پژوهش های سلولی و مولکولی
سال:1399 | دوره:33 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

به منظور افزایش قابلیت دسترسی فسفر و سایر مواد معدنی در جیره طیور و تک معده ای ها و کاهش آلودگی محیطی، این پژوهش با هدف تولید آنزیم فیتاز جهت هضم اسید فیتیک در مجرای گوارشی طیور انجام گرفت. بدین منظور، فیتاز قارچ آسپرژیلوس نایجر روی محیط کشت PSM و فیتازهای اشرشیاکلی و باسیلوس سابتلیس با استفاده از فن آوری DNA نوترکیب تولید شدند. آنزیم ها با استفاده از ستون کرماتوگرافی نیکل سفارز(Ni-NTA) و Q-سفارز خالص سازی شده و با استفاده از الکتروفورز سدیم دودسیل سولفات پلی آکریل آمید (SDS-PAGE)، وزن ملکولی آنزیم ها به ترتیب برای فیتاز قلیایی باسیلوس سابتلیس (PhyC)، فیتاز اشرشیا کلی (appA) و فیتاز قارچی آسپرژیلوس نایجر (PhyA) حدود42، 44 و 66 کیلو دالتون تخمین زده شد. فعالیت فیتاز برای PhyC، appA و PhyA به ترتیب 81/54، 49/35 و 33/29 (U/ml) تعیین شدند. با مقایسه پارامترهای کنتیکی نشان داده شد که آنزیم PhyC می تواند در دمای 90 درجه سانتیگراد فعال و دارای پایداری حرارتی باشد، درحالیکه آنزیم appA دارای بهترین دامنه فعالیت و راندمان آنزیمی با pH حدود 4 تا 5/4 در لوله گوارشی می باشد. در این خصوص، بیشترین میل ترکیبی آنزیم به سوبسترا با Km برابر 09/0 میلی مولار برای آنزیم فیتاز اسیدی اشرشیا کلی(appA) رخ می دهد. طبق نتایج بدست آمده، ترکیب مناسبی از این آنزیم ها می تواند کارایی قابل قبولی برای هیدرولیز فیتاز در مجرای گوارشی پرندگان داشته باشد.

پنیرک از قدیمی ترین گیاهان دارویی می باشد که در طب کاربرد فراوان دارد. استخراج DNAبه روش CTAB برای 19 ژنوتیپ پنیرک از مناطق جغرافیایی مختلف ایران انجام گرفت و با استفاده از 15 نشانگر مولکولی SCoT تنوع ژنتیکی مورد بررسی قرار گرفت. نشانگر SCoT در بین ژنوتیپ ها چندشکلی مطلوبی نشان داد و اکثر آغازگرها برای بررسی های این گونه مناسب بودند. آغازگرهای SCoT در مجموع توانستند 83 باند تولید کنند، که 76 باند چند شکل مشاهده شد. میانگین تعداد باند تولید شده توسط هر آغازگر برای 19 ژنوتیپ برابر 36/4 بود که آغازگرهای SC36، SC11 و SC5 بیشترین تعداد باند (8) و آغازگرهای SC26 و SC15 کمترین تعداد باند (3) را نشان دادند. نتایج نشان داد که بیشترین تشابه را ژنوتیپ های 18G و 19G و کمترین تشابه را ژنوتیپ 15G با ژنوتیپ 3G داشتند. گروه بندی حاصل از تجزیه خوشه ای نشان داد که ژنوتیپ ها در سه گروه قرار گرفته و تنوع ژنتیکی با تنوع جغرافیایی تطابق نداشت. نتایج حاصل از گروه بندی تجزیه خوشه-ای با استفاده از تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) تایید گردید.

