بیوتکنولوژی و تنش های محیطی
مریم لطفی سرابی؛ رضا فتوت؛ احسان محسنی فرد
چکیده
عملکرد گندم نان (Triticum aestivum L.)، تحت تنش‌های محیطی و همچنین با کاهش دما به‌شدت کاهش می‌یابد. از سازوکارهای منجر به سازگاری غلات پاییزه به شرایط محیطی، بهاره‌سازی است که طی آن، گیاه پس از گذراندن یک دوره سرمای طولانی‌مدت، قادر به گلدهی و یا تسریع فرآیند گلدهی می‌شود که سازوکارهای مولکولی مربوط به آن همچنان تا حد زیادی ناشناخته هستند. ...
بیشتر
عملکرد گندم نان (Triticum aestivum L.)، تحت تنش‌های محیطی و همچنین با کاهش دما به‌شدت کاهش می‌یابد. از سازوکارهای منجر به سازگاری غلات پاییزه به شرایط محیطی، بهاره‌سازی است که طی آن، گیاه پس از گذراندن یک دوره سرمای طولانی‌مدت، قادر به گلدهی و یا تسریع فرآیند گلدهی می‌شود که سازوکارهای مولکولی مربوط به آن همچنان تا حد زیادی ناشناخته هستند. آزمایشی در قالب فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی در سه تکرار و دو فاکتور شامل دو رقم نورستار و باز و تعداد روزهای بهاره‌سازی 14 و 21 روز در دمای 4 درجه سانتیگراد همراه با گیاهان شاهد انجام شد. تغییرات بیان ژنهای NAC، ERF و TCP مرتبط با بهاره‌سازی با استفاده از روش Real-Time PCR موردبررسی قرار گرفت. همچنین برای درک بهتر پاسخ ژنها به سرما، پروموتور این سه ژن مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. بیان هر سه ژن تحت تیمار بهاره‌سازی رفتار کاهشی نشان داده و فقط بیان ژن TCP تحت 14 روز تیمار بهاره‌سازی در رقم نورستار و نیز ژن NAC تحت 21 روز تیمار در رقم باز افزایش بیان را نشان دادند. به‌طورکلی با افزایش تعداد روزهای بهاره‌سازی میزان بیان ژنها کاهش یافت. همچنین با تجزیه‌وتحلیل پروموتورهای ژنهای موردمطالعه، 28 نوع عنصر تنظیمی شناسایی شد که تعداد زیادی از آن‌ها محل اتصال فاکتورهای رونویسی پاسخ‌دهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی هستند. علی‌رغم تشابه الگوی تغییرات بیانی هر سه ژن در دو رقم موردبررسی، شدت تغییرات در دو رقم یکسان نبوده که میتواند ناشی از عکس‌العمل متفاوت به تنش سرمایی باشد. نتایج نشان‌دهنده پیچیده بودن تنظیم بیان ژنها در بهاره‌سازی گندم بوده که تعدد محل اتصال فاکتورهای رونویسی پاسخ‌دهنده به تنش‌ها در ناحیه پروموتوری این ژنها می‌توانند توجیهی بر پیچیدگی تنظیم بیان آن‌ها در طول دوره بهاره‌سازی و پاسخ به تنش سرمایی باشند.
تنش خشکی
سید امیررضا طاهائی؛ محمد نصری؛ علی سلیمانی؛ فرشاد قوشچی؛ میثم اویسی
چکیده
ابداع و استفاده از روش‌هایی که موجب افزایش مقاومت محصول در شرایط تنش خشکی می‌گردد، حائز اهمیت فراوان است. به‌منظور بررسی اثر محلول‌پاشی تنظیم‌کننده‌های رشد و اسیدآمینه پرولین بر عملکرد و اجزاء عملکرد و بیان ژن Rab-17 (از گروه2 LEA)، در ذرت سینگلکراس 704، آزمایشی به‌صورت اسپلیت‌پلات در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در ...
بیشتر
ابداع و استفاده از روش‌هایی که موجب افزایش مقاومت محصول در شرایط تنش خشکی می‌گردد، حائز اهمیت فراوان است. به‌منظور بررسی اثر محلول‌پاشی تنظیم‌کننده‌های رشد و اسیدآمینه پرولین بر عملکرد و اجزاء عملکرد و بیان ژن Rab-17 (از گروه2 LEA)، در ذرت سینگلکراس 704، آزمایشی به‌صورت اسپلیت‌پلات در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال‌های 1394 و 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان (اصفهان) اجرا گردید. سه تیمار آبیاری پس از 70 (شاهد)، 90 و 100 میلی‌متر تبخیر از سطح تشت تبخیر استاندارد کلاس A به‌عنوان عامل اصلی و محلول‌پاشی 5 تیمار بنزیل آدنین (BA6) جیبرلیک اسید (GA(3+7، پرولین، (BA6+GA(3+7+ پرولین و محلول‌پاشی آب خالص به‌عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شدند. عملکرد علوفه و بلال، میزان پرولین، شاخص سطح برگ، محتوای رطوبت نسبی و میزان بیان ژن Rab-17 به‌عنوان یک ژن القا شونده در شرایط تنش خشکی بررسی گردید. بر اساس نتایج تجزیه واریانس مرکب، اثر تنش خشکی و محلول‌پاشی بر عملکرد علوفه و بلال، میزان پرولین و شاخص سطح برگ معنی‌دار بود. همچنین اثر تنش خشکی بر محتوای رطوبت نسبی و بیان ژن Rab-17 در سطح احتمال 1% معنی‌دار گردید. بر طبق نتایج مقایسه میانگین، تنش خشکی موجب کاهش عملکرد علوفه و بلال، شاخص سطح برگ و محتوای رطوبت نسبی و افزایش پرولین گردید. بیشترین عملکرد علوفه مربوط به شرایط تیمار شاهد بود که با تنش ملایم و شدید تفاوت معنی‌دار داشت. تیمارهای تنظیم‌کننده‌های رشد و پرولین در شرایط تنش خشکی موجب کاهش اثرات نامطلوب تنش بر عملکرد علوفه و بلال، شاخص سطح برگ و محتوای رطوبت نسبی گردیدند طبق نتایج حاصل از این پژوهش محلول‌پاشی اسیدآمینه پرولین و تنظیم‌کننده‌های رشد می‌توانند از طریق بهبود پاسخ‌های فیزیولوژیکی و ژنتیک گیاه موجب بهبود رشد و محصول ذرت در شرایط تنش خشکی شوند.
الهه اکبری؛ رضا درویش زاده؛ بابک عبدالهی مندولکانی؛ سینا بشارت
چکیده
به‌منظور بررسی تأثیر تنش خشکی بر بیان عوامل رونویسی AP2-Domain، HD-ZIP، WRKY و MYB در آفتابگردان روغنی، دو لاین با واکنش متفاوت انتخاب و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار در گلخانه در سال زراعی 1395-1396 کشت شدند. گیاهان تا مرحله 8 برگی از لحاظ وضعیت آبی در 100 درصد ظرفیت زراعی نگهداری شدند. بعد از این مرحله تعدادی از گلدان‌ها در همان ظرفیت زراعی نگهداری ...
