ژنتیک نوین
سال:1397 | دوره:13 | شماره:4 |تعداد مقالات:9

ریزوباکترهایی که به واسطه تحریک رشد و سرکوب بیماری ها به گیاه سود می رسانند ریزوباکترهای محرک رشد گیاه (PGPR) نامیده می شوند که باکتری های ریزوبیومی را نیز شامل می شوند. ریزوبیوم ها علاوه بر فراهم کردن نیتروژن، رشد سیستم ریشه گیاه را نیز ارتقا داده و جذب مواد غذایی را بهبود می بخشند. در پژوهش حاضر به منظور جداسازی و شناسایی ریزوباکترها به ویژه ریزوبیوم های همزیست با لگوم های غیر زراعی، از زمین های 12 نقطه استان البرز، 21 نمونه گیاهی جمع آوری شد. به منظور جداسازی باکتری ها، سری رقت از گرهک ها، خاک های ریزوسفری و ریشه ها تهیه شد. پس از کشت و خالص سازی در محیط کشت YMA، خصوصیات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی سویه ها مورد بررسی قرار گرفت. مجموعاً 16 سویه خالص به دست آمد. DNA همگی آن ها استخراج و ژن 16S rRNA با استفاده از واکنش زنجیره ای پلی مراز و توسط آغازگر اختصاصی تکثیر شد. سویه ها توسط توالی های این ژن و با استفاده از پایگاه داده EzTaxon شناسایی شدند. تمامی سویه های جدا شده در پژوهش حاضر متعلق به 12 گونه بودند. واکنش های زنجیره ای پلی مراز برای ژن های atpD، nodA و nifH نیز با استفاده از آغازگرهای اختصاصی صورت گرفت. درخت های فیلوژنتیک با استفاده از روش آماری درست نمایی بیشینه (ML) ساخته و فواصل تکاملی با استفاده از مدل Tamura-Nei محاسبه شدند. بر اساس نتایج بدست آمده از چهار سویه Ensifer meliloti جدا شده در این پژوهش تنها سویه Tal31 با افزایش غلظت نمک از یک درصد به دو درصد (w/v) رشد بیشتری داشت. بنابراین این سویه احتمالاً مقاوم به شوری است. برای اولین بار است که در پژوهش حاضر سویه Rhizobium laguerreae (Tal71) و سویه alkalisoli Neorhizobium (Krj1) به ترتیب از گرهک های ریشه گیاه شبدر قرمز (Trifolium pratense) و دغدغک البرزی (Colutea buhsei) جدا شده اند. این یافته ها مبین آن است که طیف میزبانی سویه های ریزوبیومی بیشتر از آن است که در گذشته تخمین زده می-شد.

شکمبه را به عنوان یکی از ظریف ترین و پیشرفته ترین سیستم های هضم سلولزی در طبیعت توصیف کرده اند. میکروبیوم موجود در شکمبه با اتصال و کلونیزه شدن روی مواد غذایی و ترشح آنزیم های تجزیه کننده فیبر، ترکیبات لیگنوسلولزی را تجزیه و به ترکیبات قابل استفاده برای حیوان میزبان تبدیل می کنند. هدف از این تحقیق شناسایی و درک ارتباط بین مهم ترین باکتری هایی است که طی انکوباسیون کاه برنج در شکمبه آن را کلونیزه می کنند. هم چنین در این مطالعه اثر استفاده از دو نوع داده متفاوت حاصل از تعیین توالی مبتنی بر آمپلیکون (ناحیه ی V3-V4 ژن 16S rRNA) و مبتنی بر کل متاژنوم بر روی آنالیز اجتماعات میکروبی چسبیده به کاه برنج با یکدیگر مقایسه شدند. در این مطالعه از سه راس گوسفند نژاد شال فیستوله شده برای انکوبه کردن کاه برنج در دوره های زمانی 24، 48، 72 و 96 ساعت استفاده شد. پس از جداسازی باکتری ها و استخراج DNA، از دو روش Illumina Miseq 300PE و Hiseq4000, 100bp PE به ترتیب برای تعیین توالی ناحیه ی V3-V4 ژن 16S rRNA و کل متاژنوم استفاده شد. پروفایل تاکسونومیکی و آنالیز تنوع و غنای میکروبی برای هر دو مجموعه داده، تهیه و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد که یک اثر هم افزایی و همپوشانی بین اعضای فیلوم های شناسایی شده وجود دارد و با در نظر گرفتن فراوانی نسبی به نظر می رسد که اعضای فیلوم های Firmicutes، Fibrobacter و Spirochaetes نقش حیاتی در این زمینه ایفا می کنند. یک همبستگی ضعیف بین دو روش تعیین توالی مورد استفاده مشاهده شد. شاخص ترین وجه تمایز بین دو روش تعیین توالی، شناسایی باکتری ها در سطح گونه بود که روش Hiseq به لحاظ پوشش ژنومی و نوع الگوریتم تشخیصی قدرتمندتر ظاهر شد. هم چنین مشاهده شد که نوع نرم افزارهای انتخابی برای طبقه بندی تاکسونومیکی می تواند نقش حیاتی و حتی قدرت تفکیک بیش تری نسبت به نوع تکنولوژی انتخابی برای تعیین توالی کل متاژنوم و هم چنین نوع ناحیه انتخاب شده برای تکثیر و توالی یابی ژن هدف داشته باشد.

زیتون به عنوان یکی از مهم ترین گیاهان باغی شناخته می شود که دارای بیش از 1200 رقم کاملاً متمایز و تعداد فراوانی رقم وحشی در جهان است. در این مطالعه تنوع ژنتیکی موجود در یک مجموعه از ارقام زیتون ایرانی و خارجی با استفاده از نشانگرهای ISSR ارزیابی شد. در مجموع 16 آغازگر، 190 قطعه تکثیر یافت که 172 قطعه از آن ها (52/90 درصد) چند شکل بود. میانگین شاخص های قدرت تمایز (Rp) و محتوای اطلاعات چند شکل (PIC) به ترتیب برابر با 22/10 و 45/0 بود که بیانگر قابلیت آغازگرهای استفاده شده در ارزیابی تنوع ژنتیکی بود. نتایج تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که 7 درصد از تغییرات کل، مربوط به تنوع بین گروهی و 93 درصد از تغییرات مربوط به تنوع درون گروهی ارقام و ژنوتیپ های زیتون بود. میانگین درصد مکان های چند شکل (PPL)، تعداد آلل های مشاهده شده (Na) و مؤثر (Ne)، اطلاعات شانون (I) و تنوع ژنتیکی (H) به ترتیب برابر با 11/82 درصد، 73/1، 43/1، 39/0 و 26/0 بود و ارقام ایرانی نسبت به خارجی از نظر کلیه پارامترهای تنوع ژنتیکی دارای مقادیر بالاتری بودند. روابط ژنتیکی بین ارقام مورد بررسی با استفاده از تجزیه خوشه ای بررسی شد و نتایج به دست آمده نشان داد که کلیه ارقام درون سه گروه اصلی قرار گرفتند. نتایج تجزیه به مختصات اصلی (PCoA) نیز تأیید کننده نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای بود. به طور کلی، نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد نشانگرهای ISSR استفاده شده به طور مطلوبی قادر به منعکس نمودن میزان تنوع ژنتیکی و روابط بین ارقام زیتون هستند. از اینرو، استفاده از این آغازگرها در سایر مطالعات ژنتیکی مانند نقشه یابی QTL و تجزیه ارتباطی قابل توصیه می باشد.

