ژنتیک نوین
سال:1398 | دوره:14 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

ریشه ها و استولن های شیرین بیان یکی از مهم ترین داروهای گیاهی در دنیا را تشکیل داده و حاوی مقادیر زیادی ماده موثره گلیسیریزین که یک نوع تریترپن ساپونین است، می باشد. در این تحقیق بیان نسبی ژن های موثر در مسیر بیوسنتز این متابولیت ثانویه شامل ژن های bAS، SQS، CYP88D6 و CYP72A154 در کشت سوسپانسیون سلولی شیرین بیان در حضور متیل جاسمونات مورد بررسی قرار گرفت. متیل جاسمونات در غلظت صد میکرومولار در فاز رشدی ثابت به همراه تیمار کنترل (بدون متیل جاسمونات) به سوسپانسیون سلولی اضافه و سلول ها در فواصل زمانی 24، 48 و 72 ساعت برداشت و میزان بیان نسبی هر ژن محاسبه و نمودارها ترسیم شد. نتایج نشان داد که دو ژن bAS و CYP88D6 در 48 ساعت بعد از تیمار و ژن های SQS و CYP72A154 در 72 ساعت بعد از تیمار بیش ترین میزان بیان را نشان دادند. ژن های bAS و SQS افزایش بیان بیشتری نسبت به ژن های CYP88D6 و CYP72A154 نشان دادند زیرا ژنهای bAS و SQS در مسیر اولیه بیوسنتز دخالت داشته و نیز در بیوسنتز سایر ساپونین ها مانند سویاساپونین نیز دخالت دارند در حالی که ژن های CYP88D6 و CYP72A154 در مسیر نهایی بیوسنتز گلیسیریزین دخالت دارند. با توجه به اینکه قبلاً حضور گلیسیریزین در ریشه تایید شده بود، این تحقیق نیز به دلیل افزایش بیان ژن های درگیر در مسیر بیوسنتز و نیز پایداری نسبی بیان آن ها در کشت سوسپانسیون سلولی شیرین بیان، حضور گلیسیریزین را در کشت سلولی این گیاه تایید کرد.

فولیکولوژنسیز فرآیند بلوغ فولیکول های تخمدان می باشد، یک پوسته بسته بندی شده از سلول های سوماتیک که حاوی تخمک نابالغ است. از سوی دیگر، مسیر سیگنالینگ TEK نقش بسیار مهمی را در فرآیند فولیکولوژنسیز بازی می کند. این مسیر، با افزایش و یا کاهش بیان ژن ها مسیرهایی دیگری را از قبیل استروئیدوژنسیز، PI3K/AKT/mTORC1 و Ras/ERK/MYC را فعال می کند. این مسیرها مسیرهای اصلی در رشد، تمایز، مهاجرت، چسبندگی، تکثیر، زنده مانی سلول و سنتز پروتئین در سلول می باشند. در این راستا مدل ریاضیاتی مرتبط با سیگنالینگ TEK در فولیکولهای غالب (>10mm) و زیردست (<5mm) با استفاده از زبان برنامه نویسی سیستم بیولوژی در محیط متلب توسعه یافت. شبیهسازی سطوح بیان ژن متفاوت را در ژن های ANGPT1، TEK، MYC، MAPK1، PIK3، MCL1 و EBP4EIF1 و بیان افزایش یافته در فاکتورهای مهم در فولیکولوژنسیز در این دو مسیر مهم نشان داد که سطوح پروتئین pERK، pMYC، pAkt، 1pMCL و EBP4pEIF1 در فولیکولهای غالب افزایش و pMYC کاهش نشان دادند. افزایش بیان ژن ها و فعالیت ERK و MYC که بیشتر در رشد و تکثیر سلول و افزایش بیان و فعالیت Akt، MCL1، mTORC1 و EBP4EIF1 که اغلب در زندهمانی سلول و سنتز پروتئین نقش دارند در فرآیند فولیکولوژنسیز مشاهده شد. همچنین سطح بیان ژن و فعالیت MYC به طور قابل ملاحظهای در فولیکولهای زیردست افزایش یافته بود. در آخر شبیه سازی مسیرهای سیگنالینگ می تواند افق های جدیدی را در راستای فرآیندهای زیستی پیش روی ما قرار دهد.