بیشتر
به‌منظور بررسی تأثیر تنش خشکی بر بیان عوامل رونویسی AP2-Domain، HD-ZIP، WRKY و MYB در آفتابگردان روغنی، دو لاین با واکنش متفاوت انتخاب و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار در گلخانه در سال زراعی 1395-1396 کشت شدند. گیاهان تا مرحله 8 برگی از لحاظ وضعیت آبی در 100 درصد ظرفیت زراعی نگهداری شدند. بعد از این مرحله تعدادی از گلدان‌ها در همان ظرفیت زراعی نگهداری شدند، اما به بقیه تنش خشکی 80، 60 و 40 درصد ظرفیت زراعی اعمال شد. نمونه برداری از گیاهان یک و سه هفته بعد از اعمال تنش انجام گرفت. مطالعه بیان ژنهای مذکور با استفاده از تکنیک واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی انجام شد. مقایسات میانگین بیان عوامل رونویسی AP2-Domain، WRKY و MYB در دو لاین ENSAT254 (متحمل) و LC1064C(حساس) نشان داد که بیان ژنها یک هفته بعد از اعمال تنش در شدتْ تنش‌های مختلف محسوس نبوده اما در هفته سوم بعد از اعمال تنش در شدت تنش 40 درصد میزان بیان ژنها خصوصا در لاین ENSAT254 افزایش یافته است. در رابطه با عامل رونویسی HD-ZIP میزان بیان یک هفته بعد از اعمال تنش در شدت تنش 40 درصد در لاین ENSAT254خیلی بیشتر از لاین LC1064C بود. میزان بیان در هفته سوم بعد از اعمال تنش در هر دو لاین در شدت تنش 40 درصد افزایش یافت، هر چند افزایش بیان در لاین LC1064C اندکی بیشتر بود. بنابراین، به نظر می‌رسد بیان زود هنگام عامل رونویسی HD-ZIP در افزایش مقاومت ژنوتیپ به تنش خشکی دخیل باشد. یافته های این تحقیق میتواند در برنامه‌های اصلاحی آفتابگردان برای تولید و توسعه ارقام متحمل به تنش خشکی مفید و فایده واقع شود.
حسین احمدی؛ علیرضا عباسی؛ علیرضا طالعی؛ ولی اله محمدی
چکیده
تنش شوری یکی از مهمترین تنش‌های غیرزیستی می‌باشد که عملکرد کلزا را تحت تاثیر قرار می-دهد. به منظور مطالعه برخی از پاسخ های فیزیولوژیکی کلزا و تغییرات بیان ژن BnaCDPK14 در شرایط تنش شوری، دو رقم متحمل (Slm046 و زرفام) و دو رقم حساس (اکاپی و ساریگل) در اتاقک رشد کشت شدند و تنش شوری از طریق آبیاری با آب حاوی 100 و 200 میلی‌مولار نمک (NaCl) اعمال شد. محتوای ...
بیشتر
تنش شوری یکی از مهمترین تنش‌های غیرزیستی می‌باشد که عملکرد کلزا را تحت تاثیر قرار می-دهد. به منظور مطالعه برخی از پاسخ های فیزیولوژیکی کلزا و تغییرات بیان ژن BnaCDPK14 در شرایط تنش شوری، دو رقم متحمل (Slm046 و زرفام) و دو رقم حساس (اکاپی و ساریگل) در اتاقک رشد کشت شدند و تنش شوری از طریق آبیاری با آب حاوی 100 و 200 میلی‌مولار نمک (NaCl) اعمال شد. محتوای نسبی آب برگ، نشت یونی، آنزیم گایاکول پراکسیداز، آنزیم کاتالاز و بیان ژن پروتئین کیناز وابسته به کلسیم 14 کلزا اندازه‌گیری شدند. در شرایط شوری بالاتر (200 میلی مولار نمک کلرید سدیم) محتوای نسبی آب کاهش و نشت یونی افزایش یافت. فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز، آنزیم کاتالاز و بیان ژن BnaCDPK14 نیز تحت تنش افزایش یافت که مقدار این افزایش در ارقام متحمل بیشتر از ارقام حساس بود. همبستگی بالای منفی بین صفات محتوای نسبی آب برگ و نشت یونی مشاهده شد. همبستگی بالا مثبت بین صفات گایاکول پراکسیداز، آنزیم کاتالاز و بیان ژن BnaCDPK14 وجود داشت که نشان می دهد با افزایش گونه‌های فعال اکسیژن، گیاه برای مقابله با آن سیستم آنتی اکسیدان خود را بکار میگیرد.
