بابونه کبیر(tanacetum parthenium l. schulz bip.) گیاهی است چند ساله و دیپلویید (2n=2x=18)، از خانواده گل ستاره ای ها (asteraceae) که در طب سنتی به عنوان کاهش دهنده تب استفاده می شود. ماده موثره اصلی بابونه کبیر پارتنولید است که اخیراً توجه زیادی را به علت ارزش دارویی و فعالیت های فارماکولوژیکی خصوصاً به عنوان پیشگیری کننده میگرن و درمان سرطان به خود جلب کرده است. از نظر ساختار شیمیایی، پارتنولید یک سزکویی ترپن لاکتون می باشد که گفته می شود به طور عمده از مسیر (mevalonic acid) mva بیوسنتز می شود. اخیراً نشان داده شده است که مسیر mva و مسیر mep (methyl erythritol phosphate) از طریق تبادل پیش ماده ipp (iosopentenyl diphosphate) برای بیوسنتز ترپن های مختلف با هم در ارتباط می باشند، بنابراین بیوسنتز پارتنولید می تواند تحت تاثیر مسیر mep نیز قرار بگیرد. در تحقیق حاضر، میزان پارتنولید در بافت های مختلف با uplc-ms/ms اندازه گیری شد. به دنبال آن با استفاده از cdna مربوط به بافت گل که بیشترین میزان پارتنولید را تجمع می کرد، توالی کامل دو ژن کلیدی مسیر mva یعنی tphmgr و tpgas و دو ژن کلیدی مسیر mep یعنی tpdxr و tpids با استفاده از تکنیک race pcr برای اولین بار جداسازی و تعیین ویژگی شد. بررسی میزان بیان پارتنولید و الگوی بیان این ژن ها در سطح رونوشت با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز در زمان واقعی (real time pcr) در بافت های مختلف، مراحل مختلف نموی و ژنوتیپ های مختلف نشان داد که میزان پارتنولید و الگوی بیان این ژن ها تحت تاثیر هر کدام از عوامل ذکر شده متفاوت است. بیشترین میزان همبستگی، بین میزان پارتنولید و میزان رونوشت ژن tpgas مشاهده شد. میزان بالای بیان ژن tpgas به همراه میزان بالای پارتنولید در کرک های غده ای بابونه کبیر نشان داد که این بافت های ترشحی به عنوان محل اصلی بیوسنتز و تجمع پارتنولید عمل می کنند. علاوه براین القای تتراپلوییدی در بابونه کبیر نشان داد که ژنوتیپ تتراپلویید نسبت به ژنوتیپ دیپلویید مشتق شده داری میزان بیشتری از پارتنولید در برگ و گل می باشد که این افزایش با توجه به داده های به دست آمده می تواند در اثر افزایش بیان ژن tpgas باشد.

استفاده از گیاهان به عنوان دارو از ابتدای تمدن انسان شروع شده و تاکنون ادامه دارد. از جمله گیاهان دارویی مهم، گیاه سیاه دانه (nigella sativa l.) می باشد که انواع متعددی از متابولیت های ثانویه ی گیاهی از جمله ترپن ها را تولید می کند. مونوترپن ها یکی از مهمترین گروه های تشکیل دهنده ترپن ها می باشند که به صورت موادی چون لیمونن، کارواکرول و تایموکینون در گیاه سیاه دانه وجود دارند. یکی از ژن های مهم اثر گذار در مسیر بیوسنتزی مونوترپن ها ژن ژرانیل دی فسفات سنتاز است که تولید کننده پیش ساز مونوترپن ها می باشد. هدف از این تحقیق بررسی بیان این ژن در ژنوتیپ های گیاه دارویی سیاه دانه بود لذا استخراج rna، سنتز cdna، جدا سازی و تعیین توالی این ژن از گیاه دارویی سیاه دانه انجام شد و در ادامه بیان ژن ژرانیل دی فسفات سنتاز از طریق rt-pcr نیمه کمی، با استفاده از آغازگرهای اختصاصی gpps و ژن خانه دار gapdh انجام شد. بررسی قسمت توالی یابی شده نشان داد که ژن ژرانیل دی فسفات سنتاز سیاه دانه مشابهت زیادی با همین ژن در سایر گیاهان دارد، همچنین رسم دندروگرام نیز نشان داد که دو گیاه سیاه دانه و تاج الملوک در یک گروه و سایر گیاهان هم خانواده نیز در گروهای مجزا قرار می گیرند. نتایج حاصل از rt-pcr نیمه کمی نشان داد که بیان این ژن در بافت های ساقه و برگ به طور معنی داری بیشتر از بافت های ریشه، کپسول و بذر می باشد.