آلل های جدید شناسائی شده مکان ژنی خودناسازگاری گلابی معمولی، نام گذاری مجدد و همولوژی بالای برخی این آلل ها، سبب تداخل در بررسی و طبقه بندی آن ها شده است. تحقیق اخیر با هدف مرور جامع بیوانفورماتیک و بررسی ساختار ژنتیکی کلیه 27 آلل S شناسائی شده این گونه و بررسی این آلل ها در برخی ارقام تجاری و بومی گلابی ایران بر اساس این اطلاعات بیوانفورماتیک و مقایسه با گزارشات قبل انجام شد. نتایج نشان دهنده وجود توالی کامل 21 آلل این گونه بود که به صورت نواحی 13 گانه شامل پیشرانه، پنج ناحیه حفاظت شده C1 تا C5، اینترون و 6 ناحیه بینابینی خطی و حفاظت شدگی قابل توجهی در ناحیه پیشرانه و سیگنال، به غیر از نواحی C1 تا C5 مشاهده شد. همچنین در ناحیه پیشرانه اغلب آلل ها، حداقل دو جایگاه CAAT و دو جایگاه نزدیک و یا به هم چسبیده TAAT مشاهده شد. تجزیه خوشه ای بخش های مختلف آلل ها، بیانگر شباهت کامل پلی پپتیدی دو آلل S119 و S121 بود، لیکن از نظر اینترون تفاوت جزئی در طول و توالی داشته که دلیل اشتباهات ارزیابی آلل های برخی ارقام داخلی نظیر رقم درگزی بود. مقایسه نتایج بررسی آلل های خودناسازگاری در برخی از ارقام بومی با استفاده از نتاج بیوانفورماتیک نشان داد، استفاده از آغازگرهای اختصاصی، روش کاملاً قابل اعتمادی در شناسائی این آلل ها خصوصاً در ارقام دارای جریان ژنی دیگر گونه ها نیست. بررسی آلل های خودناسازگاری ارقام نشان دهنده حضور آلل S104 در ارقام شاهد کوشیا و بوره دیل و رقم کروس-سیحان (Krus Siehan)، S108 در کروسالون (Krusalun)، S107 در شاه میوه و شکری، S119 در اسفراینی و درگزی، S35 گونه P. ussuriensis در ارقام کفتربچه، شیرین ترکان و کنجونی و S19 گونه P. × bretschneideri به عنوان دیگر آلل رقم شکری بود. نتایج ضمن تایید گزارشات قبلی وجود جریان ژنی دیگر گونه های گلابی در تکامل ارقام بومی ایران، نشانگر اهمیت بررسی جامع بیوانفورماتیک آلل های جنس Pyrus در کنار هم بود.

هدف از انجام این پژوهش توالی یابی ناحیه بسیار متغیر D-loop میتوکندری (HVR1) در سه نژاد گوسفند ایرانی (لری، لری بختیاری و عربی) به منظور بررسی تنوع ژنتیکی و فیلوژنتیکی بین نژادهای مذکور و هم چنین بررسی ارتباط مادری این نژادها با سایر نژادهای جهانی بود. آنالیز فیلوژنیک با استفاده از یک قطعه 623 نوکلئوتیدی نواحی بسیار متغیر D-loop میتوکندری (HVR1) از 33 راس گوسفند بومی خوزستان (شامل 12 راس گوسفند عربی، 11 راس گوسفند لری و 10 راس گوسفند لری بختیاری) انجام شد. پس از استخراج DNA، ناحیه HVR1 میتوکندری با استفاده از PCR تکثیر شد. سپس محصولات PCR توالی یابی و آنالیز نتایج با استفاده از نرم افزارهای بیوانفورماتیکی انجام گرفت. درخت فیلوژنتیک نشان داد که نژاد لری و عربی متعلق به گروه هاپلوتایپی B و نژاد لری بختیاری متعلق به گروه هاپلوتایپی A می باشند که این موضوع می تواند به دلیل متفاوت بودن خاستگاه زیستی این نژادها باشد. جدول تجزیه واریانس مولکولی تنوع بین جمعیتی را 4 درصد و تنوع درون جمعیتی را 96 درصد محاسبه نمود. هم چنین، بیش ترین و کم ترین تنوع هاپلوتیپی در نژاد عربی و لری به ترتیب 95/0 و 61/0 محاسبه شد. بعلاوه، مقدار محاسبه شده شان داد که بین گوسفند لری و لری بختیاری بیش تر (146/0) و بین نژاد عربی و لری کم تر (009/0 ) تفاوت ژنتیکی وجود دارد. نتایج نشان دهنده وجود تنوع بالا در این نژادهاست و این موضوع می تواند در اصلاح نژاد و پرورش این دام ها تاثیر گذار باشد.

اهداف اصلی این مطالعه ارزیابی تنوع ژنتیکی موجود در 53 توده آژیلوپس متعلق به سه گونه Aegilops tauschii، Ae. cylindrica و Ae. crassa و همچنین مقایسه کارایی دو نشانگر مولکولی SCoT (Start codon targeted) و (Target Region Amplification Polymorphism) TRAP بود. در مجموع 15 آغازگر SCoT و شش جفت آغازگر TRAP به ترتیب 165 و 201 قطعه چند شکل تکثیر کردند. متوسط شاخص های تعداد قطعات چندشکل تکثیری، شاخص نشانگری و قدرت تمایز آغازگر برای آغازگرهای TRAP بیشتر از SCoT بود. با این حال متوسط شاخص محتوای اطلاعات چندشکل در آغازگرهای SCoT بیشتر از TRAP بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) انجام شده بر اساس هر یک از سیستم های نشانگری متفاوت از هم بود به طوری که بر اساس داده های SCoT بیشترین سهم تنوع ژنتیکی مربوط به تنوع درون گونه ای بود و بر عکس داده-های TRAP بیشترین میزان تنوع ژنتیکی را در بین گونه ها نشان دادند. آغازگرهای SCoT نسبت به TRAP مقادیر بالاتری برای کلیه پارامترهای ژنتیکی نشان دادند و بر اساس آغازگرهای SCoT و TRAP بیشترین مقادیر پارامترهای ژنتیکی به ترتیب در گونه Ae. cylindrica وAe. tauschii مشاهده شد. تجزیه خوشه ای بر اساس هر یک از سیستم های نشانگری و هم چنین ترکیب داد های حاصل از هر دو نشانگر کلیه توده های مورد بررسی را درسه گروه اصلی تفکیک نمود. الگوی گروه بندی به وجود آمده بر اساس آغازگرهای SCoT نسبت به TRAP واضح تر بود. از این رو استفاده از نشانگرهای SCoT در بررسی ساختار جمعیت و گروه بندی توده های مختلف و استفاده از نشانگرهای TRAP در اشباع نقشه های ژنتیکی توصیه می شود.

فیتازها آنزیم هایی هستند که اسید فیتیک دانه های گیاهی را هیدرولیز و فسفات را برای حیوانات قابل دسترس می کنند. این امر باعث می شود تا فیتاز به عنوان افزودنی جیره غذایی دام، طیور و ماهیان کاربری فراوانی داشته باشد. افزودن فیتاز به جیره غذایی باعث حفاظت محیط زیست و ممانعت از اثرات زیان بار افزودن فسفر معدنی و پدیده Eutrophication می شود. کاربری وسیع فیتاز در علوم کشاورزی، دامداری و داروسازی نشان از اهمیت تولید طبیعی و نوترکیب فیتاز است. از آنجائی که افزودنی جیره غذایی تحت دمای 70 تا 80 درجه سانتی گراد مرحلهFood Pelleting قرار می گیرد، لذا دستیابی به فیتاز پایدار در برابر حرارت هدف ایده ال است که با استفاده از روش های مهندسی پروتئین می توان به این هدف دست یافت. در این تحقیق پس از بررسی های بیوانفورماتیکی، ژن فیتاز سنتتیکBac phy-Wild مطابق ترجیح کدونی میزبان طراحی و درون باکتری میزبان Escherichia coli-DH5α کلون سازی شد. جهش زایی هدفمند با هدف افزایش پیوند های هیدروفوبی در جایگاه (S392W) انجام شد. ژن طبیعی و جهش یافته Bac Phy-Mut به ناقل بیانی pET26b(+) انتقال یافته و سازه حاصل به درون Escherichia coli-BL21 منتقل شد. نتایج الکتروفروز عمودی حضور خارج سلولی فیتاز با وزن مولکولی 42 کیلو دالتون را نشان داد. هم چنین بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیتاز های نوترکیب نشان داد که دمای بهینه 55 درجه سانتی گراد و pH بهینه 5 می باشد. مقایسه پایداری دمایی نمونه جهش یافته نسبت به نمونه طبیعی در دماهای40، 50، 60، 70 و 80 درجه سانتی گراد به ترتیب 18، 24، 19، 9 و 6 درصد بهبود را نشان داد. نتایج مطالعه نشان داد که با استفاده از روش جهش زایی هدفمند می توان از فیتاز جهش یافته پایدار در برابر حرارت با کاربری در صنایع کشاورزی، دامپروری و محیط زیست به عنوان افزودنی جیره غذایی دام، طیور و ماهیان و هم چنین مصارف دارویی بهره برد.