ال-دوپا (3و 4 دی هیدروکسی فنیل ال-آلانین) اولین بار در دهه 1960میلادی معرفی شد و همچنان به عنوان موثرترین دارو در درمان بیماری پارکینسون است. در این مطالعه، برای نخستین بار جداسازی سویه های باکتری نمک دوست نسبی تجزیه کننده ی ال-تیروزین و امکان استفاده از آنها بعنوان کاتالیزگر در زی تبدیلی ال-تیروزین به ال-دوپا انجام شد. با استفاده از تکنیک غنی سازی در محیط حاوی ال-تیروزین، سویه باکتری تجزیه کننده ال-تیروزین که بیشترین توانایی را در زی تبدیلی ال-تیروزین به ال-دوپا را دارا بود با استفاده از روش های فنوتیپی و ملکولی شناسایی و توالی نوکلیوتیدی 16S rDNA آن در بانک ژنی NCBI به عنوانsp. SL7 Halobacillus ثبت شد. با هدف افزایش راندمان واکنش زی تبدیلی و جلوگیری از تجزیه بیشتر متابولیت تولیدی (ال-دوپا)، میزان ال-دوپای تولید شده تحت استراتژی سلولهای در حال استراحت و با استفاده از روش های بهینه سازی تک فاکتوری در سویه مذکور سنجش شد. براساس نتایج بدست آمده، بهترین شرایط برای زی تبدیلی عبارت است از ال-تیروزرین در غلظت 5/1 گرم در لیتر.، توده زیستی در غلظت 5/7 گرم در لیتر، یون مس در غلظت 03/0 گرم در لیتر و پپتون در غلظت 1 گرم در لیتر بعنوان سوبسترای کمکی. تحت شرایط بهینه شده فوق غلظت ال-دوپای بدست آمده پس از 36 ساعت گرماگذاری 75/0 گرم در لیتر با راندمان مولی 2/46% است. مطالعه اخیر نخستین گزارش از زی تبدیلی ال-تیروزین به ال-دوپا بوسیله سول های در حال استراحت سویه باکتری نمک دوست نسبی sp. SL7 Halobacillus است.

سوختگی فوزاریومی دانه رست یکی از بیماری های گندم و سایر غلات می باشد که توسط گونه های مختلفی از قارچ فوزاریوم از جمله فوزاریوم گرامیناروم (Fusarium graminearum) ایجاد می شود. بر خلاف فوزاریوم سوختگی سنبله به موضوع کنترل فوزاریوم سوختگی دانه رست توجه کمتری شده است. استفاده از مواد شیمیایی القا کننده که از یک سو سبب فعالسازی سازوکارهای دفاعی گیاه قبل از رویایی با عوامل بیماری زا شوند و از سویی دیگر خطرات زیست محیطی نداشته باشند در سالهای اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. لذا در این تحقیق اثر پیش تیمار بذرهای گندم با سالیسیلیک اسید (SA) بر کنترل بیماری فوزاریومی دانه رست ناشی از فوزاریوم گرامیناروم و امکان القای مقاومت میزبان در مقابل بیماری زا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از موثر بودن این تیمار در بهبود علایم ناشی از این بیماری در هر دو رقم مورد مطالعه است. تیمار سالیسیلیک اسید در هر دو رقم بیان ژن کیتیناز را نسبت به شاهد افزایش داد. سطح افزایش در رقم فلات پیش تیمار شده با سالیسیلیک اسید، بیشتر از رقم سومایی تری تیمار شده با سالیسیلیک اسید بود. بر اساس نتایج افزایش بیان ژن و پروتیین کیتیناز با کاربرد سالیسیلیک اسید، می تواند در القای مقاومت میزبانی در مقابله با بیماری سوختگی دانه رست ناشی از فوزاریوم گرامیناروم نقش داشته باشد.

گندم نان مهمترین محصول جهان است که عملکرد آن تحت تاثیر انواع بیماری از جمله بیماری باکتریایی برگ قرار دارد. مناسب ترین روش برای مدیریت این بیماری، استفاده از ارقام مقاوم است. نشانگرهای DNA در زمینه مقاومت به بیماریها در گروه بندی گیاه بسیار موثر هستند و در میان این نشانگرها، نشانگر ISSR توصیه می شود زیرا اطلاعات پیشین از توالی DNA لازم نیست و پیاده سازی آن آسان و سریع می باشد. در این تحقیق، با توجه به مقاومت در برابر بلایت باکتریایی، تنوع ژنتیکی 27 رقم بومی گندم با استفاده از 12 آغازگر ISSR بررسی شدند که 170 باند قابل بررسی را تولید کرد که 156 باند چندشکل بود. بالاترین درصد نوارهای چندشکل متعلق به جایگاه هایF7, F8 و F10 و پایین ترین مقدار آن مربوط به آغازگر F9 بود. بالاترین مقدار محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) متعلق به آغازگرهای F10 و F5 و کمترین مقدار آن متعلق به آغازگر F7 بود. تجزیه خوشه ای این ارقام را به چهار گروه تقسیم کرد: ارقام قدس، امید و آتاک در گروه مقاوم و سایر ارقام در گروه حساس و بسیار حساس قرار گرفتند. چندشکلی بالای به دست آمده در این تحقیق می تواند به کارایی بالای نشانگر ISSR در ارزیابی تنوع ژنتیکی ارقام گندم از نظر مقاومت در برابر بیماری های مختلف نسبت داده شود.