سیدحمیدرضا هاشمی؛ حمیدرضا قربانی
چکیده
DEVILها پپتیدهای کوچکی هستند که نقش مهمی در رشد و نمو گیاهان داشته و در کنترل پاسخ‌های گیاه نسبت به تغییرات محیطی حاصل از تنش‌ها مؤثر می‌باشند. در این تحقیق به بررسی تغییرات بیان چهار ژن AlDVL1، AlDVL2، AlDVL3 و AlDVL6 به همراه ژنهای مرجع اختصاصی بافت برگ شامل AlGTF و AlU2SnRNp و ژنهای مرجع اختصاصی برای بافت ریشه شامل AlPRS3 و AlEF1a در گیاه شورزی آلوروپوس ...
بیشتر
DEVILها پپتیدهای کوچکی هستند که نقش مهمی در رشد و نمو گیاهان داشته و در کنترل پاسخ‌های گیاه نسبت به تغییرات محیطی حاصل از تنش‌ها مؤثر می‌باشند. در این تحقیق به بررسی تغییرات بیان چهار ژن AlDVL1، AlDVL2، AlDVL3 و AlDVL6 به همراه ژنهای مرجع اختصاصی بافت برگ شامل AlGTF و AlU2SnRNp و ژنهای مرجع اختصاصی برای بافت ریشه شامل AlPRS3 و AlEF1a در گیاه شورزی آلوروپوس لیتورالیس پرداخته شد. گیاهان تحت تنش شوری 600 میلی‌مولار کلریدسدیم و در پنج دوره زمانی صفر (کنترل)، 3، 6، 48 ساعت و یک هفته قرار گرفتند. نتایج تحقیق نشان داد که الگوی بیانی ژنهای AlDVL در اندام ریشه و برگ به شکل معنی‌داری تحت‌تأثیر تنش شوری قرار گرفته که این افزایش بیان در تمامی ژنها به جز ژن AlDVL6، در اندام ریشه بیشتر از برگ گیاه بود. در بین ژنهای مورد مطالعه، بیشترین افزایش بیان برای ژن AlDVL2 در بافت برگ در زمان 48 ساعت (12.12) و در اندام ریشه در زمان یک هفته (14.83) مشاهده شد. همچنین، الگوی رفتاری ژنها در بافت‌های ریشه و برگ در حالت افزایش و یا کاهش بیان نسبت به یکدیگر تفاوت داشته و وابسته به بافت بود. بررسی همبستگی بیان ژنها بیانگر تغییرات الگوی رفتاری بیان ژنها در بافت‌های مختلف بود به‌طوری‌که همبستگی بیان ژن AlDVL6 و AlDVL3 در بافت برگ و ریشه به‌صورت منفی و معنی‌دار (0.6-) بود که نشان‌دهنده ارتباط معکوس بیان ژن در این دو بافت بوده است. با توجه به ماهیت گیاهان شورزی در تحمل شوری محیط و نیز تغییر بیان ژنهای مورد مطالعه پس از اعمال تنش شوری، می‌توان به نقش احتمالی این ژنها در افزایش قدرت تحمل گیاه اشاره نمود.
الهام یونسی ملردی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ علی پاکدین پاریزی
چکیده
در این مطالعه، فعالیت آنتیاکسیدانی و تغییرات بیان ژنهای مرتبط با شبکه پیامرسان و تنظیمی پاسخ‌دهنده به تنش شوری شامل G-types-LecRLK، CIPK20، HSFA1a و C3H-ZF در برگهای گیاه هالوفیت Aeluropus littoralis تحت تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت. قلمه های گیاهی در شرایط هیدروپونیک کشت و پس از یک ماه تحت تیمارهای کنترل (محلول هوگلند بدون افزودن کلریدسدیم)، ...