گندم نان معمولی خویشاوندان زیادی در تبار تریتیسه دارد که این تبار منبع ارزشمندی برای افزایش تنوع ژنتیکی بوده و ممکن است ژن هایی را برای مقاومت به آفات و بیماری ها در بهبود گندم در اختیار ما قرار دهد. روش های مختلفی برای انتقال ژن از گونه های بیگانه به گندم براساس ارتباطات تکاملی گونه ها مورد استفاده قرار گرفته است. یک گام مهم در انتقال ژن ها یا قطعات بیگانه تولید جابجایی رابرتسونی است؛ این نوع جابجایی می تواند به سرعت و از طریق مکانیسم شکست و اتصال برای کروموزوم های مورد نظر ایجاد گردد. به وجود آوردن لاین های گندمی که دارای جابجایی کروموزوم های بیگانه هستند استفاده عملی از آنرا در بهبود گندم آسان خواهد کرد. هدف از این مطالعه، تولید گندم دارای جابجایی رابرتسونی شامل کروموزوم های 2b گندم و 2eb تینوپایروم بیسارابیکوم از طریق مکانیسم شکست و اتصال سانترومری است. جابجایی رابرتسونی از طریق تقسیم نادرست سانترومر یونی والنت ها در آنافاز یک و به دنبال آن حرکت کروموزوم های تلوسنتریک ایجاد شده به یک قطب و اتصال انتهاهای شکسته شده طی اینترکینزیز میوز ii ایجاد می شود. این مکانیسم هر دو نوع جابجایی جبرانی و غیر جبرانی را ایجاد می کند. هدف از این تحقیق مهندسی هدفمند کروموزوم از طریق کوتاه کردن کروموزوم تینوپایروم بسارابیکوم در لاین دارای جابجایی 2eb(2b) که قبلا ایجاد شده بود می باشد و در این راستا حصول لاین های دارای جابجایی رابرتسونی دور از انتظار نخواهد بود. بسته به اینکه کدام کروموزوم ها در گندم جابجا شده است، شرایط محیطی چگونه است، جابجایی رابرتسونی مورد نظر را می توان با فراوانی نسبتا بالایی در نسل f2 و f3 بدست آورد. طی این تحقیق یک جمعیت f2 متشکل از 41 بذر حاصل از تلاقی لاین دارای جابجایی ds2eb(2b) و گندم نان رقم روشن به وجود آمد. این بذرها در گلدان کشت شده و41 لاین f2(l1-l41) بدست آمد وساختار کروموزومی 41 لاین حاصل با استفاده از سه نشانگر plug که قبلا بر روی کروموزوم های 2eb و 2b نقشه یابی شده بودند مطالعه شد. در بین گیاهان f2 دو لاین دارای جابجایی رابرتسونی (حدود 5 درصد) شناسایی شد. لاین دارای جابجایی t2ebs.2bl دارای ریشک های بلندتری نسبت به والدین خود بود این گیاه از نظر سیتوژنتیکی پایدار بود و ممکن است برای بهبود گندم مفید باشد. لاین های f3 (بذور حاصل از گیاهان f2) در پاییز سال 1392در مزرعه کشت شده و خصوصیات مورفولوژیکی در بهار 1393 اندازه گیری شد. دو لاین دارای جابجایی رابرتسونی (l20 و l11) شناسایی شد که از نظر صفات وزن هزار دانه، طول پرچم و طول ریشک دارای اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد نسبت به والد گندم روشن بودند. شمارش کروموزومی یکی از این لاین ها (l20) مشخص کرد که این لاین دارای 42 کروموزوم است لذا از پایداری ژنتیکی برخوردار بوده می تواند به عنوان منبع باارزشی در اصلاح گندم مورد استفاده قرار گیرد.