بتاگلوکان هموپلیمر خطی از واحد های دی گلوکز است که با پیوندهای بتاگلیکوزیدی به یکدیگر متصل شده اند. این ترکیب یکی از اجزاء اصلی تشکیل دهنده غلاتی مانند جو، یولاف و گندم است. آنزیم های بتاگلوکاناز این پلیمر را با شکستن اتصالات بتاگلیکوزیدی، به اجزاء سازنده آن تجزیه می کنند. هدف از این مطالعه بیان ژن لیکیناز در باکتری و تولید آنزیم نو ترکیب به عنوان مکمل غذایی برای طیور است. این امر امکان جایگزینی جو بجای ذرت در جیره غذایی طیور را فراهم می سازد. در این تحقیق ژن کدکننده آنزیم بتا1و3 – 1و4گلوکاناز باکتری گرمادوست Clostridium thermocellum در وکتور بیانی pET22b(+) و باکتری E. Coli سویه BL21 کلون گردید. بیان ژن آنزیم بتاگلوکاناز در باکتری بیانیBL21 پس از القای بیان توسط (IPTG 0. 1 mM) بااستفاده از تکنیک SDS-PAGE مورد تایید گرفت. همچنین به منظور سنجش میزان فعالیت آنزیمی پروتیین نوترکیب از تست کاهش قند و بررسی میزان هضم گلوکان جو استفاده گردید. جهت تایید شرایط بهینه به منظور تولید پروتیین نوترکیب، تیمار های مختلف دما، زمان و pH بر محیط رشد باکتری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای بهینه فعالیت آنزیم 55 درجه سانتی گراد است و حداکثر فعالیت آنزیمی در مدت زمان4 ساعت پس از القا و pH=8 بدست آمد. استفاده از جو درجیره غذایی طیور معمولا مقرون به صرفه است. اما وجود مقادیر قابل توجهی از بتاگلوکان ها درجو به کارگیری این دانه را با مشکل مواجه ساخته است. تولید و تایید اثر این آنزیم بر هضم گلوکان جو استفاده آن را در تهیه ی غذای طیور ممکن می سازد.

متحمل سازی گیاهان زراعی نسبت به علف کش گلایفوسیت از طریق دست ورزی های ژنتیکی یکی از کاراترین روش های موجود در مدیریت علف های هرز محسوب می شود. راه حل مطلوب برای توسعه گیاهان متحمل در سطح تجاری، به کارگیری ژن های عامل آنزیم های تجزیه کننده گلایفوسیت نظیر گلایفوسیت اکسیدورداکتاز در کنار EPSPS مقاوم به گلیفوسیت می باشد. ژن گلایفوسیت اکسیدورداکتاز اولین بار از باکتری Ochrobactrum antrophi سویه LBAA جدا گردیده که آنزیم آن، علف کش گلایفوسیت را به آمینومتیل فسفونیک اسید و گلی اکسالات تبدیل می کند. در تحقیق حاضر، برای مطالعه کارایی گلایفوسیت اکسیدورداکتاز، توالی ژن آن سنتز و در ناقل بیانی pET28a همسانه سازی گردید. پس از انتقال به باکتری اشرشیاکلی، بیان پروتیین هدف با روش SDS-PAGE مورد تایید قرار گرفت. آزمایشات بهینه سازی بیان ژن در باکتری نشان داد که شرایط بهینه شامل دمای 37 درجه سانتیگراد برای کشت، 4 ساعت پس از القا با IPTG یک میلی مولار در OD600=0. 6 می باشد. در مرحله بعد، به منظور انجام آزمون زیستی باکتری های تراریخت، حد آستانه تحمل باکتری های شاهد در محیط حداقل فاقد فسفات با غلظت های مختلف گلایفوسیت انجام و با باکتری های نوترکیب مقایسه گردید. نتایج نشان داد که باکتری های شاهد غلظت بیشتر از 5/0 میلی مولار گلایفوسیت را نمی توانند تحمل کنند؛ در صورتی که باکتری های نوترکیب تا غلظت 1 میلی مولار زنده می مانند. این نتایج با انجام روش شمارش کلونی و پس از سه تکرار تایید گردید. بنابراین ژن گلایفوسیت اکسیدورداکتاز می تواند کاندید مناسبی در کنار سایر ژن های عامل مقاومت به گلایفوسیت جهت دست ورزی ژنتیکی گیاهان استراتژیک با هدف بدست آوردن سطوح بالاتر و پایدارتر مقاومت به این علف کش باشد.