شوری یکی از اصلی ترین تنش های اسمزی است، که رشد و تولید گیاهان را از طریق تغییر در تعادل یونی و اسمزی محدود می کند. به منظور مکان یابی نواحی ژنومی کنترل کننده صفات کمی (QTLs) مرتبط به تحمل به شوری در جو و ارزیابی شاخص های مربوطه، آزمایشی در سال 1396-1395 با استفاده از 100 خانواده به همراه والدین آن ها (بادیا × کومینو) در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. اعمال تنش در مرحله چهار برگی جو، به صورت آبیاری با آب شور با فاصله 10 روز اعمال شد. آبیاری با آب شور 5 دسی زیمنس بر مترمربع شروع شد و در مراتب بعدی، شوری آب آبیاری افزایش و در سطوح 10، 15 و 20 دسی زیمنس بر متر صورت گرفت. در مجموع 12 عدد QTL در شرایط نرمال و 8 عدد QTL در شرایط تنش شناسایی شد. واریانس فنوتیپی کل توجیه شده به وسیله این QTLها از 9 تا 3/14 درصد متغیر بود، که کم ترین آن برای صفت طول ساقه و محتوای کلروفیل در شرایط نرمال و بیش ترین آن مربوط به صفت تعداد کل برگ ها در شرایط تنش بود. بیش ترین LOD مربوط به صفت وزن کل برگ ها در شرایط تنش بود (354/3). از QTLهای پایدار و نشانگر های پیوسته به آن ها پس از تعیین اعتبار می توان برای بهبود صفات مورد مطالعه در شرایط تنش شوری در روش گزینش به کمک نشانگر (MAS) استفاده نمود.

ظهور و گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی در میان باکتری های بیماری زا یک تهدید جدی سلامت عمومی در جهانی است. به خاطر افزایش مقاومت به آنتی بیوتیک های مرسوم، بیشتر مطالعات روی توسعه پپتیدهای ضد میکروبی به عنوان یک درمان جایگزین متمرکز شده اند. دیفنسین ها گروهی از پپتیدهای ضد میکروبی غنی از سیستئین هستند که در گیاهان و جانوران وجود دارند. این پپتیدها در گیاهان به عنوان یک مکانیسم دفاعی علیه پاتوژن ها و آفات عمل می کنند. هدف از این تحقیق، شناسایی برخی از ژن های دیفنسین از گیاه یولاف و بررسی ویژگی های آن ها بود. به این منظور، خانواده ژنی دیفنسین گیاه گندم از بانک ژن دریافت و علیه ترانسکریپتوم گیاه یولاف مورد همردیفی قرار گرفت. توالی های حاصل از هم ردیفی جمع آوری و سرهم بندی شدند و سپس کانتیگ ها و سینگلتون های به دست آمده با استفاده از ابزار BLASTn، علیه پایگاه داده نوکلئوتیدی هم ردیف شدند. توالی های حاصل برای وجود چارچوب خوانش باز کامل بررسی و از توالی های حاوی چارچوب خوانش باز کامل برای طراحی آغازگرها استفاده شد. در مرحله ی بعد، از مخلوط بافت های (ریشه، ساقه و برگ) گیاه یولاف استخراج RNA صورت گرفت و cDNA ساخته شد. قطعات 327، 340، 375، 391 و 397 جفت بازی بوسیله PCR تکثیر و در ناقل pTZ57R/T همسانه سازی و توالی یابی شدند. نتایج آنالیز بیوانفورماتیکی، وجود 9 توالی کد کننده برای ژن های دیفنسین را در ترانسکریپتوم گیاه یولاف مشخص کرد. از این تعداد 5 ژن همسانه سازی و تعیین توالی شدند. این ژن ها دارای چارچوب های خوانش باز بین 246-234 بودند و پپتیدهایی به طول بین 81-77 اسید آمینه را کد می کردند. توالی پپتیدی دیفنسین های شناسایی شده، دارای دمین عملکردی Knot1 از خانواده gamma-thionin بود. شناسایی ژن ها و بررسی خصوصیات آن ها، اولین قدم در مهندسی ژنتیک و تولید موجودات با صفات مفید است. در این تحقیق برای اولین بار، توالی کد کننده ی 5 ژن دیفنسین از گیاه یولاف جداسازی شد و ساختار و ویژگی های مختلف آن ها مورد بررسی قرار گرفت.

