چغندرقند اولین گیاه زراعی است که ایجاد آن مبتنی بر یافته های جدید علم ژنتیک می باشد. وضعیت امروزی این گیاه در نتیجه انتخاب ها ی صورت گرفته در 200 سال گذشته است. این در حالی است که موفقیت در به نژادی گیاهی همیشه بستگی به توانایی تشخیص و ایجاد تنوع ژنتیکی و مهارت در انتخاب ژنوتیپ های برتر برای محیط مورد نظر داشته است با-توجه به اهمیت زیرگونه ماریتیما(beta vulgaris spp. maritima) در انجام پروژه های اصلاح چغندرقند در سطح جهان، در کشورمان ضروری است تا شناخت مناسبی از نمونه های ایرانی زیرگونه ماریتیما صورت گیرد. در این مطالعه تنوع ژنتیکی 13 نمونه چغندر ماریتیما شامل 10 نمونه ایرانی و سه نمونه اروپایی بررسی شد. تنوع در سطح هسته این نمونه ها با نشانگرهای issr و تنوع سیتوپلاسمی آن ها با نشانگرهای مینی ستلایتی بررسی شد. در تنوع هسته ای از 13 آغازگر استفاده شد. 175 مکان ژنی امتیازبندی شدند که از این تعداد 147 مکان چند شکلی نشان دادند. برای ارزیابی شباهت ژنتیکی میان نمونه ها از تجزیه خوشه ای با استفاده از ماتریس تشابه جاکارد با روش upgma استفاده گردید. تجزیه خوشه ای داده های مولکولی، چغندهای ماریتیما را در دو گروه کاملاً مجزای ژنتیکی( نمونه های ایرانی و نمونه های اروپایی) قرار داد. نتایج حاصل از تجزیه به مختصات اصلی نیز موید این مطلب بود. میانگین درصد چند شکلی میان نمونه ها 27/84 و میانگین محتوای اطلاعات چند شکلی(pic) چند شکلی32% بود. آغازگرهای (ac)8yt و (ga)8yc بالاترین مقدار pic (38%) را دارا بودند. بررسی دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای وجود تنوع زیاد در بین نمونه ها را نشان داد. بیشترین فاصله ژنتیکی بین دو نمونه صفی آباد ب(m10) و مغان(m7) با 34% شباهت بود و کمترین فاصله ژنتیکی بین اکوتیپ های شوش و حومه دزفول با 71% تشابه، بود. میانگین شاخص نشانگری (mi)06/3 به دست آمد. نمودار دو بعدی فاصله ژنتیکی با روش تجزیه مختصات اصلی تطابق خوبی با دندروگرام تنوع ژنتیکی داشت و نمونه ها کاملا از هم تفکیک شدند. این نتایج نشان داد که نشانگرهای issr به طور موثری می توانند برای مطالعه تنوع ژنتیکی توده های چغندر استفاده شوند. از بین آغازگرهای استفاده شده آغازگر (ct)8rg با شاخص نشانگری برابر با 23/4 مناسب ترین آغازگر برای مطالعه های بعدی تشخیص داده شد. برای بررسی تنوع سیتوپلاسمی نمونه ها از چهار نشانگر مینی ستلایت استفاده شد. تنوع حاصل از آغازگرها، نمونه ها را از نظر نوع میتوتایپ به چهار دسته تقسیم کرد. مشاهده چند باندی برای این نشانگرها، برای اولین بار در این تحقیق گزارش می شود که نشان-دهنده ی تفاوت ژرم پلاسم موجود در کشورمان از ژرم پلاسم های بررسی شده در اروپا است. در چغندر چندین نوع سیستم نرعقیمی سیتوپلاسمی معرفی شده است. در بین سیستم های نرعقیمی شناخته شده، تاکنون سیستم نرعقیمی سیتوپلاسمی آون در تولید ارقام هیبرید تجاری گزارش شده است. کشف این سیستم نرعقیمی در جمعیت های زراعی چغندرقند، در توسعه ارقام هیبرید نقش به سزایی داشته و روند اصلاحی چغندرقند را تغییر داده است. اما با توجه به مزایایی که دیگر سیستم های شناخته شده دارند انتظار می رود از منابع نرعقیمی سیتوپلاسمی دیگر در تولید ارقام تجاری استفاده شده باشد. به منظور بررسی تنوع سیتوپلاسمی و نوع سیستم نرعقیمی به کار رفته در اصلاح ارقام تجاری کنونی چغندرقند، از نشانگرهای مولکولی مینی ستلایتی میتوکندیایی و یک نشانگر نرعقیمی caps کلروپلاستی استفاده شد. الگوهای باندی چهار رقم تجاری و دو لاین نرعقیم و نربارور، حضور سیستم نرعقیمی سیتوپلاسمی آون در اصلاح این ارقام تجاری را نشان دادند. تنوع سیتوپلاسمی در بین ارقام تجاری مشاهده نشد. اما تلاقی بین گیاهان رقم تجاری کاملاً نرعقیم با گرده افشان shr01-p12 و بررسی باروری نتاج حاصل از تلاقی نشان داد که بیش از نیمی از نتاج عقیم هستند. به این ترتیب به نظر می رسد که یک عامل ژنتیکی نرعقیمی علاوه بر سیستم نرعقیمی سیتوپلاسمی آون در تولید برخی ارقام تجاری نقش دارند.

شیرین بیان از گیاهان دارویی با ارزش و بومی ایران است. تریترپنوئیدها از جمله متابولیتهای ثانویه مهم موجود در این گیاه هستند. گلیسیریزین یک تریترپنوئید ساپونین بوده و به فراوانی در قسمت زیرزمینی گیاه شیرین بیان یافت می شود. در این تحقیق با اعمال تنش خشکی به این گیاه، تاثیر تنش بر روی بیان ژنهای مهم مسیر بیوسنتزی تریترپنوئیدها بررسی شد. ژنهای مورد بررسی سکوآلن سینتاز، بتا-آمیرین سینتاز، لوپئول سینتاز و سیکلوآرتنول سینتاز بودند. سکوآلن سینتاز از پیش ماده فارنسیل پیروفسفات، سکوآلن را تولید می کند. سکوآلن پس از تبدیل به 2و3-اکسیدوسکوآلن، تحت تاثیر سه آنزیم دیگر ذکر شده به ترتیب به تریترپنوئیدهای، بتا-آمیرین، لوپئول و سیکلوآرتنول تبدیل می شود. بتا-آمیرین تحت تاثیر آنزیمهای دیگری در نهایت گلیسیریزین را تولید می کند. تنش به دو صورت اعمال شد، یکی تحت شرایط آزمایشگاه و توسط محلول پلی اتیلن گلیکول بر روی گیاهچه های شیرین بیان و همچنین به صورت تنش خشکی بر روی گیاهان گلدانی شیرین بیان تحت شرایط گلخانه. تنش در شرایط آزمایشگاه در چهار تیمار زمانی 0، 4، 8 و 24 ساعت بر روی گیاهچه های 8 روزه صورت گرفت. تنش در گلخانه در چهار تیمار 2، 16، 26 و 28 روز بدون آبیاری بر روی گیاهان ده ماه انجام شد. برای بررسی شدت تنش، میزان رطوبت نسبی گیاهچه ها و گیاهان و همچنین میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در برگ ها و استولون های نمونه های گلدانی اندازه گیری شد. با روش pcr نیمه کمی (semi-quantitative pcr) میزان بیان ژنهای سکوآلن سینتاز، بتا-آمیرین سینتاز، لوپئول سینتاز و سیکلوآرتنول سینتاز نمونه ها تحت تنش اسمزی و خشکی بررسی شد و در آخر میزان گلیسیریزین در استولون های نمونه های گلدانی به وسیله hplc اندازه گیری شد. با اندازه گیری رطوبت نسبی نمونه های گیاه چه و نمونه های گلدانی شیرین بیان مشخص شد که اعمال تنش موفقیت آمیز بوده است. میزان آنزیم آسکوربات پراکسیداز در برگ های گیاه، در نمونه های 16، 26 و 28 روز بدون آبیاری نسبت به شاهد مربوطه افزایش یافت و در قسمت زیرزمینی گیاه در نمونه های 26 و 28 روز بدون آبیاری نسبت به شاهد مربوطه افزایش پیدا کرد. ایجاد تنش در نمونه های گیاه چه، افزایش میزان بیان آنزیم های سکوآلن سینتاز و بتا-آمیرین سینتاز تحت تنش خشکی را در پی داشت . میزان mrna سیکلوآرتنول سینتاز در شرایط تنش در گیاه چه ها تغییری نشان نداده و تقریبا ثابت بود. در نمونه های گلدانی تنش ایجاد شده موجب افزایش بیان آنزیم های سکوآلن سینتاز و بتا-آمیرین سینتاز شد. در بتا-آمیرین سینتاز میزان بیان در نمونه 16 روز بدون آبیاری بیشتر از نمونه 28 روز بعد از آبیاری بود. بیان ژن سیکلوآرتنول سینتاز تحت شرایط تنش در نمونه گلدانی نسبت به شاهد تغییری نشان نداده و ثابت بود. نتایج به دست آمده از ایجاد تنش در نمونه های گلدانی و گیاه چه، هر دو نشان دادند که بیان دو ژن سکوآلن سینتاز و بتا-آمیرین سینتاز تحت تنش خشکی افزایش پیدا کرد. و در هر دو نمونه میزان بیان ژن سیکلوآرتنول سینتاز ثابت بود. با اندازه گیری میزان گلیسیریزین در استولون ای گیاهان گلدانی شاهد و تحت تنش خشکی مشخص شد میزان این ماده موثره در نمونه 28 روز بدون آبیاری افزایش پیدا کرده است.