بومادران هزار برگ (Achillea millefolium subsp. millefolium) گیاهی خودگشن از خانواده گل ستاره ای ها است که انواع متعددی ازمتابولیت های ثانویه گیاهی از جمله ترپنوییدها و فنیل پروپانوییدها را تولید می کند. در این مطالعه الگوی بیان ژن های مهم دخیل در بیوسنتز ترپن ها و فنیل پروپانویید ها بررسی شد تا درک صحیحی از مکانیسم بیوسنتز آنها به دست بیاید. ژن های کدکننده 1-دی اکسی دی زایلوز-5-فسفات ردوکتوایزومراز (DXR) و ژرانیل دای فسفات سنتاز (GPPS) از ژن های مهم در بیوسنتز مونوترپن ها در مسیر 2-C-متیل اریتریتول4-فسفات (MEP) و ژن های فنیل آلانین آمونیا لیاز (PAL) و چالکون سنتاز (CHS) از ژن های مهم در بیوسنتز فنیل پروپانوییدها می باشد. در این تحقیق میزان بیان این ژن ها در مراحل مختلف نموی و تحت تیمار متیل جاسمونات در بافت های برگ و گل بررسی شدند. نتایج به دست آمده نشان دهنده بیان بیشتر این ژن ها در بافت گل و در گیاهان تیمار شده با متیل جاسمونات می باشد. همچنین میزان بیان این ژن ها با شدت های متفاوت تحت تاثیر مرحله نموی برگ قرار گرفتند.

جنس Cucurbita از خانواده کدوییان (Cucurbitacea) می باشد. این گیاهان، مورد حمله طیف وسیعی از عوامل بیماری زا قرار می گیرند. در حال حاضر تدبیر کارآمد برای کنترل بسیاری از بیماری های کدوییان، استفاده از گیاهان مقاوم می باشد. در این مطالعه قلمرو NBS کد شونده با ژن های مقاومت در ارقام طالبی بومی ایران بررسی شد. به این منظور بذور ارقام مختلف طالبی ایرانی تهیه و در گلخانه کشت داده شدند. استخراج DNA به روش CTAB از برگ ارقام مختلف انجام شد. آغازگرهای دجنره از ناحیه حفاظت شده ژنهای آنالوگ مقاومت طراحی شدند و تکثیر این ژنها از روی DNA به روش PCR انجام شد. نتایج این بررسی منجر به جداسازی یک ژن آنالوگ مقاومت به ویروس موزاییک گوجه فرنگی (ToMV) از طالبی رقم TN-92-99 شد که در پلاسمید pGEM-T همسانه سازی و توالی یابی شد. آنالیز بلاست نشان داد که توالی NBS در طالبی ایرانی %92 با ژن مقاومت به ویروس موزاییک گوجه فرنگی در هندوانه شباهت دارد. ترسیم درخت فیلوژنی دو گروه اصلی و هفت زیر گروه را ایجاد کرد. بررسی ساختار دوم پروتیین آنالوگ ژن مقاومت به ToMV با استفاده از PSIpred نشان داد که این پروتیین فقط از مارپیچ α تشکیل شده است. این اولین مطالعه در رابطه باکلون، بیان و تعیین فعالیت آنزیمی ژن مقاومت به ویروس موزاییک گوجه فرنگی در طالبی بومی رقم TN-92-99 است. تظاهر این ژن می تواند نقش مهمی در مقاومت به بیماریهای ویروسی از جمله بیماری موازییک گوجه فرنگی در کدوییان داشته باشد که از آن در برنامه های اصلاحی می توان استفاده نمود.