شیره گیاهی و اندام های مامیران کبیر (Chelidonium majus L. ) غنی از آلکالوئیدهای ایزوکوئینولین می باشند که سنگوئینارین از گروه بنزوفنانتریدین ها از مهم ترین متابولیت های آن است که تجمع آن عمدتا در ریشه گزارش شده است. بیوسنتز سنگوئینارین نیازمند هفت مرحله واکنش از پیش ماده اس-رتیکولین می باشد که توسط آنزیم های بربرین بریدج (BBE)، شیلانتیفولین سنتتاز (CFS)، استیلوپین سنتتاز (STS)، تتراهیدروپروتوبربرین متیل ترانسفراز (TNMT)، پروتوپین هیدروکسیلاز (P6H) و دی هیدروبنزوفنانتریدین اکسیداز (DBOX) صورت می گیرد. مطالعه مسیرهای بیوسنتزی و شناسایی عوامل تاثیرگذار در افزایش تولید متابولیت های ثانویه از گام های مهم در مهندسی متابولیت می باشد. نانوذرات دسته جدیدی از محرک ها هستند که به عنوان تحریک کننده تولید متابولیت های ثانویه محسوب می شوند. بدین منظور اثر نانودی اکسید تیتانیوم در تغییر بیان ژن های مسیر بیوسنتزی سنگوئینارین مامیران کبیر در قالب آزمایش فاکتوریل با سه فاکتور غلظت نانو دی اکسید تیتانیوم، مرحله محلول پاشی و زمان پس از القای محرک مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه واریانس بیان ژن های STS، P6H، BBE و MSH تفاوت معنی داری در اثر غلظت های نانودی اکسید تیتانیوم، مدت زمان پس از محلول پاشی، دوره محلول پاشی، اندام های مختلف گیاه و اثرات متقابل آن ها در سطوح احتمال پنج و یک درصد نشان داد. میزان تجمع رونوشت های STS و P6H در ریشه نسبت به برگ و ساقه دو تا سه برابر و رونوشت ژن های BBE و MSH در ریشه چهار برابر ساقه بود. در مجموع هر سه اندام مورد مطالعه، غلظت 500 میلی گرم در لیتر نانودی اکسید تیتانیوم به ترتیب افزایش 63، 66، 500 و 91 درصدی در بیان ژن های STS، P6H، BBE و MSH نسبت به تیمار شاهد نشان دادند. زمان های 24 و 48 ساعت نسبت به 72 ساعت پس از محلول پاشی باعث حداکثر بیان در هر چهار ژن مورد مطالعه شده و غلظت 500 میلی گرم در لیتر نانودی اکسید تیتانیوم برای ژن های STS، P6H و BBE و 1000 میلی گرم در لیتر برای ژن MSH بیش ترین افزایش بیان را نشان دادند. نتایج این تحقیق نشان داد که نانوذره دی اکسید تیتانیوم در افزایش تولید سنگوئینارین مامیران کبیر از طریق تنظیم ژن های مسیر بیوسنتزی آن مؤثر می باشد.

گندم مهم ترین گیاه زراعی و منبع اصلی غذا برای بیش از40 درصد مردم جهان است. این گیاه دارای دامنه سازگاری زیادی بوده و در ناحیه بسیار وسیعی از دنیا کشت و کار می شود. اهمیت گندم به دلیل خصوصیات ویژه جذب آب و کشسانی خمیر آن است که ناشی از وجود پروتئین گلوتن در آندوسپرم دانه گندم است. با توجه به اینکه این پروتئین ها در سایر گونه های خویشاوند گندم هم حضور دارند، تنوع گلوتنین های دانه در گندم و هفت گونه خویشاوند نزدیک آن با استفاده از چهار آغازگر اختصاصی برای گلوتنین ها مورد بررسی قرار گرفتند. توالی های قطعات تکثیر شده با اطلاعات بانک اطلاعاتی NCBI مقایسه شده و توالی هایی که بیش از 90 درصد با یک LMW-Gs و یا HMW-Gs گندم شباهت داشت برای تجزیه و تحلیل مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج بیانگر شباهت زیاد گلوتنین ها در میان گندم و سایر گونه های خویشاوند آن بود. با اینحال مشاهده شده است که در اغلب موارد قطعات مشابه، تکثیر شده در گونه های مختلف دارای تفاوت هایی با یکدیگر بوده و تنوع برای توالی نوکلوئوتید ها در میان این گونه ها وجود دارد. بررسی روابط فیلوژنتیکی میان گونه ها نشان داد که گونه T. aestivum با گونه T. boeoticum که دارای ژنوم A است و هم چنین با گونه Ae. tauschii که والد ژنوم D گندم است، از نظر ساختار ژن های کد کننده گلوتنین ها دارای شباهت زیادی بوده و در خوشه های فیلوژنتیکی نزدیک به هم قرار گرفتند. دو گونه Ae. juvenalis و Ae. vavilovi اگرچه شباهت زیادی با یکدیگر نشان نمی دهند، اما هر دو دارای شباهت زیادی با گونه والدی Ae. crassa بوده و معمولا با این گونه در یک گروه قرار گرفتند. وجود تنوع وسیع برای این پروتئین ها در میان خویشاوندان گندم و هم چنین روابط فیلوژنتیکی نزدیک و تلاقی پذیری این گونه ها با گندم نوید بخش استفاده از این تنوع ژنتیکی در برنامه های اصلاحی گندم است.

