مادههـاي مسيـر فنيل پروپانوئيد دارد. القا يا مهندسي اين مسير مي تواند در اصلاح و بهبود سامانه بيوسنتز ايزوفلاوون در گياهان ميزبان مهم باشد.
ژنهاي تنظيم كننده، توليد فلاوونوئيدها و آنتوسيانينها يك روش براي مهندسي بيان ژنهاي يك مسير بيوشيميايي استفاده از عوامل رونويسي خاصي است كه ژنهاي مسيرهاي بيوشيميايي متعددي را كنترل ميكنند (99). در دانه ذرت توليد آنتوسيانين توسط تركيبي از دو عامل رونويسي R و C1 تنظيم ميشود (77). القاي مسير توليد فلاوونوئيد با افزايش بيان اين دو عامل رونويسي R و C1 در سلولهاي تمايزنيافته ذرت در محيط كشت صورت ميگيرد (78 و 88). در برنج افزايش بيان اين دو عامل رونويسي مربوط به گياه ذرت (24) در كنار يك ژن ديگر باعث فعال شدن مسير بيوسنتز آنتوسيانين و همچنين افزايش مقاومت گياه برنج به قارچها ميشود. در آرابيداپسيس، يك عامل رونويسي از نوع MYB به نام PAP1 تشخيص داده شده است كه افزايش بيان آن باعث توليد رنگدانههاي بنفش پررنگ در زمان نمو گياه ميشود (53). اين مثالها نشان ميدهد كه مي توان با افزايش بيان يك يا چند عامل رونويسي (حتي با استفاده از ژنهاي بيگانه در گياه ميزبان)، بر اين سامانه قدرتمند تنظيمي ژنتيكي در هنگام نمو گياه، غلبه كرد.
2-5- برنج رنگي
توليد رنگ در اندامهاي مختلف يک گياه، نتيجه بر هم کنش رنگدانههاي مختلفي است که توسط گياه ايجاد ميشود. مهمترين رنگدانههايي که سبب ايجاد رنگ ميشوند. عبارتند از: پورفيرينها (Porphyrins)، کاروتنوئيدها (Carotenoids) و فلاوونوئيدها (Flavonoids). آنتوسيانينها گروهي از رنگدانههاي محلول در آب و متعلق به خانواده فلاونوئيدها هستند، وجود رنگدانههاي آنتوسيانين در برنج و ساير گياهان عامل اصلي توليد پايه ساقه ارغواني رنگ محسوب ميشود.
بين اندامهاي مختلف گياه برنج از نظر تشکيل رنگ و تراکم رنگيزههاي آنتوسيانين روابطي وجود دارد. زماني ژن آنتوسيانين در کلاله بيان ميشود که نوک دانه گياه نيز رنگي باشد، همچنين در گياهي با پهنک و پوشبرگ رنگي، نوک دانه و کلاله نيز رنگي خواهد بود. توليد رنگ ارغواني در زبانک و خوشه نيز مرتبط با توليد رنگ در پهنک و پوشبرگ گياه است. رنگ پايه ساقه در برنج رابطه مستقيم و قوي با تشکيل دانههاي رنگي در برنج دارد که در زير پوسته آنها به دليل تراکم متفاوت رنگيزه هاي آنتوسيانين در لايههاي مختلف پريکارپ، پوشش دانه و آلورون، رنگ هاي سرخ، ارغواني و سياه مشاهده ميشود.