گیاه بنفشه گیاهی زینتی و متعلق به خانواده ویولاسه (violacea) است که دارای گونه های متعددی می باشد. یکی از مهمترین گونه های بنفشه، گونه ای با نامviola tricolor بوده که به دلیل تحمل بالا به سرما، در سراسر جهان از محبوبیت زیادی برخودار است. به منظور مطالعه الگوی بیان ژن در شرایط دما های پایین از برگ های این گیاه در دمای 25 درجه سانتیگراد به عنوان نمونه شاهد و دما های 5 ، صفر، 5- و 10- درجه سانتیگراد نمونه-برداری شد. با کمک روش نمایش افتراقی (differential display) به بررسی تفاوت بیان ژن ها پرداخته شد. استخراج rna از برگ های بنفشه برای هر پنج تیمار دمایی انجام شد. با کمک آنزیم رونویسی معکوس و با استفاده از سه آغازگر اولیگو (اولیگوdta، اولیگوdtc و اولیگو dtg)، ساخت رشته اول cdna انجام شد. در مرحله بعد از هشت آغازگر انتخابی با طول 13 نوکلئوتید استفاده گردید. آغازگر های مورد استفاده شامل hap25، hap26، hap27، hap28، hap29، hap30، hap31 و hap32 بودند که به همراه آغازگر های اولیگوی مورد استفاده در مرحله ساخت رشته اول cdna، در واکنش pcr جهت ساخت رشته دوم cdna به کار رفتند. جداسازی باندها روی ژل آگارز 3% انجام شد نتایج نشان داد که از میان سه آغازگر اولیگو، آغازگر اولیگو dtc بیشترین تعداد باند را تولید کرد. از میان آغازگر های انتخابی نیز آغازگر انتخابی hap30 برای مجموع سه آغازگر اولیگو، بیشترین تعداد باند را ایجاد کرد. چندین نمونه توالی یابی شدند که بعد از انجام کارهای بیوانفورماتیکی مشاهده شد که اکثر توالی ها شباهت معنی داری در پایگاه اطلاعاتی داده نشان نمی دهند که می توان آن ها را به عنوان توالی های جدید ثبت نمود و یکسری دیگر شباهت بالایی در پایگاه داده داشتند که یکی از آن ها توالی بوده است که بیشترین شباهت را با توالی های est گیاه سپیدار که در تنش خشکی دخیل هستند از خود نشان داده است. در پایان 6 توالی به نام های mhv6, mhv5, mhv4, mhv3, mhv2, mhv1 شناسایی ودر پایگاه اطلاعاتی داده est در قسمت ncbi گزارش وثبت شدند.

چغندر قند با نام علمی بتا ولگاریس گیاهی دوساله از خانواده آمارانتاسه می باشد. تاکنون شناسایی نشانگرهای ssr به روش های هیبریداسیون و est-ssr در چغندر صورت گرفته است اما شناسایی نشانگرهای جدید به ویژه نشانگرهای مرتبط با صفات مهم حائظ اهمیت می باشد. از توالی های est موجود در پایگاه های اطلاعاتی و همچنین توالی ژنومی ژن flc-like ، یکی از ژن های کلیدی کنترل کننده گلدهی، جهت شناسایی نشانگرهای چندشکل est-ssr و ssr در چغندر استفاده شد. برای این کار توالی های est چغندر قند مربوط به سال های 2011-2008 از پایگاه ncbi دریافت و سرهمبندی شدند که در مجموع 2147 کانتیگ حاصل شد. از نرم افزارهای phobosv.3.3.12 و ssrlocator v.1 برای شناسایی ssrهای 2 تا 6 نوکلئوتیدی استفاده شد. طراحی آغازگرهای اختصاصی بر اساس توالی های حفاظت شده مجاور ناحیه تکراری صورت گرفت. واکنش زنجیره ای پلیمراز برای این آغازگرها به همراه dna ژنومی 10 لاین و رقم چغندر قند و دو نمونه چغندر ماریتیما انجام شده و پس از جداسازی با ژل 8 درصد پلی اکریل آمید به روش افقی، رنگ آمیزی آن با استفاده از اتیدیوم بروماید انجام گردید. از مجموع 10 جفت 9 جفت تولید باند کرده و 5 آغازگر c981، c1653، c1، c30 و c52 چندشکلی نشان دادند. این نشانگرها مجموعا با 14 الل در هر مکان 2 تا 4 الل تولید کردند. شاخص pic برای این آغازگرها بین 4/0 تا 66/0 بود. همچنین از مجموع 5 جفت آغازگر طراحی شده بر اساس ssrهای موجود در ناحیه پروموتر و اینترون اول ژن flc-like همه آغازگرها قادر به تولید محصول pcr در اندازه مورد انتظار بودند که در این بین آغازگر c744 با 2 الل و شاخص pic برابر با 37/0 چند شکل بود. در مجموع تعداد 4 نشانگر ssr از ژن های کنترل کننده گلدهی و دو نشانگر از توالی های est ناشناخته به دست آمد که چندشکلی مشاهده شده در آن ها ممکن است بر عملکرد این ژن ها اثر گذار باشد و در نتیجه نشانگرهای مناسبی برای عملکرد این ژن ها در ژنوتیپ های مختلف باشند.

شیرین بیان یکی از گیاهان دارویی مهم در جهان است. ریشه شیرین بیـان حاوی ساپونین تـری ترپن های فعـال می باشد. گلیسیریزین و محصولات هیدرولیز آن، اهمیت زیادی در صنعت دارویی و محصـولات غذایـی دارند. بسیـاری از گونـه هـای گیـاهی به آگرو باکتـریوم ریزوژنز حساس می باشند و تلقیح آنها با این باکتـری منجر به القـای ریشه های مویین می گردد. با استفاده از کشت ریشه های مویین، ممکن است میزان متابولیت های ثانویه افزایش یابد. تولید پروتئین های نوترکیب در ریشه های مویین و دستکاری ژنتیکی در مسیر متابولیـت های ثانویه برای افـزایش ماده موثره در این گیاه نیازمند بهینه سازی انتقال ژن می باشد. به این منظور ژن گزارشگر gus با استفاده از آگروباکتریوم ریزوژنز به گیاه شیرین بیان منتقل شد. برای بررسی میزان تراریختی و تولید ریشه های مویین در گیاه شیرین بیان، شش سویه باکتری آگروباکتریوم ریزوژنز شاملa4, ar15834 msu, d7, a7,و ar158مورد استفاده قرار گرفت. ریشه های مویین از ریزنمونه های برگی 21 روزه، 4-3 هفته پس از تلقیح با باکتری مشاهده شدند. بین سویه های مختلف از نظر میزان تراریختی در گیاه شیرین بیان اختلاف معنی داری وجود داشت. میانگین تولید ریشه های مویین(فراوانی تراریختی) توسط سویه ar15834 به میزان 42 درصد بود که بیشترین درصد تراریختی را نسبت به سایر سویه ها نشان داد. همچنین میزان رشد و اندازه ریشه های مویین تولید شده توسط سویه هـای ar15834 و d7 نسبت به سویه های دیگر بیشتر بود. همچنین برای اولین بار، گیاهچه هـای بذری 5-3 روزه که محور زیرلپه آن ها زخمی شده بود، برای تولید ریشه های مویین در گیاه شیرین بیان مورد استفاده قرار گرفتند. تولیـد ریشه ها در محل زخم درگیاهچه ها، 7-5 روز پس از تلقیح مشاهده شد و همه گیاهچه ها، ریشه مویین تولیـد نمـودند. گیاهچـه های بذری 5-3 روزه به عنوان مناسب ترین ریزنمونه برای تراریختی شیرین بیان با آگروباکتـریوم ریزوژنز معرفی شدند کـه از مزایـای آن سرعت رشد و فراوانی بـالای تراریختی است. ریشه های تراریخت در اثر هم کشتی گیاهچه-های بذری 5-3 روزه با باکتری ar15834 حامل پلاسمید pbi121 حاوی ژن های بتا گلوکورونیداز و مقاومت به کانامایسین به عنوان ژن گزارشگر و نشانگر انتخابی به دست آمدند. از غلظت 25 میلی گرم در لیتر کانامایسین برای گزینش گیاهان تراریخت استفاده شد. حضور و بیان ژن های انتقال یافته در گیاهان تراریخت توسط سنجش هیستوشیمیایی gus و واکنش pcr تایید شد. فراوانی تراریختی در حدود 90-80 درصد تعیین شد. همچنین پلاسمید pcambia3301 حاوی ژن گزارشگر gus اینترون دار از باکتری e.coli به سویه ar15834و d7 آگروباکتریوم ریزوژنز منتقل گردید و با روش بهینه شده، ریشه های مویین بیان کننده ژن gus اینترون دار بدست آمد. در این تحقیق تولید گیاهان کامپوزیت با استفاده از آگروباکتریوم ریزوژنز در گیاه شیرین بیان انجام شد که گیاهی با ریشه های مویین و اندام هوایی غیر تراریخت است. بیان ژن گزارشگر gus نیز در این گیاهان مشاهده شد.

انتقال از رشد رویشی به دوره ی زایشی از تحولات مهم در زندگی گیاهان است. این پدیده در گیاهان عالی تحت تاثیر عوامل ژنتیکی و بسیاری از عوامل فیزیولوژیکی می باشد. در دهه های اخیر گیاه آرابیدوپسیس به عنوان یک گیاه مدل در بسیاری از مطالعات مربوط به عمل گلدهی به کار رفته است. بسیاری از مسیرهای مربوط به کنترل گلدهی در این گیاه مشخص و تعریف شده است. هر مسیر گلدهی، تحت تاثیر یک سری از ژن های مخصوص در همان مسیر می باشند. در گیاهان مکانیسم کنترل گلدهی بویژه در دو لپه ایها مشابه است، به ویژه اینکه مشابه برخی ژن های کنترل کننده ی گلدهی در گیاهان در چغندرقند نیز شناسایی شده است. شناسایی عوامل ژنتیکی کنترل کننده ی گلدهی در گیاه چغندرقند، در تولید ارقام مقاوم به ساقه روی در این گیاه مهم است. در این تحقیق با استفاده از آنالیزهای بیوانفورماتیکی، شباهت توالی 74 ژن کنترل کننده ی گلدهی در گیاه آرابیدوپسیس با توالی های est گزارش شده در چغندرقند بررسی گردید و توالی های چغندرقند که شباهت معنی داری با ژن-های کنترل کننده ی گلدهی در گیاه آرابیدوپسیس داشتند، شناسایی شدند که احتمالا بخش هایی از ژن های کنترل کننده ی گلدهی در چغندرقند می باشند. با سرهم کردن estهای شناسایی شده، بخش هایی از توالی ژن های کنترل کننده ی گلدهی در گیاه چغندرقند تعیین شد. ژن های suf4 و clf در مسیر گلدهی بهاره سازی و ژن های cop1 و cdf در مسیر گلدهی تناوب نوری قرار دارند. بر اساس توالی estهای بدست آمده که مشابه این چهار ژن در گیاه آرابیدوپسیس بودند، برای هر ژن آغازگرهایی طراحی شد. از برگ گیاهچه های جوان چغندرقند rna استخراج گردید و از روی آن cdna ساخته شد. با استفاده از آغازگرهای طراحی شده و cdna ساخته شده، واکنش pcr انجام شد تا محصول رونوشت این چهار ژن در چغندرقند، تکثیر شود. محصولات واکنش pcr بعد از تایید، توالی یابی شدند. توالی های بدست آمده ی مربوط به ژن ها در گیاه چغندرقند با توالی-های شناخته شده و ثبت شده ی مربوط به سایر گیاهان در پایگاه های اطلاعاتی مقایسه و تایید گردید. سپس این توالی های بدست آمده به عنوان بخشی از توالی ژن های suf4، clf، cop1 و cdf مربوط به گیاه چغندرقند در پایگاه اطلاعاتی ncbi ثبت شد.