بیشتر
در این مطالعه، فعالیت آنتیاکسیدانی و تغییرات بیان ژنهای مرتبط با شبکه پیامرسان و تنظیمی پاسخ‌دهنده به تنش شوری شامل G-types-LecRLK، CIPK20، HSFA1a و C3H-ZF در برگهای گیاه هالوفیت Aeluropus littoralis تحت تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت. قلمه های گیاهی در شرایط هیدروپونیک کشت و پس از یک ماه تحت تیمارهای کنترل (محلول هوگلند بدون افزودن کلریدسدیم)، 200 و 400 میلی مولار نمک کلریدسدیم قرار گرفتند. پس از 72 ساعت تیمار، نمونه های برگی از گلدان ها جمع آوری شد و محتوای پراکسیدهیدروژن و فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز اندازه گیری و تغییرات بیان ژن های ذکرشده با استفاده از روش qRT-PCR ارزیابی شد. نتایج نشان داد که فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در هر دو غلظت 200 و 400 میلی مولار به‌طور معنی داری افزایش یافت (0.05>P). بیان ژن LecRLK تغییر چندانی را نسبت به شاهد نشان نداد و بیان ژن CIPK20 به ترتیب 7 و 16 برابر نسبت به شاهد در هر دو تیمار 200 و 400 میلی مولار کلریدسدیم کاهش یافت. بیان ژن HSFA1a با مقدار نمک رابطه مثبت داشت (0.05>P) و با افزایش غلظت نمک افزایش چشمگیری نشان داد. بیان ژن C3H-ZF به‌طور معنی داری در هر دو تیمار 200 و 400 میلی مولار نسبت به شاهد کاهش یافت (0.05>P). نتایج نشان داد که الگوی بیان ژنهای موردمطالعه تحت شرایط تنش شوری میتواند به نقش هر ژن، غلظت نمک و مدت‌زمان تنش مربوط باشد.
اختر ایوبی؛ فاطمه رحمانی
چکیده
مقدمه گیاهان پیوسته در معرض مجموعه‌ای از عوامل محیطی تنش‌زا قرار می‌گیرند که این عوامل تنش‌زا بسیاری از جنبه‌های ژنتیک و زیست مولکولی گیاه را تحت تاثیر خود قرار می‌دهند. در این بین شوری (NaCl ,CaCl2)، خشکی از مهمترین عوامل تنش‌زای محیطی به حساب می‌آیند. برای مقابله با این شرایط، گیاه باید قادر به درک، پاسخ‌دهی و سازگاری نسبت به این ...
بیشتر
مقدمه گیاهان پیوسته در معرض مجموعه‌ای از عوامل محیطی تنش‌زا قرار می‌گیرند که این عوامل تنش‌زا بسیاری از جنبه‌های ژنتیک و زیست مولکولی گیاه را تحت تاثیر خود قرار می‌دهند. در این بین شوری (NaCl ,CaCl2)، خشکی از مهمترین عوامل تنش‌زای محیطی به حساب می‌آیند. برای مقابله با این شرایط، گیاه باید قادر به درک، پاسخ‌دهی و سازگاری نسبت به این تغییرات محیطی باشد. مسیر signal transduction و ژنهای مربوط به آن نقش مهمی در پاسخ به محرک‌های محیطی در گیاهان ایفا می‌کنند. تنش خشکی دامنه‌ای از پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در گیاهان القاء می‌کند. این پاسخ‌ها شامل بسته شدن روزنه‌ها، مهار رشد سلول، فتوسنتز و فعالیت تنفسی (Bartels and Sunkars, 2005). از طرفی شوری باعث کاهش میزان کلسیم و پتاسیم و افزایش سطح سدیم و کلر می‌شود. علاوه بر تمام این‌ها, تنش شوری تجمع گونه اکسیژن فعال (ROS) را باعث می‌شود که میتواند برای غشای