زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1397 | دوره:7 | شماره:22 |تعداد مقالات:6

توسعه برنامه های به نژادی عدس برای مقابله با عوامل نامساعد محیطی نسبت به سایر حبوبات، به علت کمبود منابع ژنتیکی با چالش های بیشتری روبرو می باشد. نشانگرهای EST-SSR به دلیل ایجاد چندشکلی در نواحی کدکننده ژن ها، یکی از پرکاربردترین نشانگرهای مولکولی در بسیاری از برنامه های اصلاحی به شمار می روند. از این رو در تحقیق حاضر به منظور توسعه نشانگرهای EST-SSR در مقیاس بالا، از فرآیند سرهم بندی مجموعه خوانش های کوتاه حاصل از فناوری توالی یابی RNA عدس تحت تنش سرما و حالت طبیعی استفاده شد. به منظور اعمال تنش سرما، گیاهچه های 21 روزه عدس به مدت 48 ساعت در معرض دمای 4 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. از نمونه های گیاهی تهیه شده، RNA کل استخراج شد و مورد توالی یابی قرار گرفتند. تعداد 8905 مکان ریزماهواره در 7211 یونی ژن حاصل از داده های RNA-seq عدس شناسایی شد که 1293 یونی ژن شامل بیش از یک مکان نشانگر SSR بود. فراوان ترین نوع نشانگر EST-SSR یافت شده از نوع تک نوکلئوتیدی بود. در این مطالعه موتیف های A/T، AG/CT و AAG/CTT به ترتیب بیشترین فراوانی را در بین موتیف های تک، دو و سه نوکلئوتیدی به خود اختصاص دادند. نتایج بلاست یونی ژن های حاوی SSR، نشان داد که 80 درصد از یونی ژن ها دارای رکورد مشابه در پایگاه پروتئین های غیرتکراری بودند. تفسیر کارکردی ژن ها، حضور یونی ژن های حاوی ریزماهواره را در زیر گروه های مهم پاسخ به تنش سرما نظیر اتصال، سلول و اجزای سلول و متابولیک را نشان داد. همچنین با توجه به نتایج می توان چنین اظهار نمود که اغلب نشانگرهای شناسایی شده در ژن هایی قرار داشتند که نقش مهمی در پاسخ به تنش سرما دارند و جایگاه احتمالی اغلب آن ها نواحی UTR می باشد. از این رو بررسی بیشتر این نواحی در رونوشت ژن های کاندید پاسخ دهنده به تنش سرما از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد.

برای درک مکانیسم مولکولی تحمل به خشکی در ارتباط با ریشه آفتابگردان، الگوی پروتئوم ریشه دو لاین حساس و متحمل به خشکی در شرایط آبیاری محدود و مطلوب بررسی شد. با استفاده از الکتروفورز دو بعدی و مقایسه شدت نسبی لکه ها با آزمونt تعداد 12 لکه از 417 لکه پروتئینی در لاین حساس و 17 لکه از 467 لکه پروتئینی در لاین متحمل به طور معنی داری از تنش خشکی متأثر شد. لکه های پروتئینی با استفاده از طیف سنجی جرمی nano-LC MS/MS توسط جستجوگر مسکات با در نظر گرفتن حداقل 10% همپوشانی و امتیاز بالاتر از 80 در پایگاه NCBI شناسایی شدند. پروتئین های سیتوپلاسمی و هسته ای به ترتیب بیش از سایر پروتئین ها از محدودیت آب متأثر شدند. سه لکه پروتئینی انولاز، گلیسرآلدئید تری فسفات دهیدروژناز و چالکون سینتاز با بیان متمایز در هر دو لاین حساس و متحمل شناسایی شد. کاهش شدت نسبی انولاز در لاین متحمل دلالت بر آسیب متابولیکی بود که می تواند منجر به کاهش فرایندهای پایین دست در اثر محدودیت ناشی از خشکی باشد. در مقابل افزایش شدت نسبی گلیسرآلدئید تری فسفات دهیدروژناز و چالکون سینتاز در لاین متحمل نشان دهنده توانایی این لاین در سمیت زدایی/ترمیم آسیب-های ناشی از تخریب اکسیداتیو و دفاع ضداکسیداتیو در شرایط تنش بود. افزایش شدت نسبی پروتئین شوک دمایی، دی هیدروفلاونول ردوکتاز، لیپو-اکسیژناز لینولئات دانه، یوبیکوئیتین کربوکسیل ترمینال هیدرولاز و جی پروتئین در لاین متحمل نشان دهنده اهمیت فرایندهای دفاعی، حفاظتی و ترارسانی برای کاهش آسیب های ناشی از خشکی است.

خاک های اسیدی یک تهدید جدی برای تولید گیاهان زراعی در سرتاسر جهان محسوب می شوند. به منظور بررسی آلل های مرتبط با تحمل به اسیدیته خاک در گیاه جو و همچنین گروه های هاپلوتایپ اثرگذار، آزمایش فنوتیپی در گلدان های حاوی خاک اسیدی و در قالب طرح اگمنت با 96 ژنوتیپ و 4 شاهد اجرا شد و 27 صفت بر روی بوته ها مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی تنوع آللی و هاپلوتایپی، ژنوتیپ های مورد آزمایش به وسیله 7 نشانگر ریز ماهواره مرتبط با تحمل به اسیدیته خاک تعیین ژنوتیپ شدند. بررسی تنوع آللی نشان داد که بیشترین محتوی اطلاعات چند شکل و تنوع ژنی به ترتیب 429/3، 441/0 و 490/0 بوده که به نشانگر HvMATE-21indel تعلق داشت و نشانگر Cit7 دارای کمترین مقدار بود. همچنین نتایج بررسی هاپلوتایپی 41 گروه هاپلوتایپ را نشان داد. گروه 16 که شامل ژنوتیپ 6 بود با عملکرد 017/2 گرم در هر بوته بیشترین عملکرد و مقاومت در برابر اسیدیته خاک را داشت. تجزیه ارتباط بین داده های مولکولی و فنوتیپی بیان گر این موضوع بود که از میان 20 آلل مؤثر بر صفات مورد ارزیابی آلل Do-D با اثرگذاری بر روی سه صفت تعداد دانه در سنبله، تعداد خوشه بارور و عملکرد (در بوته) دارای بیشترین اثرگذاری بر روی عملکرد و اجزای آن بود. آلل Do-B نیز با R2 5/39 برای صفت تعداد سنبله در بوته بالاترین R2 در بین آلل های دخیل در صفات مربوط به عملکرد و اجزا عملکرد را دارا بود. از نشانگر-های مرتبط با هاپلوتایپ های متحمل و ژنوتیپ های متحمل در این مطالعه می توان در تحقیقات و برنامه های به نژادی استفاده نمود.

بسیاری از گیاهان سازگار با اقلیم های سرد تنها پس از یک دوره ی طولانی سرما گل می دهند که بهاره سازی نامیده می شود. در طول زندگی غلات زمستانه، گلدهی ناشی از بهاره سازی تنها یک قسمت از فرآیند تولیدمثلی نبوده بلکه یک مرحله نموی مهم است که می تواند از گیاه در مقابل تنش های محیطی محافظت بکند. این فرآیند در غلاتی مثل گندم زمستانه توسط ژن های بهاره سازی و عمدتا توسط ژن های VRN1 وVRN2 کنترل می شود. اگر چه مطالعات بسیاری بر روی بهاره سازی در گندم گزارش شده است، اما مکانیسم مولکولی بهاره سازی هنوز تا حد زیادی ناشناخته است. مطالعات اخیر نشان داده است که یک کلاس از RNAهای غیرکدکننده کوچک، microRNAها (miRNAs)، نقش مهمی را در گلدهی با مشارکت در مسیرهای شناخته شده گلدهی ایفا می کند. در مطالعه حاضر، miR319 و ژن هدف موردنظر آن، فاکتور رونویسی MYB3 تحت تیمارهای بهاره سازی در دو رقم گندم بهاره و زمستانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیان miR319 در طی بهاره سازی در هر دو رقم القا شد، اما مقدار بیان ژن miR319در رقم نورستار کاهش و در رقم بهاره ی باز افزایش داشت. هم چنین سطوح بیان ژن MYB3 در هر دو رقم تحت بهاره سازی کاهش یافت. رابطه معکوس بین بیان miR319 و ژن هدف MYB3 آن وجود داشت. این نتایج نشان دهنده پیچیدگی اثر متقابل ژنوتیپ و سطوح بیان miRNA و ژن هدف تحت تیمارهای متفاوت بهاره سازی بود.

ویروس S سیب زمینی (PVS) متعلق به جنس Carlavirus از تیره Betaflexiviridae یکی از ویروس های مهم خسارت زا در سیب زمینی می باشد. به منظور ردیابی ویروس S سیب زمینی، نمونه برداری از مزارع سیب زمینی استان اردبیل، طی تابستان سال های 95-1394، صورت گرفت. گیاهان محک در گلخانه، به منظور بررسی بیولوژیکی نمونه های برگی مشکوک به آلودگی، مایه زنی شدند. نمونه ها با آزمون الیزا از نظر آلودگی به ویروس PVS مورد بررسی قرار گرفتند. جهت ردیابی مولکولی، از روش RT-PCR با استفاده از آغازگرهای اختصاصی مربوط به ناحیه پروتئین پوششی ویروس PVS استفاده شد. توالی نوکلئوتیدی ژن پروتئین پوششی مربوط به دو جدایه از ویروس (با رس ‍ شمار MH159207 و MH159208) جدا شده از ارقام آگریا و اوشینا تعیین شد. توالی پروتئین پوششی دو جدایه با یکدیگر و با 29 جدایه دیگر قابل دسترسی در بانک ژن مقایسه شد. درخت تبارزایی رسم شده نشان داد که جدایه ها به دو گروه اصلی I (زیرگروه های IA وIB ) و II تقسیم شدند. دو جدایه Ag-9-PVS-F و Os-11-PVS-F در زیرگروه IB همراه با جدایه های آذربایجان، کرمان، همدان و اصفهان و جدایه هایی از مجارستان، اوکراین، اسکاتلند و هند قرارگرفتند. هم ردیفی توالی اسید آمینه فرضی پروتئین پوششی دو جدایه مورد بررسی با شش جدایه ایرانی و پنج جدایه خارجی این ویروس بیانگر اختلاف در هشت و 25 اسیدآمینه به-ترتیب برای جدایه های Ag-9-PVS-F و Os-11-PVS-F بود. نتایج نشان دهنده وجود جدایه های متنوع ویروس PVS در کشور بوده و تفاوت در توالی اسید نوکلئوتیدی و اسید آمینه ای می تواند حاکی از تفاوت در منشا جفرافیایی و به تبع آن نحوه و زمان ورود جدایه های ویروس به منطقه باشد.

تراریختی گذرای گیاهان روشی مفید و در برخی موارد جایگزینی مناسب برای تراریختی پایدار به ویژه در غلات، گیاهان درختی و گیاهانی است که باززایی و یا تراریختی آنها با مشکل مواجه است. در این روش در زمانی کوتاه تعداد زیادی از نسخه های تراژن وارد سلول گیاهی شده، رونویسی و ترجمه می شوند و چون توالی DNA در ژنوم میزبان وارد نمی شود، بیان ژن تحت تاثیر محل درج و تغییرات اپی ژنتیکی قرار نمیگیرد. تراریختی گذرا روشی مفید و کارآمد در مطالعات بررسی عملکرد ژن ها مانند بیش بیان ژن، خاموش کردن ژن، شبکه بیانی ژن ها، تعیین محل استقرار پروتئین، بررسی پروموتر، شناسایی مسیرهای بیوسنتزی و. . . است. همچنین استفاده از این روش در صنایع بیوتکنولوژی همچون تولید پروتئین های نوترکیب (پلنتی بادی ها، واکسن ها و ترکیبات دارویی) رشد فزاینده ای داشته است. انتقال ژن در گیاهان با روش های مختلفی انجام می شود که در بسیاری از موارد این روش ها با هم همپوشانی داشته و از تلفیق آنها برای بیان گذرا استفاده می شود. در مقاله حاضر انواع روش های انتقال و بیان گذرای ژن، مزایا و معایب آنها و آخرین پیشرفت ها در ارتباط با بیان گذرا در گیاهان مدل و زراعی مطرح شده است. همچنین قابلیت ها و محدودیت های این روش ها در تحقیقات و صنعت مورد بررسی قرار گرفته است.