زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1398 | دوره:9 | شماره:27 |تعداد مقالات:6

ویروس موزاییک نواری گندم از مهم ترین آلودگی های گندم محسوب می شود که شیوع آن در ایران نیز رو به افزایش است. پروتئین NIa یکی از انواع پروتئین های حیاتی موجود در این ویروس است که دارای وظایف مهمی در همانندسازی، تکثیر و هضم پروتئولیتیک پلی پروتئین ویروسی می باشد. با توجه به نقش حیاتی پروتئین NIa در آلودگی ویروسی، هدف از مطالعه حاضر جداسازی، تعیین توالی و بررسی دقیق ساختار دوم و سوم این پروتئین بود. همچنین، آمینواسیدهای موجود در جایگاه فعال پروتئین NIa که می توانند به عنوان هدفی جهت طراحی و توسعه عوامل ضد ویروسی جدید استفاده شوند، مورد بررسی قرار گرفتند. در این مطالعه، توالی ژنی کد کننده پروتئین NIa از ویروس موزاییک نواری گندم (WSMV) ایزوله میمه، جداسازی و پس از همسانه سازی در ناقل پروکاریوتی pEST، تعیین توالی شد. توالی نوکلئوتیدی حاصل در پایگاه اطلاعاتی NCBI با شماره دسترسی MK335432 ثبت گردید. بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی پروتئین NIa نشان داد که این پروتئین دارای 426 آمینواسید، وزن مولکولی 8/48 kD و نقطه ایزوالکتریک برابر با 81/8 می باشد. بررسی ساختار دوم پروتئین NIa نشان داد که 29/53% از ساختار آن از لوپ های نامنظم تشکیل شده است، که این امر توجیهی برای وجود بی نظمی در ساختار این پروتئین بود. نتایج حاصل از بررسی جایگاه فعال پروتئین NIa براساس هم ردیفی توالی های همولوگ و همچنین ساختار سه بعدی پروتئین نشان داد که این جایگاه بسیار حفاظت شده و شامل سه آمینواسید هیستیدین، آسپارتیک اسید و سیستئین بود.

سمیت آهن سبب افزایش تولید رادیکال های آزاد، تنش اکسیداتیو و کاهش شدید عملکرد برنج می شود. یکی از پاسخ های گیاه برای تنظیم شرایط فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی به تنش ها، تغییر در محتوای آنتی اکسیدان است. در این پژوهش اثر پنج تیمار آهن (FeEDTA) ( صفر، 100، 250، 400 و 500 میلی گرم در لیتر) بر بیان نسبی ژن های گلوتاردوکسین (GRX)، تیوردوکسین (TRX)، پروکسی ردوکسین (PRX) و کاتالاز (CAT) با استفاده از تکنیک Real time-PCR در دو ژنوتیپ Pokkali (متحمل) و IR64 (حساس) برنج در شرایط هیدروپونیک محلول یوشیدا مطالعه شد. نتایج نشان داد میزان بیان نسبی ژن CAT در سطوح مختلف تنش در ژنوتیپ Pokkali بیش تر از IR64 بود. میزان بیان نسبی ژن PRX در ژنوتیپ IR64 در تمامی سطوح تنش تقریباً مشابه بود. با افزایش سطح تنش میزان بیان نسبی ژن TRX در ژنوتیپ Pokkali تفاوت معناداری نداشت. بیان نسبی ژن GRX در ژنوتیپ Pokkali در اکثرسطوح تنش بیش تر از IR64 بود. اعمال سطوح کم تنش سبب افزایش بیان CAT، GRX و TRX در ژنوتیپ IR64 شد، اما با افزایش سطح تنش تفاوت معناداری در بیان ژن ها ایجاد نشد. این درحالی است که در اکثر سطوح تنش میزان بیان نسبی ژن های مورد بررسی در ژنوتیپ Pokkali بیش تر از IR64 بود. احتمالاً عدم تغییر بیان نسبی ژن ها در سطوح بالای تنش و کم تر بودن میزان بیان در ژنوتیپ IR64 یکی از دلایل حساسیت این ژنوتیپ به تنش آهن است.

