالعه در درک ماهیت اختصاصی روابط بین بیمارگر و گیاه حائز اهمیت بوده و می تواند در شناخت مسیر ایمنی PTI مفید باشد.

1گندم یکی از مهمترین غلات و اساسی ترین محصول غذایی در سراسر جهان محسوب می شود. عمده مصرف گندم به صورت نان است که کیفیت مطلوب آن از نظر طعم، مزه، طول مـدت نگهداری و کـاهش ضایعات اهمیت بسزائی دارد. در مطالعه حاضر، پارامترهای ژنتیکی برخی ویژگی های کیفی دانه در 131 لاین F6 گندم حاصل از تلاقی ارقام مرودشت × نورستار (به همراه والدین)، شامل محتوای پروتئین دانه، رطوبت، نشاسته، الیاف نامحلول در شوینده خنثی، عدد فالینگ، گلوتن کل، گلوتن قوی، گلوتن ضعیف و گلوتن خشک مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج داده های این مطالعه نشان داد که لاین های مورد بررسی فقط برای صفات محتوای پروتئین دانه و عدد فالینگ تفاوت بسیار معنی داری با هم داشتند. برخی از لاین ها برای صفات مهمی همچون درصد پروتئین دانه مقادیر بالاتری نسبت به والدین نشان دادند. نتایج تجریه خوشه ای تنوع بین لاین ها را تأیید کرد. گروه پنج با 31 لاین بیشترین میانگین برای محتوای پروتئین دانه را نشان داد. محتوای پروتئین با صفات مرتبط با گلوتن، همبستگی فنوتیپی مثبت و بسیار معنی داری نشان داد. کمترین و بیشترین مقدار ضریب تغییرات فنوتیپی، ژنتیکی و محیطی به ترتیب برای درصد نشاسته و عدد فالینگ به دست آمد. تفاوت قابل ملاحظه بین ضریب تغییرات ژنتیکی و فنوتیپی در صفاتی همچون نشاسته دانه و گلوتن نشان دهنده تأثیر بیشتر محیط بر این صفات است. پروتئین و عدد فالینگ، از وراثت پذیری و پیشرفت ژنتیکی بالایی برخوردار بودند. با توجه به نتایج به دست آمده، محتوای پروتئین دانه و عدد فالینگ به دلیل تنوع بالا و اثر کمتر انحراف محیطی می توانند برای انتخاب لاین های برتر (28، 35، 81 و 100) در این جمعیت مورد توجه قرار بگیرند.

1گوجه فرنگی دومین محصول محبوب در میان محصولات سبزی و صیفی در جهان است؛ از این رو شناسایی میزان تنوع در ژرم پلاسم آن به ‎عنوان پیش نیاز انجام فعالیت های به ­نژادی اهمیت زیادی دارد. هدف از این مطالعه ارزیابی تنوع ژنتیکی ارقام گوجه فرنگی پیشتر کشت شده، در حال ­کشت و لاین های امیدبخش، در ایران بود. برای این منظور از 20 آغازگر هدفمند ژنی مبتنی بر نواحی CAAT-box (CBDP) استفاده شد. آغازگرها در مجموع 406 قطعه ژنومی را تکثیر کردند که از این تعداد، 215 باند چندشکل نشان دادند؛ به طوری که میانگین درصد چندشکلی برابر 51 درصد تعیین شد. میانگین شاخص محتوای اطلاعات چندشکل (PIC) و قدرت تفکیک (Rp) به ترتیب 0.30 و 4.49 برآورد گردید که بیانگر کارایی نسبتاً مناسب آغازگرهای مورد استفاده بود. فاصله ژنتیکی ارقام بر اساس ضریب جاکارد از 0.16 تا 0.540 متغیر و میانگین آن 0.38 برآورد شد. کمترین و بیشترین فاصله ژنتیکی به ترتیب در ارقام  Matinو Sana برابر با 0.16 و ارقام Hypeel 303 و 693 برابر با 0.54 بود. تجزیه خوشه ای بر اساس ضریب فاصله جاکارد و الگوریتم اتصال همسایگی ارقام را به پنج گروه تقسیم کرد و نتایج حاصل از تجزیه به مختصات اصلی به طور نسبی با دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای مطابقت داشت. دو مؤلفه اول فقط 15.04 درصد از کل تغییرات را توجیه کردند. این پژوهش تنوع ژنتیکی ارقام گوجه فرنگی در ایران را تا حدودی پایین ارزیابی کرد، اما آغازگرهای مورد استفاده می توانند به شکل مناسبی آن ها را از هم تفکیک ‎نمایند. بر همین اساس آغازگرهای CBDP18 و CBDP12 بهترین آغازگرها در تمایز ارقام بودند. با توجه به نتایج این تحقیق، بر ضرورت توجه و استفاده از منابع ژنتیکی متنوع و توسعه ارقام جدید در تولید محصول گوجه فرنگی از یک سو و بررسی های پیش از واردت بذور گوجه فرنگی از سوی دیگر برای جلوگیری از آسیب پذیری ژنتیکی و وقوع اپیدمی های خطرناک نظیر بیماری های قارچی تأکید می­ شود.