گیاهان خانواده Lamiaceae شامل تعدادی گونه با خاصیت درمانی ناشی از ترکیبات معطر هستند. در این مطالعه ژن های کلروپلاستی دوگونه دارویی Salvia nemorosa و Thymus syriacus از تیره Lamiaceae مورد تعیین توالی قرارگرفتند تا شناسایی این دو گونه را سریع تر ودقیق تر سازد. در این مطالعه از ژن هایmatK، rbcL برای توالی یابی Thymus syriacus و matK، trnL-F برای توالی یابی Salvia nemorosa استفاده شد. در ابتدا DNA این دو گونه از برگ ها استخراج شد. در مرحله ی دوم توالی های ژن های کلروپلاستی مورد نظر تکثیر، و در نهایت توالی یابی شدند. توالی ژ ن های کلروپلاستی تعیین توالی شده می توانند در سایر مطالعات فیلوژنتیکی و تکاملی، جهت مقایسه ی بین گونه ها مورد استفاده قرار گیرند و نتایج دقیق تری را در مدت زمان کوتاه تر، به ویژه در مطالعاتی در مقیاس وسیع تر فراهم کنند. نتایج نشان می دهد که نواحی کلروپلاستیmatK، rbcL و trnL-F می توانند به عنوان بارکدهای DNA برای شناسایی گونه های Salvia nemorosa وThymus syriacus مورد استفاده قرار گیرند.

گل راعی از خانواده هیپریکاسه، دارای خواص متعدد دارویی نظیر ضد افسردگی، ضد باکتریایی، ضد ویروسی و ضد توموری است؛ اما بیشترین تأثیر آن در درمان افسردگی گزارش شده که این فعالیت عمدتاً به ترکیبات فنلی هایپرفورین و هایپرسین نسبت داده شده است. هدف از تحقیق حاضر ارزیابی اثر کیتوزان (صفر، 50، 100 و ppm 200) و نانو ذرات نقره (صفر، 30، 60 و ppm 90) بر بیان هایپرسین (ژن Hyp-1) بود که بدین منظور آزمایشی بر اساس روش Real Time PCR به صورت فاکتوریل در قالب کاملاً تصادفی با سه تکرار در دو بازه زمانی 48 و 72 ساعته انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که اثر متقابل نانو ذرات نقره و کیتوزان در بازه زمانی مختلف بر بیان ژن هایپرسین معنی دار بوده (P<0. 01) به طوری که بیش ترین میزان بیان ژن Hyp-1 حاصل از سطح ppm 50 کیتوزان و صفر ppm نانو ذرات نقره در بازه زمانی 48 ساعت بود. در کل نتایج این تحقیق نشان داد که نانو ذرات نقره اثر منفی بر بیان ژن Hyp-1داشته و با افزایش غلظت نانو ذرات نقره بیان ژن Hyp-1 کم شده اما کیتوزان اثر مثبتی بر بیان ژنHyp-1 داشته ولی با افزایش غلظت تا سطح ppm 200 نیز از میزان بیان ژن کاسته شد.