بهبود کیفیت آب و خاک از طریق روش های زیست محیطی و استفاده از پتانسیل گیاهان برای حذف آلودگی های موجود در محیط زیست از اهمیت زیادی برخوردار است. گیاه آزولا دارای توانایی تجمع، تجزیه یا حذف فلزات از محیط است، بنابراین یک گیاه کاندید مناسب برای گیاه پالایی است. در این راستا در مطالعه فوق به بررسی میزان تجمع کادمیوم در سه نمونه شامل دو گونه Azolla pinnata و A. filiculoides و نمونه جمع آوری شده از تالاب انزلی پرداخته شد. بدین منظور میزان جذب کادمیوم در سه نمونه مذکور پس از 72 ساعت تیماردهی با سه غلظت 10، 50 و 500 میکرومولار، به وسیله دستگاه اسپکترومتر جذب اتمی اندازه گیری شد. مقایسه میانگین نشان داد که بالاترین میزان جذب این فلز در سطح 500 میکرومولار مربوط به A. pinnata (mg Kg-1 8/4673) و پس از آن به ترتیبA. filiculoides (mg Kg-1 1/2747) و آزولای جمع آوری شده از تالاب انزلی (mg Kg-1 4/2309) است. میزان جذب فلز کادمیوم در هر سه نمونه تیمار شده و در هر سه سطح مورد مطالعه، نسبت به نمونه های شاهد تفاوت معناداری را نشان داد. با افزایش میزان کادمیوم در محیط کشت، میزان رشد نمونه های آزولا نیز کاهش یافت. افزایش بیان ژن متالوتیونین در نمونه های مورد مطالعه تحت تیماردهی سطوح مختلف کادمیوم، در سه زمان 24، 48 و 72 ساعت پس از تیمار نشان دهنده تاثیر معنادار اعمال تیمار کادمیوم، در میزان بیان این ژن در سه نمونه آزولای مورد مطالعه بود. در مجموع اعمال تیمار کادمیوم در سه نمونه مذکور نشان داد که این گیاه پتانسیل بالایی برای جذب فلزات سنگین و استفاده برای مقاصد گیاه پالایی دارد.

خویشاوندان وحشی گندم یکی از مهم ترین ذخایر ژنتیکی برای استفاده در برنامه های به نژادی گندم می باشند. در این تحقیق یک مجموعه متشکل از 49 توده گندم دیپلوئید وحشی واجد ژنوم D (Aegilops tauschii Coss. ) در دو شرایط عدم تنش و تنش کم آبی از نظر برخی از صفات مرتبط با فرآیند فتوسنتز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس در شرایط تنش کم آبی نشان داد بین توده های مختلف از نظر صفات میزان کلروفیل a، کلروفیل b، محتوای کل کلروفیل، ظرفیت فتوسنتزی، حداکثر کارایی فیتوشیمیایی فتوسیستم II و بیوماس های تر و خشک گیاهچه اختلاف معنی داری وجود داشت. تنش کم آبی موجب کاهش کلیه صفات شد و بیش ترین میزان کاهش مربوط به بیوماس تر و خشک و هم چنین میزان کلروفیل b بود. علاوه براین، پارامترهای ژنتیکی نیز متأثر از شرایط تنش بودند به طوری که در شرایط تنش کم آبی میزان وراثت پذیری صفات افزایش یافت. در شرایط تنش کم آبی میزان پیشرفت ژنتیکی صفات اندازه گیری شده نیز افزایش یافت و دامنه آن بین 04/54 – 46/3 متغیر بود. بیش ترین مقدار پیشرفت ژنتیکی مربوط به صفات بیوماس تر (04/54 درصد)، میزان کلروفیل b (93/29) و ظرفیت فتوسنتزی (44/26 درصد) بود. تحت هر دو شرایط محیطی، بیش ترین میزان ضرایب تغییرات محیطی (ECV)، فنوتیپی (PCV) و ژنوتیپی (GCV) نیز مربوط به صفات بیوماس تر گیاهچه، کلروفیل b و ظرفیت فتوسنتزی بود. به طورکلی با توجه به وجود سطح بالایی از تنوع ژنتیکی در گونهAe. tauschii و بالا بودن میزان وراثت پذیری صفات اندازه گیری شده در این گونه، انجام مطالعات تکمیلی بر روی این منابع ژرم پلاسمی توصیه می شود.