برنجهايي که رنگ زير پوسته آنها، سرخ، ارغواني يا سياه بوده و حاوي مقادير زيادي از رسوبات رنگيزههاي آنتوسيانين در لايههاي مختلف پريکارپ، پوشش دانه، پايه گياه و آلورن ميباشند، به برنج هاي رنگي معروفند (55 و 44). محققان چيني اعتقاد دارند که برنج سرخ داراي مقادير زيادي از آهن و روي ميباشد، برنج ارغواني و سياه نيز از نظر عناصر کمياب گوناگون مانند: منگنز، کلسيم، موليبدن و ويتامينهاي C،B1 ، B6و B1 غني هستند (45 و 85). اين رنگ مربوط به برنجي است که فقط پوسته هاي اول آن يعني لما و پالئا جدا شده باشد. برنجهاي رنگي در ايران، به عنوان علف هرز ناميده ميشوند و مانند علفهاي هرز با آنها رفتار ميگردد. متأسفانه، اين نوع علفهاي هرز تا پيش از خوشهدهي قابل شناسايي نيستند. در جنوب شرقي و شرق چين، اغلب برنج سرخ، به زيرگونه هندي تعلق دارد. ارقام محلي سرخ در مقابل شرايط محيطي نامناسب مانند: خاکهاي نامرغوب و مناطق مرتفع، قابليت تحمل زيادي دارند. برنجهاي سرخ براي بهبود کيفيت خوراکي و پخت، در کارخانههاي شالي کوبي قابل تبديل به برنجهاي سفيد هستند. برنجهاي سرخ تبديل نشده به سفيد، خوش پخت نبوده و مصرف کننده آن را نميپسندد. ارقامي وجود دارند که تمام آندوسپرم دانه (درون دانه) آنها سرخ است و قابل تبديل به برنج سفيد نيست.
در سال 1993 در بانک ژن ملي گياهان زراعي چين 46000 رقم و در مرکز ذخاير توارثي مؤسسه بين المللي تحقيقات برنج 75000 رقم به ثبت رسيد. از ميان آن ها 583 رقم برنج سياه در جهان که از اين تعداد 359 رقم آن فقط در چين ثبت شد و بقيه آنها در سريلانکا ، اندونزي، هند، فيليپين و بنگلادش وجود داشت. اغلب اين برنجها داراي بافتي واکسي هستند (22).
2-6- نشانگرها در برنامههاي اصلاحي
2-6-1- تعريف نشانگر4
تفاوت بين توالي DNA کروموزومي هر موجود که از افراد به نتاج آنها منتقل ميشود، ميتواند بعنوان نشانه يا نشانگر ژنتيکي بکار گرفته شود. به طور کلي هر صفتي که بين افراد متفات باشد، ناشي از تفاوت موجود بين توالي DNA کروموزومهاي آنهاست. چند شکلي5 بودن و تفکيک پذيري از جمله شرايط لازم براي يک نشانگر ژنتيکي ميباشد (9). بنابراين، صفاتي مانند داشتن يا نداشتن ريشک و رنگ گلومل در دانـه برنـج که ميتوانند در بين دو والد در يک تلاقي متفاوت و به نتاج نيز منتقل شوند نشانگر ژنتيکي تلقي ميگردند (9).
2-6-2- انواع نشانگرها
2-6-2-1- نشانگرهاي موفولوژيکي6
صفات مورفولوژيکي که حاصل از جهشهاي قابل رؤيت در مورفولوژي سازواره7 بوده و عمدتاً توسط يک ژن کنترل ميشوند، به عنوان نشانگرهاي ژنتيکي مورداستفاده قرار ميگيرند. به همين منظور سيستم ارزيابي استاندارد (SES)8 در موسسه بين المللي تحقيقات برنج براي اندازهگيري اين صفات طراحي گرديد. اين نشانگرها عمدتأ متناظر با صفات کيفي هستنـد که بصورت عيني قابل رتبهبندي مي باشند. نشانگرهاي مورفولوژيکي غالباً تحت تاثير محيط قرار داشته، از سن سازواره متاثر ميشوند و گاهي براي مشاهده و ثبت آنها بايد منتظر ظهور آنها باقي ماند که در مورد گياهان چندساله، اين انتظار بسيار طولاني و مشکل خواهد بود. علاوه بر آن تعداد نشانگرهاي موفولوژيکي و چند شکلي آنها کم بوده و ضمن اينکه غالب ميباشند، اساس ژنتيکي بسياري از آنها هنوز مشخص نگرديده است (9). اين نشانگرها نمي توانند به ميزان کافي معيارهاي يک نشانگر ژنتيکي ايدهآل را تامين نمايند. فقدان دانش کافي براي کنترل ژنتيکي صفات فنوتيپي، تنوع ناکافي، زمان زياد براي رسيدن به مراحل رشدي مناسب، به همراه مشکلات ديگر، متخصصان اصلاح نباتات را به سمت نظامهاي نشانگري سريعتر و معتبرتر هدايت کرد.