سایکلوتایدها گروهی از پپتیدهای ضد¬میکروبی گیاهی هستند که به¬دلیل وجود خواص ساختاری منحصر به¬فرد از قبیل اتصال انتهای c و n و ساختار حلقوی، در کنار 6 عدد سیستئین حفظ شده و 3 پل دی¬سولفیدی دارای خواص زیستی متنوعی مانند سمیت زدایی سلولی، فعالیت ضد¬میکروبی، ضد سرطانی، حشره¬کشی، نماتد کشی و نرم¬تن کشی هستند. این پپتیدها اغلب در گونه¬های دو لپه¬ی¬ و غیر زراعی کشف و بررسی شده¬ند، و بیشتر مطالعات انجام شده، روی خواص دارویی و درمانی این پپتیدها صورت گرفته است. تحقیقات بیوانفورماتیکی انجام شده روی غلات منجر به کشف توالی¬هایی شد که شبیه به سایکلوتایدها ولی فاقد ساختار حلقوی بودند لذا این توالی¬ها شبه سایکلوتاید نامیده شدند. به نظر می¬رسد با توجه به خاصیت دفاعی سایکلوتایدها، شبه سایکلوتایدها نیز دارای چنین نقش¬هایی در گیاه هستند. با توجه به نقشی که غلات در تامین غذا انسان دارند در صورت وجود چنین نقشی برای شبه¬سایکلوتایدها می¬توان از آن¬ها بعنوان گزینه در ایجاد و افزایش مقاومت این گیاهان در برابر تنش¬ها بهره¬ جست. در این تحقیق بیان دو ژن شبه¬سایکلوتاید با نام¬های zm cyc1 و zm cyc5 در گیاه ذرت با استفاده از real time pcr بررسی شد و بیان این دو ژن در بافت¬ها، سنین مختلف برگی و همچنین تحت اثر تنش¬های زنده و غیرزنده از قبیل خشکی، شوری، تنش حشره و بیماری¬های قارچی به همراه تیمارهای هورمونی با سالیسیلیک اسید و متیل جاسمونات 1 میلی مولار بررسی شد. نتایج نشان داد که بیان ژن¬های تحت بررسی در اثر تیمار با زخم، متیل¬جاسمونات و تنش حشره نسبت به قبل از تیمار و گیاه شاهد افزایش قابل توجهی یافت که می¬تواند دلیلی بر نقش دفاعی شبه-سایکلوتایدها در برابر حمله حشرات گیاه¬خوار باشد. چنین نتایجی در تیمار با سالیسیلیک اسید و آلودگی با قارچ¬های fusarium grminearum و ustilago maydis با افزایش بیان بیشتری مشاهده شد لذا می¬توان برای این 2 ژن بیشتر نقش دفاعی در برابر بیماری¬های گیاهی را متصور بود. بررسی بیان ژن¬های zm cyc1 و zm cyc5 در گیاه تحت تنش¬های شوری و خشکی نشان دهنده افزایش بیان برای هر دو ژن بود که می¬تواند نشان دهنده نقش¬های متنوع تری برای سایکلوتایدها باشد.

