Skip to main content
SUPERVISOR
Aghafakhr Mirlohi,Ahmad Arzani
اقافخر میرلوحی فلاورجانی (استاد راهنما) احمد ارزانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
سید الیاس مرتضوی درچه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1377

TITLE

Assessment of Salt Tolerance in Callus of Iranian Rice Cultivars and Transformation of Rice with Choline Oxidase Gene
In order to evaluate salt tolerance of four Iranian rice cultivars “Zayandeh Roud”, “Tarom Molaie”, “Neamat” and “Charam 2”, and to select a cultivar for transformation using choline oxidase gene, which converts choline to glycine betaine, a study was conducted in Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran and College of Agriculture, Isfahan University of Technology. In the first step, in vitro salt tolerance of the cultivars was evaluated using a few experiments in which 6 levels of NaCl comprising as 0, 20, 40, 60, 80 and 100 mM were added to MS Media. Callus induction and growth and regeneration of plantlets from callus as well as Na + , K + , Ca ++ , Mg ++ , Cl - ion content, total sugars, total soluble proteins and total proline content of dried callus and cell sap of callus were measured and analyzed. Results revealed that calli derived from cultivars “Zayandeh Roud” and “Tarom Moline” have the best in-vitro salt tolerance and use organic osmoregulatores less than other cultivars. Moreover, these cultivars have the best callus growth and regeneration, making them good candidates for genetic transformation. Seed-derived embryogenic calli of these cultivars were targeted in biolistics method with plasmids pChlCOD and pCytCOD, which contain choline Oxidase gene and nptII gene as selectable marker. The first plasmid uses a transit peptide sequence to send gene product to chloroplast resulting to accumulation of glycine betaine in chloroplast, and other plasmid lacked this sequence resulting in sytosolic accumulation of glycine betaine. Calli that had been selected on media containing 50 mgl -1 hygromycin, developed into putative transgenic seedlings. All six plantlets transformed from pChlCOD and five plantlets bombarded with pCytCOD were PCR-positive. Southern analysis on four putative transgenic plantlets showed that at least a copy of choline Oxidase gene (pChlCOD) were integrated into genome of the plantlets. RT-PCR analysis revealed that the gene was transcripted in at least three. These putative transformed plant showed partial sterility, but a few seeds achieved from plants no. 3, 5 and 6. Some of these T 1 seeds were germinated and grown. PCR analysis for these plantlets showed that the gene was inherited to the next generation. More molecular and functional analyses are needed in T 1 and in the next generations to estimate the copy number of the gene transferred and to confirm transcription and translation of choline Oxidase and its effect in enhancement of salt tolerance.
به منظور بررسی وضعت تحمل تنش شوری در چهار رقم برنج ایرانی به نامهای زاینده رود طارم مولایی نعمت و چرام 2 و انتخاب رقم برای انتقال ژن به گونه ای که دارای تحمل تنش شوری مناسبی باشند بدون آنکه از تنظیم اسمزی با مواد اسمولیت آلی استفاده نمایند، پژوهشی در پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی و دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. در این پژوهش ابتدا با آزمایش های متعدد وضعیت تحمل شوری ارقام مورد مطالعه در محیط درون شیشه ای مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشها که با کشت بذر ارقام مورد مطالعه در محیط کشت MS محتوی مقادیر مختلفی از NaCl شامل صفر 20 40 60 80 و 100 میلی مول انجام شد واکنش کالوس زایی و باززایی ارقام مورد مطالعه و نیز محتوای یونهای سدیم پتاسیم کلسیم قندها پرولین و پروتئین در کل سلول ها و نیز در شیره سلولی حاصل از کالوس مورد اندازه گیری و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در مجموع این مطالعات نشان دادند که ارقام زاینده رود و طارم مولایی دارای بهترین تحمل شوری در محیط درون شیشه ای هستند و در عین حال کمتر از دو رقم دیگر از اسمولیتهای آلی برای تنظیم اسمزی استفاده می نمایند و علاوه بر این کالوس زایی و باززایی خوبی نیز دارند. این نتایج به این معنی بودند که این دو رقم کاندیداهای مناسبی برای انتقال ژن به شمار می روند. در ادامه این پژوهش ارقام مورد اشاره با روش پرتاب ژن مورد تراریزش قرار گرفتند. برای این منظور، دو پلاسمید موسوم به pChlCOD و pCytCOD حاوی ژن کولین اکسیداز که موجب تجمع گلایسین بتایین می شود و ژن نشانگر انتخابی مقاومت به هیگرومایسین به کار برده شدند که اولین پلاسمید برای انتقال محصول آنزیمی ژن به کلرپلاست و دومی برای بروز ژن در سیتوزول طراحی شده بودند و به وسیله تفنگ ژنی به سوی کالوس جنین زای حاصل از بذر ارقام مورد مطالعه، پرتاب شدند و از کالوسهای تراریخته احتمالی حاصل که بر روی محیط کشت حاوی هیگرومایسین رشد یافته بودند، گیاهچه های تراریخته احتمالی بدست آمدند. در مجموع 6 گیاهچه با پلاسمید pChlCOD و هفت گیاهچه با پلاسمید pCytCOD تراریخته شدند. آنالیز این گیاهان تراریخته با PCR آغاز شد. هر شش گیاهچه تراریخته احتمالی حاصل از pChlCOD و 5 گیاهچه تراریخته احتمالی حاصل از پلاسمید pCytCOD در آنالیز PCR حاوی ژن مورد نظر شناخته شدند. آنالیز سادرن برای 4 گیاهچه تراریخته احتمالی حاصل از pChlCOD نشان داد که این گیاهچه ها حد اقل یک نسخه از ژن مورد نظر را دریافت نموده اند. آنالیز RT-PCR برای 5 گیاهچه تراریخته احتمالی با پلاسمید pChlCOD نشان داد که 3 گیاهچه قادر به رونویسی از ژن کولین اکسیداز هستند. در ادامه مطالعه، از تعدادی از گیاهان تراریخته نسل T 0 پلاسمید pChlCOD، بذور اندکی بدست آمد که گیاهچه های T 1 از رشد آنها به وجود آمد. آنالیز PCR برای این گیاهچه ها نیز نشان داد که این گیاهچه ها نیز دارای ژن مورد نظر هستند. بنابراین گیاه والدی توانسته است ژن ادغام شده در ژنوم خود را به نسل بعد انتقال دهد. در ادامه این مطالعه باید سایر گیاهچه های نسل T1 نیز مورد انواع آنالیزهای مولکولی قرار گیرند تا اولاٌ تعدا نسخه های ادغام شده از ژن در ژنوم گیاه مشخص شود و در مراحل بعد بروز کامل ژن در آنها و در نسل های بعدی و نیز تأثیر این ژن بر روی تحمل تنش شوری در این گیاهان مورد آنالیز و بررسی دقیق قرار گیرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی