آکادمی و موسسه علمی پژوهشی ابن سینا

تعريف مساله و بيان ضرورت انجام پروپوزال و پایان نامه

چغندرقند با نام علمی(beta vulgaris) مهم ترين منبع تامين کننده ساکاروز در جهان است و اخيرا به گياه مهمي نيز براي توليد سوخت هاي زيستي بويژه اتانول زيستي در جهان تبديل شده  است (جیمز، 2008). چغندرقند گياهي دوساله است که در سال اول داراي رشد رويشي بوده و ريشه ي ذخيره اي حاوي مواد غذائي توليد مي نمايد و براي ورود به مرحله زايشي در سال دوم، نيازمند سرماي 10-2 درجه سانتيگراد است که به بهاره سازي يا ورناليزاسيون معروف مي باشد( کوک و اسکات، 1377). سرماي نابهنگام بهاره موجب القاي گلدهي در برخي ژنوتيپ ها مي شود که نياز سرمائي کمتري به بهاره سازي دارند. ريشه ي بوته هاي به ساقه رفته ساکاروز خود را از دست داده و به شدت خشبي مي گردند. به ساقه رفتن تعداد زيادي بوته در مزرعه توليد ريشه در سال اول که اصطلاحا بولتينگ ناميده مي شود، باعث نقصان محصول ريشه و در نهايت محصول شکر خواهد شد. در اين ميان برخي ژنوتيپ هاي چغندرقند در برابر اين پديده مقاومت بيشتري را نشان مي دهند و برخي ژنوتيپ ها حساس مي باشند (کوک و اسکات، 1377). توليد ارقام مقاوم به بولتينگ يکي از اهداف مهم اصلاح چغندرقند است. در سند ملي راهبردي چغندرقند، توليد ارقام مقاومت به بولتينگ براي استانهاي آذربايجان غربي، همدان، فارس و منطقه دزفول در اولويت قرار دارد. (فتح اله طالقاني و همکاران، 1389). غربال ژنوتيپ هاي حساس و مقاوم به بولتينگ در برنامه هاي اصلاحي توليد ارقام مقاوم به بولتينگ از اهميت ويژه اي برخوردار است. با شناسايي ژن هاي مرتبط با نياز ورناليزاسيون درگياه چغندرقند، مي توان عامل يا عوامل ژنتيکي کنترل کننده بولتينگ در اين گياه را مشخص نمود و زمينه را براي توليد ارقام مقاوم به بولتينگ فراهم کرد. در دهه هاي اخير گياه آرابيدوپسيس (Arabidopsis thaliana) به عنوان يک گياه مدل در بسياري از مطالعات مربوط به عمل گلدهي به کار رفته است. بسياري از مسيرهاي مربوط به گلدهي در اين گياه مشخص و تعريف شده است. در گیاهان مکانیسم کنترل گلدهی بویژه در دو لپه ایها مشابه است، به ویژه اینکه مشابه برخی ژنهای کنترل کننده گلدهی در گیاهان در چغندر قند نیز شناسایی شده است. بدین منظور در انجام پروپوزال و پایان نامه حاضر شناسائی ژن های مرتبط با نیاز ورنالیزاسیون در چغندرقند، بر اساس مشابهت توالی با سایر گیاهان بویژه آرابیدوپسیس صورت می گیرد. آنچه که در چغندرهاي زراعي اهميت دارد وقوع پديده بولتينگ در اثر سرماي کوتاه مدت مي باشد که شناسایی ژن های آن از اهداف اين تحقيق است.

سابقه انجام پژوهش

در دهه هاي اخير گياه آرابيدوپسيس به عنوان يک گياه مدل در بسياري از مطالعات مربوط به عمل گلدهي و شناسایی ژن های مسیرهای کنترل کننده گلدهی به کار رفته است. تفاوت بين آرابيدوپسيس و چغندرقند از لحاظ گلدهي زياد به نظر نمي رسد بطوريکه ابوالوفا و همکاران درسال 2011 همولوگ چهار ژن دخيل در مسير خودبخودي فرآيند گلدهي آرابيدوپسيس را در چغندرقند به نام هاي BvFLK, BvFVE, BvLD, BvLDL1 شناسائي و مکان يابي ژنتيکي نمودند)ابو-الوفا و همکاران، 2011). علاوه بر اين، چيا و همکاران در سال 2008 مشابه ژن Co که در مسير فتوپريود گلدهي آرابيدوپسيس دخالت دارد را در چغندر گزارش کردند (چیا و همکاران، 2008). هنگامي که دوره ي کافي از سرما طي شد، يکسري تغييرات بيان ژني آغاز مي شوند که در نهايت به ممانعت اپي ژنتيکي ژن FLC منجر مي شوند(کیم و همکاران). ژن FRIGIDA مهم ترين فعال کننده ي FLC مي باشد(جانسون وست و همکاران). حضور يک آلل غالب FRI بيان FLC را تا حدي بالا مي برد که شديدا از گلدهي ممانعت مي-کند(اماسینو، 2005). پيش از ورناليزاسيون، FLC با جلوگيري کردن از تغييراتي که مريستم انتهائي را به ساختارهاي زايشي تبديل مي کنند، از آغاز گلدهي ممانعت مي کند(دنگ و همکاران 2011). ممانعت از بيان FLC در اثر ورناليزاسيون، به صورت ميتوزي پايدار است بطوريکه با پايان يافتن دوره ي سرما نيز ادامه مي يابد(سکمیت و اماسینو 2007). طول مدت ورناليزاسيون از لحاظ کمي با ميزان کاهش بيان FLC ارتباط دارد(شلدون و همکاران، 2000). گزينش گياهان موتانت يافته که نمي توانند سريعا پس از زمستانگذراني به گل بروند منجر به شناسائي سه ژن VRN1,VRN2,VIN3  در گياه آرابيدوپسيس گرديده است(جندال و همکاران 2001 ؛ لوی و همکاران، 2002 ؛ سانگ و اماسینو، 2004). پاسخ به ورناليزاسيون در آرابيدوپسيس به پروتئين هاي VRN2 و VIN3 نياز دارد، بطوريکه کاهش عملکرد اين پروتئين ها منجر به کاهش اثر ورناليزاسيوني و از بين رفتن کاهش بيان FLC پس از ورناليزاسيون مي شود(وود و همکاران، 2006). ژن VIN3 از اين نظر منحصر به فرد است که بيانش اختصاصي ورناليزاسيون مي باشد، به طوريکه mRNA مربوط به اين ژن تنها پس از گذراندن دوره ي سرما ظاهر مي شود و بطور تجمعي در طول دوره ي ورناليزاسيون افزايش مي يابد و سريعا پس از بازگشت به دوره ي گرما کاهش مي يابد (سانگ و اماسینو، 2004). تراپجنتيل و همکاران (2011) ، دوره زماني و ميزان متيلاسيون DNA در مريستم انتهائي ساقه را به عنوان نقاط بحراني براي القاي بولتينگ در چغندرقند عنوان کردند. آن ها همچنين بيان کردند که متيلاسيون کم DNA، نمي تواند منجر به القاي بولتينگ شود در حاليکه متيلاسيون زياد DNA از بولتينگ ممانعت کرده و آن را به تاخير مي اندازد (تریپ-جنتیل و همکاران، 2011). از طرف ديگر، براي حفظ جلوگيري از بيان FLC به فعاليت VRN2 نياز است (وود و همکاران، 2006). در غياب فعاليت VRN2، بيان FLC در پاسخ به ورناليزاسيون کاهش مي يابد ولي بجاي اينکه پائين باقي بماند، با بازگشت گياهان به دماي بالا، سطح mRNAي FLC افزايش مي يابد (جندال و همکاران ، 2001). يکي ديگر از ژن هائي که در پايداري ممانعت از بيان FLC نقش دارد VRN1 مي باشد. ژن VRN1 يک پروتئين متصل شونده به DNA را کد مي کند (لوی و همکاران، 2002). فعاليت VRN1 براي متيلاسيون هيستون-ها ضروري است. ژن BvFLC در سال 2007 توسط ريوز و همکاران گزارش گرديد (ریوز و همکاران، 2007). آنچه که در چغندرهاي زراعي اهميت دارد وقوع پديده بولتينگ در اثر سرماي کوتاه مدت مي باشد که شناسایی ژن های آن از اهداف انجام پروپوزال و پایان نامه حاضر است.  

فرضیه های پژوهش

1- ژنهای مسیر ورنالیز اسیون در گیاه چغندرقند مشابه آرابیدوپسیس است.

اهداف پژوهش

1- شناسایی ژن های مسیر ورنالیز اسیون در گیاه چغندرقند.

2- برسی شباهت نوکلئوتیدی و پروتئینی ژنهای نیاز ورنالیزاسیونی چغندرقند و آرابیدوپسیس.

روش انجام پژوهش

بذور چغندرقند ازمؤسسه ي اصلاح و تهيه بذر چغندرقند تهيه شده و درمرکز تحقیقات همدان کشت مي شوند. قبل و بعد ازمرحله ي سرمادهي ازگياهان نمونه برگي تهيه مي شود. از نمونه‌هاي تهيه شده RNA کل استخراج مي شود. سپس توسط آنزيم رونوشت برداري معکوس cDNA تهيه مي گردد. آغازگرهاي اختصاصي براي تکثير cDNA  ژنهاي کليدي مسير ورنالیزاسیونی براساس توالي هاي موجود درپايگاه هاي اطلاعاتي طراحي مي شوند و بااستفاده ازدستگاه PCR ، ازتکنيک RACE براي تکثير قسمت هائي از cDNA براي انتهاي 3َ و انتهاي َ5 در رشته mRNA استفاده مي شود. محصول واکنش هاي PCR  بدست آمده براي توالي يابي به مراکز توالي يابي ارسال مي شوند. شباهت نواحي کد کننده ژنهاي توالي يابي شده  از آزمايشگاه با توالي هاي موجود در ساير گياهان مقايسه و ميزان شباهت آنها و دمينهاي مربوطه بررسي و تأييد مي شوند.

جهت دانلود فایل کمکی انجام پروپوزال ارشد و دکتری کلیک کنید

در صورت داشتن هرگونه سوال د رارتباط با نحوه انجام پروپوزال ارشد و دکتری با ما در ارتباط باشید.