لیپیدی، پروتئین‌ها و اسید‌های نوکلوئیک صدمه‌زننده باشد(Bartels and Sunkars, 2005). برگ‌ها ارگان‌های کلیدی برای تبخیر و فتوسنتز هستند و یک نقش حیاتی در رشد گیاهان ایفا می‌کنند. AQPها پروتئین‌های سرتاسری اصلی هستند که حرکت آب ،CO2 و دیگر مواد محلول کوچک را از طریق غشای زیستی تسهیل می‌کنند. بیان آکوآپورین های غشای پلاسمائی (PIP ها،پروتئین اصلی غشای پلاسمائی) در بخش های هوائی گونه‌های گیاهی مختلفی گزارش شده است(Maurel et al., 2002). طی مطالعات مولکولی در این پژوهش، بیان 2 ژن ZmPIP شامل ZmPIP1,2 و ZmPIP1,5 در برگ ذرت با استفاده از روش بیان ژن، مورد بررسی قرار گرفتند. مواد و روش ها بذرها در خاکی با نسبت معین از پرلیت و ماسه، در فیتتوترون در دمای 22 درجه سانتیگراد و رطوبت 70%، نسبت طول روز به طول شب 8:16 با شرایط کشت یکسان برای همه گیاهان، کاشته شد. پس از گذشت 21 روز از کشت، تیمار گیاهان آغاز گردید. تیمار بطور کوتاه مدت (4 روزه) و بلند مدت (8 روزه) برای سه تنش، شوری NaCl(200mM) ، CaCl2(40mM) و خشکیPEG6000(10%) اعمال شد. RNA کل به روش تریزول از نمونه‌ها استخراج و کیفیت RNA از طریق اسپکتروفتومتری و الکتروفورز ژل آگارز تعیین شد. cDNA با استفاده از RNA استخراج شده و کیت cDNA (Fermentas) طبق دستورالعمل شرکت سازنده ساخته شد و سپس RT-PCR تحت شرایط شخص اعمال گردید. ژن GAPDH به عنوان ژن رفرنس داخلی استفاده شد. محصولات RT-PCR روی ژل آگارز 5/1درصد حاوی اتیدیوم بروماید 5/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر جداسازی و با استفاده از سیستم Gel Logic 212 Pro Carestream, USA عکس‌برداری شدند. شدت (intensity) باندها با استفاده از نرم افزار Image J اندازه‌گیری و نمودارها با استفاده از excel 2007 رسم شد. آنالیز آماری با نرم افزار SPSS انجام شد. نتایج طبق نتایج به‌دست آمده از آنالیز نیمه کمی RT-PCR میزان بیان ژنهای ZmPIP1,5 ,ZmPIP1,2 در برگ گیاهانی که تحت تنش های مختلف قرار گرفتند نسبت به برگ گیاهان شاهد الگوی بیان متفاوتی(کاهش یا افزایش) از خود نشان می‌دهند. نتایج ما نشان داد که ژنهای خانواده ZmPIP برای دریافت موثر تغییرات محیطی ضرورت دارد. نتیجه گیری در این پژوهش، مشاهده شد با اعمال تنش روی گیاه الگوی بیان ژن در خانواده ZmPIP تغییر کرد، در بین تنش‌های اعمال شده با توجه به آنالیز RT-PCR و بررسی میزان بیان نسبی ژنها، تنش CaCl2(40mM)، و به‌خصوص خشکی PEG(10%) دارای اثرات مشخصی در تغییر الگوی بیان ژنهای بررسی شده داشتند که نشان‌دهنده اثرگذاری این تیمارها بر بیان آن ژنها است. به‌طور کلی افزایش یا کاهش میزان بیان ژن نشان‌دهنده درک تنش توسط گیاه و پاسخ به آن می‌باشد. جالب توجه اینکه حتی الگوی بیان ژن تحت تیمار کوتاه مدت و بلندمدت برای برخی ژنها متفاوت مشاهده شد، این مسئله بیانگر تغییر روند ملکولی در گیاه طی مدت زمان‌‌های متفاوت اعمال تنش بر آن، در پاسخ به تنش هاست.