2-6-2-2- نشانگرهاي سيتوژنتيکي9
تفاوت کروموزومي مشاهده شده در بسياري از موجودات ميتوانند به عنوان نشانگر به کار روند. تلوسنتريکها، ايزوکروموزومها، جابجاييها و الگوي نواربندي از جمله اين نشانگرها ميباشند (3). استفاده از اين نوع نشانگرها در گياهان به واسطه درجه پائين پليمورفيسم بسيار محدود ميباشد (9).
2-6-2-3- نشانگرهاي بيوشيميايي10
نشانگرهاي بيوشيميايي، پروتئينهايي هستند که در نتيجه بيان ژن به وجود ميآيند. اين قبيل نشانگر ها، نشانگرهاي مولکولي در سطح پروتئين (بيوشيميايي) ناميده ميشوند، که از آن جمله ميتوان به سيستم ايزوآنزيم (ايزوزايم)11 و آلوزايم12 اشاره نمود. اين پروتئينها از طريق الکتروفورز و رنگ آميزي، قابل جداسازي و تشخيص ميباشند. ايزوزايمها، فرمهاي مولکولي مختلف يک آنزيم با ماهيت پروتئيني هستند که واکنش يکساني را کاتاليز ميکنند (8). آلوزايمها نيز به همين شکل فراوردههاي آللهاي مختلف يک يا چند مکان ژني هستند (8). به دليل محدود بودن روشهاي رنگ آميزي پروتئينها در آيزوزايم، تعداد آيزوزايمهاي قابل ثبت و مشاهده که بتوان از آنها به عنوان نشانگر استفاده نمود، حتي به صد مورد هم نميرسد. عيب ديگر اين نشانگرها، محدوديت تنوع ژنتيکي قابل ثبت در آيزوزايمهاست (9). نشانگرهاي بيوشيميايي از اين نظر که مستقل از شرايط محيط رشد هستند، از نشانگرهاي مورفولوژيک برتر ميباشند. تنها مشکل ايزوزايمها در MAS اين است که بيشتر ارقام اصلاح شده تجاري داراي شکل واحدي هستند و آيزوزايمها نميتوانند مقادير بالايي از چندشکلي و همچنين چندشکلي موجود در ساختمان نخستين پروتئين (که سبب تغيير در عملکرد و بيان پروتئين مي گردد) را شناسايي نمايند. گذشته از اين، همه آنزيمها در تمام اندامها وجود ندارند يا در صورت وجود فعال نميباشند.
2-6-2-4- نشانگرهاي مولکولي
دستهاي از تفاوتهاي موجود در سطح مولکول DNA هيچ تظاهري ندارند، نه صفت خاصي را کنترل ميکنند و نه در توالي اسيدآمينه پروتئينها تاثيري بر جاي ميگذارند (8). اين گونه تفاوتها فقط از طريق تجزيه و تحليل مستقيم DNAقابل ثبت هستند و بنابراين به آنها نشانگرهاي مولکولي در سطح DNA اطلاق مي گردد (9). MAS يک نوع انتخاب ژنوتيپي است که تحت تاثير اثر متقابل ژن ها، فاکتورهاي محيطي، پليوتروپي و امثال اينها قرار نميگيرد. MAS کارايي انتخاب را افزايش مي دهد، همچنين امکان شناسايي هموزيگوتها از هتروزيگوتها، انتخاب همزمان براي چندين صفت در يک زمان و مديريت واحد ژنهاي مفيد را فراهم ميآورد (28). نشانگرهاي مولکولي از کارايي بهتري در MAS برخوردارند زيرا تشخيص و شناسايي آنها نسبتاً ساده بوده و در کل ژنوم حتي در ارقام اصلاحي بسيار فراوان و نامحدود هستند. ضمن اينکه اين نشانگرها مستقل از شرايط محيط بوده و با توجه به مشابه بودن ماهيت DNA در همه بافتها، تجزيه و تحليل آنها مستقل از مرحله رشد يا اندام مورد مطالعه ميباشد.