بیماری های زردی ناشی از ویروس های قابل انتقال با سفیدبالک در مزارع کدوئیان اهمیت زیادی داشته و به کدوئیان مناطق وسیعی از جهان خسارت زیادی وارد می کنند. در تحقیق حاضر، از مزارع مختلف کدوئیان در جنوب شرق (سیستان و بلوچستان) 195 نمونه طی تابستان و زمستان سال های 96-1395، با علایم مانند: زردی، کوتولگی و بدشکلی برگها جمع آوری شد. به منظور ردیابی ویروس های زردی رگبرگ خیار و کوتولگی زرد کدوئیان، با استفاده از آغازگر شش نوکلئوتیدی تصادفی و آر ان ای کل استخراج شده از نمونه های گیاهی، cDNA تهیه شد. سپس آزمون پی سی آر با استفاده از cDNA سنتز شده و آغازگرهَای اختصاصی منطبق با بخشی از ژن رمزکننده پروتئین پوششی (CV+/CV-و CYSCPF/CYSCPF) انجام گردید. نتایج حاصل نشان داد در 55 نمونه مشکوک قطعه450 جفت بازی و در 17 نمونه، قطعه700 جفت بازی مربوط به بخشی از ژن رمز کننده پروتئین پوششی ویروس های CVYV وCYSDV به ترتیب تکثیر شدند. توالی نوکلئوتیدی ژن پروتئین پوششی مربوط به دو جدایه ویروس CVYV تعیین شد. توالی پروتئین پوششی دو جدایه با یکدیگر و با 17جدایه دیگر قابل دسترسی در بانک ژن مقایسه گردید. براساس مطالعات تبارزایی جدایه های CVYV به دو گروه اصلی I (زیرگروه های IA و IB) و II تقسیم شدند: گروه اول شامل جدایه های از لبنان، اردن، تونس، اسپانیا و فرانسه اما گروه دوم تنها شامل جدایه ها ی ایران (چابهار و زهک) بود که نشان دهنده تنوع بالای این جدایه ها است. نتایج شاخص های تنوع ژنتیکی و انتخاب نشان داد: جریان ژنی از اروپا به آسیا بسیارکم و تفاوت ژنتیکی بین آن ها زیاد است و منطقه CP تحت محدودیت های شدید انتخاب منفی است که باعث تنوع و تکامل گونه CVYV شده است. به طور کلی، براساس نتایج بیشترین تنوع مولکولی و میزبانی مربوط به گروه آسیا است.

کلزا (Brassica napus) از مهم ترین گیاهان روغنی در سطح جهان است که علاوه بر دارا بودن ذخایر غنی اسیدهای چرب، حاوی پروتئین نیز می باشد. تنش سرما از عوامل محدودکننده رشد این گیاه است که می تواند منجر به تغییرات وسیعی به لحاظ مولکولی در درون گیاه شود. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی ارتباط بین مولکول های miRNA، تنش سرما، اسید های چرب و لیپیدها، مولکول های miRNA با اسامی bna-miR164a، bra-miR5712، bra-miR5717، bna-miR6029، bna-miR6035، bna-N_miR2، bna-N_miR16 که قبلاً به صورت جداگانه در سرما و بیوسنتز اسید های چرب بررسی شده بودند، انتخاب شدند. سپس پیشبینی بیوانفورماتیکی ژن های هدف، بررسی هستیشناسی و مسیر عملکردی آن ها و ترسیم شبکه برهم کنش پروتئینها انجام شد. در نتیجه مشخص شد مولکول های miRNA که در تنش سرما مؤثرند، علاوه بر اثر تنظیمی بر ژن های هدفی همچون SCRM2, HOS1, STZ GLP4, PP2CA که در پاسخ به سرما و پاسخ به محرک دمایی تأثیر گذارند، بر ژن های هدف دیگری همچون, KAS2, FAD8, FAD4, AAD3 FAD7, FAD2 که در مسیر فرآیندهای بیولوژیکی مانند بیوسنتز اسید چرب اشباع نشده، متابولیسم اسید چرب غیر اشباع، بیوسنتز اسید چرب، متابولیسم اسید چرب، کاتابولیسم لیپید سلولی و متابولیسم لیپید، بیوسنتز لیپید، متابولیسم لیپید سلولی نقش دارند نیز اثر گذارند. بررسی برهمکنش های پروتئین-پروتئین نیز حاکی از ارتباط ژن های هدف درگیر در تنش سرما با ژن های هدف درگیر در بیوسنتز اسید های چرب بود. گام بعدی در پژوهش های پیش رو بررسی بیان این مولکول های miRNA و ژن های هدف درطی تنش سرما است تا وجود ارتباط تنظیمی میان آن ها توسط روش های آزمایشگاهی مورد تأیید بیش تر قرار گیرد.