ایران به عنوان سومین تولید کننده بادام در جهان محسوب می شودو بیش از 30 گونه، زیر گونه ویا اکوتیپ پرونوس وجود دارد. در میان گونه های بادام وحشی، گونه اسکوپاریا به عنوان پایه برای ارقام بادام در غرب کشور استفاده می شود. این گونه ذخیره ژنی با خصوصصیات با ارزش برای زادآوری و اصلاح ارقام بادام فراهم می کند. تحقیق حاضر تنوع ژنتیکی سه جمعیت پرونوس اسکوپاریا با استفاده از نشانگرهای ISSR می پردازد. در این تحقیق سعی کرده ایم به بررسی واگرایی ژنتیکی در مقابله تبادل ژنی این جمعیت ها بپردازیم. نشانگرهای مولکولی توانستند 50% پلی مورفیسم میان 38 درخت بادام وحشی مورد مطالعه را نشان دهند. بالاترین تنوع ژنتیکی، اندیس شانون و درصد پلی مورفیسم مربوط به درختان جمعیت دیهوک (یزد) بود. در تجزیه خوشه ایی، درختان جمعیت دیهوک با فاصله از درختان دو جمعیت دیگر قرار گرفت. در حالیکه تبادل ژنتیکی بین دو جمعیت رشم-معلم (سمنان) و فسا (فارس) مشاهده گردید. آنالیز واریانس مولکولی تفاوت ژنتیکی معنی داری بین جمعیت های مورد مطالعه نشان داد. ازمون مانتل ارتباط معنی داری بین فاصله ژنتیکی و فاصله جغرافیایی نشان نداد. این امر ممکن است به علت تبادل ژنی بین جمعیت های بادام وحشی مورد مطالعه باشد که با درختچه شبکه ایی و انالیز ساختار ژنتیکی نیز نشان داده شده است.

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs) از آلاینده های آلی می باشند که عمدتا در نتیجه احتراق ناقص ترکیبات آلی آزاد می شوند. این آلاینده ها در غلظت های بالا در خاک های بعضی مناطق جهان یافت می شوند و اثرات زیان بار بر موجودات زنده مختلف از جمله گیاهان دارند. در این آزمایش گیاهان گندم در محیط هیدروپونیک تحت تیمار غلظت های مختلف پیرن و فنانترن کشت داده شدند و پس از تعیین غلظت های موثر این ترکیبات، تاثیر آنها بر برخی شاخص های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. فنانترن باعث کاهش معنی دار رنگیزه های فتوسنتزی و تمامیت غشاء سلولی، افزایش مالون دی آلدیید، افزایش پراکسید هیدروژن در ریشه و کاهش پراکسید هیدروژن در اندام های هوایی گردید، در حالیکه پیرن تاثیر معنی داری بر این شاخص ها نداشت. در اندام های هوایی فنانترن باعث کاهش معنی دار فعالیت آنزیم های کاتالاز (CAT)، آسکوربات پراکسیداز (APX)، سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و پراکسیداز (POX) گردید، در حالیکه پیرن تنها باعث کاهش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز شد. در ریشه هر دو آلاینده باعث کاهش فعالیت آنزیم های APX، SOD و POX و افزایش فعالیت CAT گردیدند که البته تاثیر فنانترن بیشتر از پیرن بود. طبق این بررسی این دو ترکیب به خصوص فنانترن از طریق اختلال در عملکرد ریشه و کاهش فعالیت آنزیم های پاداکساینده باعث ایجاد تنش اکساینده و در نتیجه کاهش رنگیزه های فتوسنتزی، تمامیت غشاء و نهایتا کاهش رشد گیاه می شوند.

تنش خشکی موجب وارد شدن آسیب اکسیداتیو به ماکروملکولهای سلولی نظیر پروتیینها، چربی ها و اسیدهای نوکلییک می گردد. ترکیبات آسکوربات و اسید سالیسیلیک با داشتن خواص ضد اکسیداتیو می توانند باعث کاهش خسارات ناشی از تنش وارده به گیاه شوند. در تحقیق حاضر تغییر فعالیت آنزیم های کاتالاز و پراکسیداز و مقدار فلاونوییدها در شرایط تنش خشکی در گیاه بامیه مورد بررسی قرار گرفت. تنش خشکی سبب افزایش میزان فلاونوییدها و فعالیت آنزیم پراکسیداز نسبت به گیاهان شاهد شد و تیمار با آسکوربات و سالیسیلیک اسید و ترکیب توام این دو ماده سبب کاهش میزان فلاونوییدها و فعالیت پراکسیداز گردید. فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط تنش خشکی کاهش یافت و تیمار با آسکوربات و سالیسیلیک اسید، فعالیت آنزیم کاتالاز را افزایش داد. بر اساس نتایج حاصله به نظر می رسد ترکیب آسکوربات و اسید سالیسیلیک باعث تنظیم میزان فلاونوییدها وفعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان نظیر کاتالاز و پراکسیداز در جهت کاهش تنش اکسیداتیو حاصل از خشکی شده اند لذا استفاده از این ترکیبات در شرایط تنش خشکی توصیه می شود.