2-6-2-4-1- نشانگرهاي مولکولي مبتني بر DNA
نشانگرهاي مولکولي مبتني DNA به چهار گروه تقسيم ميشوند:
1. نشانگرهاي مبتني بر هيبريداسيون13
2. نشانگرهاي مبتني بر PCR14.
3. نشانگرهاي مولکولي مبتني بر PCR و هيبريداسيون.15
4. نشانگرهاي مبتني بر توالييابي (SNPها) و تراشه 16DNA.
2-6-2-4-1-1 نشانگرهاي مولکولي مبتني بر هيبريداسيون
اين مارکرها با کشف آنزيمهاي برشي گسترش بسياري يافته و مبتني بر تکنيک سادرن مي باشند. از جمله آنها چند شکلي طولي قطعات قابل هضم (RFLP)، پويش ژنومي نشانههاي هضم (RLGS)17 ، تعداد توالي هاي تکراري (VNTR) و ريز ماهواره ها 18ميباشند.
2-6-2-4-1-2 نشانگرهاي مولکولي مبتني بر واکنش زنجيرهاي پليمراز
واکنش زنجيرهاي پليمراز اولين بار توسط موليس و فالونا19 (66) معرفي گرديد. در اين روش که تقليدي از فرايند همانندسازي DNA در طبيعت است، اليگونوکلئوتيدهاي مصنوعي که مکمل توالي شناخته شده در دو انتهاي قطعه DNA مورد نظر ميباشند، به عنوان آغازگر20، مورد استفاده قرار مي گيرند، تا واکنش آنزيمي همانندسازي DNA را در لوله آزمايش21 امکانپذير سازند. اين روش با توجه به کارايي که در تکثير DNA دارد، کاربرد زيادي در علوم مختلف بيولوژي پيدا کرده و روش ساده و سريعي براي بررسي تفاوت ژنتيکي DNA بين و درون جمعيتها است (55). از جـمله اين نشانـگرها ميتوان RAPD، SCAR22، SSR يا ريزماهواره، STS و AFLP23 را نام برد.
2-6-2-4-1-3 نشانگرهاي مولکولي مبتني بر PCR و هيبريداسيون
در اين روش جهت انگشت نگاري اليگونوکلئوتيدي از قطعات کاوشگر RAPD/MP-PCR به عنوان کاوشگر استفاده ميگردد بدين ترتيب که بعد از تکثير فراوردههاي PCR (چه با آغازگرهاي اختياري 10 مري (همانند تجزيه تحليل RAPD) چه با آغازگرهاي 10-15 مري (همانند تجزيه و تحليل MP_PCR24)) مراحل الکتروفورز، لکه گذاري و هيبريداسيون با P32? يا SSRهاي نشاندار شده با digoxigenin (يعني 8(CA)، 8(GA)، 5(GTG)، 4(GCGA)) صورت ميگيرد. اين روش از سرعت و حساسيت بالايي برخوردار بوده در عين اين که سطوح چند شکلي بالايي را بيان مينمايند. اين روش به نامهاي متفاوتي از قبيل RAMPO25، RAHM26، RAMs27 نيز نام گذاري گرديده است (34).
2-6-2-4-1-4 نشانگرهاي مبتني بر توالييابي (SNPها) و تراشه DNA
چند شکلي تک نوکلئوتيدي28 يا SNP (اغلب به صورت sinps تلفظ ميشود) در واقع به تنوعها و تفاوتهايي که بواسطه اختلاف در يک نوکلئوتيد به علت حذف يا

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید