هفتمین کنفرانس ملی فیزیولوژی گیاهی ایران , 2021-09-01

عنوان : ( نقش امیکس در مطالعات بیولوژی بذر )

نویسندگان: رضا توکل افشاری , محبوبه حاجی عباسی , علی شایان فر , ایمان نعمتی ,
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چکیده

با افزایش جمعیت جهان ، تقاضا برای کالری دریافتی از محصولات کشاورزی نیز افزایش می یابد. تولید غذای کشاورزی عمدتا به گونه هایی بستگی دارد که از طریق تشکیل بذر تکثیر می شوند ، مانند غلات ، حبوبات و دانه های روغنی. عرضه بذر موجود در کشاورزی با افزایش مقاومت در برابر بیماری و بهبود عملکرد برای بهبود تولید محصولات غذایی بسیار مهم است. تکنیک های سنتی مورد استفاده برای شناسایی ویژگی های مطلوب محصول برای استفاده در تولید گیاهان اغلب در تعیین ارتباطات ژنتیکی خاص ناکافی هستند. این امر منجر به تغییر رویکرد یکپارچه سازی با فناوری های جدید omics شده است. 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یک زمینه مطالعاتی در زیست شناسی است و به فناوری های مورد استفاده برای کشف نقش ها ، روابط و عملکرد انواع مختلف مولکول ها که سلول های یک موجود را تشکیل می دهند، اشاره دارد. هدف آنها عمدتاً تشخیص ژن ها (ژنومیکس) ، mRNA (ترانسکریپتومیکس) ، پروتئین ها (پروتئومیکس) و متابولیت ها (متابولومیکس) در یک نمونه بیولوژیکی خاص است. از این داده های بدست آمده می توان برای مطالعه فنوم استفاده کرد. از این رو، از این روش ها به عنوان زیست شناسی با ابعاد پیشرفته یاد می شود. بذر یک گیاه جنینی کوچک است که معمولاً با مقداری غذای ذخیره شده در پوششی به نام روکش بذر محصور شده است. توسعه بذر یک فرایند پویا است که توسط سه اندام متمایز هماهنگ می شود: جنین ، اندوسپرم و پوشش بذر. جنین دیپلوئید و آندوسپرم تریپلوئید نشان دهنده نسب فرزندان هستند ، در حالی که پوشش بذر نشان دهنده نسل مادری دیپلوئید است. آندوسپرم در ابتدا به صورت هسته ای ایجاد می شود و سپس به صورت سلولی در می آید و جنین در حال رشد را احاطه می کند. آندوسپرم می تواند برای تغذیه جنین در حال رشد و ذخیره ذخایر غذایی در دانه های بالغ باقی بماند. پوشش بذر ، که با تمایز دو قسمت تخمک ایجاد می شود ، نه تنها از جنین و آندوسپرم در حال رشد محافظت می کند ، بلکه نقش های دیگری مانند کنترل متابولیک رشد و خواب بذر ، متابولیسم مواد مغذی از گیاه مادر و مقاومت در برابر بیماری ها را نیز بر عهده دارد. برای بذر ، این ابزارها به جای تمرکز بر روی ژن های فردی ، مطالعه تغییرات در بیان ژن را ممکن می سازد. با مقایسه پروفایل بیان ژن ها، الگوهای پروتئینی و ترکیب متابولیت در بذرهای با کیفیت خوب و بد، بذرهای پیر ، خفته یا غیرخواب ، بذرهای تحت تنش های فیزیولوژیکی مختلف ، روش های خشک کردن امکان توسعه نشانگرهای مولکولی برای این فرایندها جهت امکان تشخیص سریع را فراهم می کند. سپس می توان توانایی بذرها را در پاسخ به تنش ها و عملکرد مزرعه بدون پروتکل های پیچیده طولانی مدت پیش بینی کرد. همچنین ارتباط بین شرایط محیطی ، ویژگی های زراعی ، عملکرد گیاه و بیان ژن باید تا حد زیادی رشد و توسعه بذرهای با کیفیت برتر با ویژگی های مورد نظر را تسهیل کند. با تعیین توالی ژنوم Arabidopsis thaliana ، حوزه زیست شناسی گیاهان جهش کوانتومی داشته است. اطلاعات به هم پیوسته موجود در جامعه ، شناسایی ژن های مسئول فنوتیپ های جهش یافته، تجزیه و تحلیل وسیع بیان ژن در Arabidopsis را بسیار تسهیل کرده است. از ابزارهای آزمایشگاهی با توان بالا برای تعیین توالی DNA (ژنومیکس) ، آنالیز جهش یافته (ژنومیک عملکردی) ، تعیین مقدار mRNA (ترانسکریپتومیکس) و تجزیه پروتئین (پروتئومیکس) برای بررسی دقیق این گیاه مدل استفاده می شود. برای فیزیولوژیست های بذر ، چالش در ترجمه این اطلاعات به فرآیندهای فیزیولوژیکی در بذرهای دیگر گونه های گیاهی نهفته است. ترکیب بیشتر زیست شناسی بذر سنتی با ابزارهای مولکولی جدید با توان بالا باید پیشرفت هایی در علم بذر به همراه داشته باشد. این مطالعه به نقش و اهمیت امیک در: -آگاهی از ژنهای مسئول تمایز زیگوت، آغاز رشد و توسعه جنین، رشد و توسعه اندوسپرم، متابولیسم و ذخیره غذایی، و اندازه بذر ، پوشش و رنگ خواهد پرداخت.

کلمات کلیدی

, بذر, ژنومیکس, پروتئومیکس, ترنسکریپتومیکس
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