مطالعه سازوکار های تحمل تنش در گیاه جو، به درک بهتر اساس ژنتیکی تحمل تنش خشکی و در نهایت بهبود خصوصیات ژنتیکی مرتبط با تحمل تنش به کمک روش های نوین ژنتیک مولکولی می انجامد. در این پژوهش، به منظور شناسایی و بررسی بیان برخی میکرو RNAهای درگیر در تحمل تنش خشکی گیاه جو، واکاوی EST های برگ و ریشه در گیاه جو صورت گرفت. اطلاعات اولیه کتابخانه ها از پایگاه NCBI دریافت گردید، سپس با کمک نرم افزارهای بیوانفورماتیکی، پیش پردازش داده ها و همچنین شناسایی ژن های با میزان بیان متفاوت در بین کتابخانه ها انجام گرفت. به منظور بررسی بیان ژن های منتخب با استفاده از روش Real time-PCR، یک آزمایش به صورت فاکتوریل اسپلیت پلات در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلدان روی رقم زراعی نیمروز (متحمل در برابر تنش خشکی) و اکوتیپ جو وحشی اسپانتانئوم (Hordeum spontaneum) در سه سطح صفر، 24 و 72 ساعت پس از اعمال تنش خشکی صورت گرفت. با جستجو در بین کانتیگ های به دست آمده، سه miRNA با بیان بالا (ath-miR414، osa-miR2102-5p، osa-miR414) شناسایی شدند. بررسی بیان miR414 و miR2102 در نمونه های گیاهی جو، نشان داد که میزان بیان این دو miRNA در هر دو ژنوتیپ در پاسخ به تنش خشکی به طور معنی داری (05/0>P) افزایش یافت، به طوریکه بعد از 72 ساعت بیان ژن miR414 در ژنوتیپ نیمروز و اسپانتانئوم به ترتیب 61/2 و 2 برابر و بیان ژن miR2102 به ترتیب به میزان 4/2 و 8/2 برابر نسبت به اسپانتئوم (شاهد) در شرایط عدم تنش (صفر ساعت پس از اعمال تنش) افزایش یافتند.

سویا یک منبع ممتاز پروتئین در تغذیه انسان و سایر حیوانات به شمار می رود و به منظور تولید و بهره برداری اقتصادی از روغن و پروتئین آن کشت می شود. این گیاه همانند سایر اعضای خانواده لگومینه، حاوی مقادیر کم اسید های آمینه گوگرد دار (متیونین و سیستئین) است. استفاده از یک نشانگر انتخابی مناسب، در باززایی گیاهان حاصل از انتقال ژن و همچنین افزایش نرخ انتقال ژن مؤثر خواهد بود. گلایفوسیت به عنوان یک علف کش غیر انتخابی برای کنترل دامنه وسیعی از علف های هرز در دنیا استفاده می شود. این پژوهش با هدف ساخت سازه دوژنی به منظور انتقال همزمان ژن های EPSPS و 11 kDa delta zein به سویا با استفاده از روش اگروباکتریوم به منظور تحمل به علف کش گلایفوسیت و بهبود محتوای اسید آمینه متیونین انجام شده است. پس از انجام مراحل کشت بافت، انتقال ژن و باززایی، گیاهان حاصل از انتقال ژن در نسل اول غلظت 5/3 میلی مولار علف کش گلایفوسیت را تحمل کردند. علاوه بر آن سنجش میزان شیکمیک اسید و کلروفیل در گیاهان حاصل نشان داد که این دو شاخص بعد از تیمار گلایفوسیت به طور معنی داری در لاین های حاصل از انتقال ژن در مقایسه با شاهد تغییر می کند. آنالیزهای تکمیلی در حال انجام است.