این تحقیق با هدف غربال ژنوتیپ های گندم و شناسایی منابع مقاومت به بیماری زنگ زرد انجام گرفت. بدین منظور 284 نمونه ژنتیکی گندم نان از بانک ژن گیاهی ملی ایران دریافتی از 19 کشور، در شرایط مزرعه در ساری تحت شرایط آلودگی طبیعی در مرحله گیاه بالغ مورد بررسی قرار گرفتند. از بین این تعداد، 165 ژنوتیپ براساس نتایج ارزیابی اجزاء مقاومت، برای مطالعه مزرعه ای در سال دوم انتخاب شدند. سپس تعداد 51 نمونه ژنتیکی برتر در مرحله گیاهچه در گلخانه توسط چهار نژاد 38E158A+, Yr27، 174E10A+, Yr27، 6E2A+, Yr27 و 238E190A+, Yr27 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد تعداد 9 ژنوتیپ شامل نمونه های ژنتیکی 8252 و 8320 (ایران)، 8395 و 8396 (کره)، 8103 (افغانستان)، 8150 (پرتغال)، 8348 (الجزایر)، 8426 (هندوستان) و 8472 (ترکیه) در برابر هر چهار نژاد مورد بررسی مقاومت نشان دادند و وجود ژن(های) Yr1، Yr4، Yr10 و YrSP در آن ها محتمل می باشد. یک ژنوتیپ از هر یک از کشورهای پرتغال، ایران، ژاپن، کره، ایتالیا و پنج ژنوتیپ با منشاء ناشناخته فقط در برابر نژاد 6E2A+, Yr 27 مقاومت نشان دادند و وجود ژن(های) YrSD یا YrND در آن ها محتمل می باشد. نتایج مقایسه واکنش مقاومت در ژنوتیپ های 8257، 8237، 8259 و 8332 (ایران)، 8105 و 8108 (افغانستان)، 8169 (پرتغال)، 8458 (هندوستان)، 8152 (پرتغال) و 8362 (استرالیا) و فاکتورهای بیماری زایی در نژادهای بیمارگر مورد ارزیابی حاکی از احتمال وجود ژن های مقاومت ناشناخته در آن ها بود. در این تحقیق هم چنین تعدادی ژنوتیپ با مقاومت گیاه بالغ شناسایی شد. مجموع نتایج نشان دهنده تنوع در ژن های مقاومت به زنگ زرد در ژرم پلاسم مورد بررسی و هم چنین احتمال وجود ژن های جدید بوده که به عنوان منابع مقاومت مؤثر در برنامه های اصلاحی قابل استفاده می باشد.

گوجه فرنگی یکی از سبزی های خانواده Solanaceae است که به شیوه های مختلفی مصرف می شود. به نژادی گوجه فرنگی به-منظور قدرت دورگه و مقاومت به تحمل پذیری خشکی یک برنامه مهم است که از سال 1393 در دانشگاه ایلام آغاز شده که برای این منظور شناسایی لاین های والدی متنوع تر، هدف اصلی به نژادگران بود. در این پژوهش، به منظور بررسی روابط لاین ها و فاصله ی ژنتیکی آنها و جداسازی بهترین والدین برای دورگ گیری از بین 36 لاین گوجه فرنگی (جمع آوری شده از سراسر دنیا)، از نشانگرهای مولکولی ISSR استفاده شد. واکنش PCR با استفاده از 11 آغازگر انجام شد که الگوی مناسب و قابل امتیازدهی برای 36 ژنوتیپ مورد مطالعه تولید کردند. در مجموع تعداد 89 آلل بر روی ژل آگاروز مشخص شد. تعداد کل آلل ها برای هر آغازگر از هفت تا 10عدد متغیر بود. بیشترین و کمترین میزان چندشکلی به ترتیب مربوط به نشانگرISSR17 با90 درصد و نشانگر LBMB Bبا میزان71 درصد بود. همچنین حداکثر و حداقلPIC به ترتیب 45/0 (LBMB C, LBMB D, HB12) و 38/0(ISSR17) محاسبه شد. بیشترین شاخص نشانگر(MI)با مقادیر 8/3 (LBMBA) و 51/3 (آغازگرهای 809) بود که قدرت تفکیک بالاتر این آغازگرها در مقایسه با سایرآغازگرها را نشان داد. میانگین این شاخص نیزسهمحاسبه گردید. دامنه ضریب تشابه ژنتیکی دایس از 10/0 تا 96/0 بود. نتایج این پژوهش نشان دادند که ژنوتیپ های Solanumpimpinellifolium، S. chilense LA1959و S. chilense LA1972بهترین گزینه ها برای هتروزیس و تلاقی با ارقام محلی ایرانی می باشند.