آویشن از جمله گیاهان دارویی است. ژن dxr به عنوان یک نقطه کنترلی مهم عمل می کند. در این مطالعه ژن dxr از گیاه آویشن باغی جداسازی و بیان ژن های dxr، گاماترپینن سنتاز، cyp71d178 و cyp71d180 در بافت های برگ و گل و تحت تیمار با متیل جاسمونات، اسید سالیسیلیک و ترانس سینامیک، اشعه uv و کلروفرم بررسی شد. مقایسه توالی های آمینواسیدی ژن dxr در آویشن باغی با گیاهان دیگر در پایگاه داده، بیش ترین درجه یکسانی را با دو گونه ی نعناع و مریم گلی نشان داد. نتایج حاصل از rt-pcr نیمه کمی نیز نشان داد که بیان ژن های dxr، گاماترپینن سنتاز، cyp71d178 و cyp71d180 در بافت گل بیشتر از بافت برگ، همچنین میزان بیان این ژن ها تحت تیمار با اسید سالیسیلیک، متیل جاسمونات، ترانس سینامیک و اشعه uv افزایش یافت. بررسی بیان ژن های تحت مطالعه بعد از قرارگرفتن درکلروفرم، کاهش بیان، ژن های گاماترپینن سنتاز، cyp71d178 وcyp71d180 را نشان داد ولی میزان بیان ژن dxr نسبت به حالت کنترل مشابه بود.

گل انگشتانه digitalis nervosa از جمله گیاهان دارویی است. تری بتا-هیدروکسی استروئید دهیدروژناز یک ژن کلیدی مهم در مسیر بیوسنتزی گلیکوزید ها است. با استفاده از آغازگرهای حفظ شده ژن 3?-hsd اقدام به جداسازی و توالی یابی این ژن شد. بیان ژن 3?-hsd و سه ژن mlncrna23,28,30 از طریق rt-pcr نیمه کمی انجام شد. بررسی توالی-حاصل نشان داد که ژن 3?-hsd انگشتانه مشابهت زیادی با همین ژن در سایرگونه های خویشاوند این گیاه دارد. نتایج حاصل از rt-pcr نیمه کمی نشان داد که میزان بیان این ژن در بافت های ساقه و برگ بیشتر از بافت های ریشه می باشد و همچنین بیان4 ژن مذکور تحت تاثیر تنش های غیر زنده به همراه تیمار با اشعه ی uv و تیمار هورمونی بررسی شد. نتایج نشان داد که بیان ژن ها در اثر تیمار با متیل جاسمونات، سالیسلیک اسید و اشعه ی uv-b افزایش دارند. همچنین در بررسی بیان ژن های3?-hsd و mlncrna23,28,30تحت تنش خشکی و سرما، کاهش بیان برای هر 4 ژن مشاهده شد.

سیاه دانه (nigella sativa l.) متعلق به خانواده آلاله، جزء گیاهان دارویی مهم می باشدکه انواع متعددی از متابولیت های ثانویه ی گیاهی از جمله ترپن ها را تولید می کند. مونوترپن ها و تری ترپن ها از مهم ترین گروه های تشکیل دهنده ی ترپن ها می باشند. در مسیر بیوسنتزی مونوترپن ها تحت عنوان مسیرmep واقع در پلاستید، ژن های مختلفی دخیل می باشند که مونوترپن سنتازها تحت عنوان ژن های محدودکننده سرعت واکنش در این مسیر شناخته شده اند. در طی مسیر بیوسنتزی مونوترپن ها، آنزیم ژرانیل دی فسفات سنتاز مسئول کاتالیز ژرانیل دی فسفات به عنوان پیش ماده عمومی مونوترپن ها می باشد. اکسیدواسکوآلن سیکلازها از مهم ترین آنزیم های کاتالیزکننده مسئول بیوسنتز تری ترپنوییدها می باشند که بتاآمیرین سنتاز و اسکوآلن اپوکسیداز از جمله ی این آنزیم ها هستند. به منظورجداسازی ژن مونوترپن سنتازی، آغازگرها براساس نواحی حفظ شده پروتیینی طراحی شدند. با استفاده از تکنیک رونوشت برداری معکوس و سپس واکنش زنجیره ای پلی مراز با استفاده از cdna بافت برگ به عنوان الگو، یک ژن مونوترپن‎سنتازی از گیاه سیاه دانه برای اولین بار جداسازی والگوی بیان آن بررسی شد. مقایسه توالی به دست آمده با توالی های موجود در پایگاه های اطلاعاتی موجود نشان داد که توالی های گیاهان سیاه دانه و تاج الملوک مربوط به خانواده آلاله بیشترین شباهت را نسبت به هم دارند. در این پژوهش بیان ژن های مختلف شامل ژن مونوترپن سنتازی، ژرانیل دی فسفات سنتاز، بتاآمیرین سنتاز و اسکوآلن اپوکسیداز بررسی شد. بیان نیمه کمی ژن های مونوترپن سنتاز، ژرانیل دی فسفات سنتاز، بتاآمیرین سنتاز و اسکوآلن اپوکسیداز در سطح رونوشت در اندام های ریشه، ساقه، برگ، کپسول و بذر بررسی شد و نتایج نشان داد که الگوی بیان این ژن ها در بافت های مختلف متفاوت است. هم چنین بررسی الگوی بیان این ژن ها در برگ های تیمارشده با متیل جاسمونات و اسیدسالیسیلیک نشان دهنده ی تغییر بیان این ژن ها در پاسخ به متیل جاسمونات و اسیدسالیسیلیک می باشد .

طبق برآوردهای صورت گرفته در سال های اخیر، ارزش گیاهان دارویی و معطر و فرآورده های آن ها همواره با رشد رو به افزایش و قابل توجهی همراه بوده است. گیاه مرزه (satureja hortensis l.) از جمله گیاهان مهم دارویی در جهان و نیز ایران می باشد که انواع مختلف متابولیت های ثانویه ی گیاهی از جمله ترپن ها را تولید می کند. مونوترپن های مهمی مانند تیمول و کارواکرول از اجزای اصلی تشکیل دهنده اسانس مرزه می باشند. ژن های 1-دی اکسی دی زایلولز-5-فسفات ردوکتوایزومراز و گاماترپینن ‍سنتاز از ژن های مهم در بیوسنتز مونوترپن ها می باشند. لذا با توجه به اهمیت آن ها، در این تحقیق جداسازی و بررسی بیان این دو ژن در گیاه مرزه مورد توجه قرار گرفت. ابتدا با استفاده از آغازگرهای اختصاصی طراحی شده، جداسازی این ژن ها با روش rt-pcr با موفقیت صورت گرفت. سپس بیان این ژن ها (1-دی اکسی دی زایلولز-5-فسفات ردوکتوایزومراز و گاماترپینن سنتاز) به کمک ژن خانه دار عامل افزایش طول 1 آلفا (ef1?) به عنوان ژن مرجع، تحت تیمارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نواحی توالی یابی شده این ژن ها با سایر ژن های توالی یابی شده در خانواده نعناعیان (lamiaceae) و دیگرخانواده های خویشاوند ونیز آنالیزهای فیلوژنتیکی نشان داد که این ژن ها مشابهت زیادی با ژن های 1-دی اکسی دی زایلولز-5-فسفات ردوکتوایزومراز و گاماترپینن سنتاز دارند. همچنین نتایج حاصل از rt-pcr نیمه کمی جهت اندازه گیری های بیان ژن نشان داد که این ژن ها در تمامی بافت های مورد مطالعه بیان شده و در بافت های گل آذین و برگ بیشتر از ساقه و ریشه بیان می شوند. به علاوه بیان ژن های مذکور تحت تیمارهای اسیدسالیسیلیک، متیل جاسمونات و اشعه uv تغییرات معنی داری را نشان دادند، به طوری که در بسیاری از موارد افزایش بیان در گیاهان تیمار شده نسبت به گیاهان شاهد مشاهده شد. به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش می تواند در مطالعات تکمیلی و راه کارهای افزایش متابولیت های تیمول و کارواکرول مفید واقع شود.

بابونه کبیر با نام علمی tanacetum parthenium گیاه دو یا چند ساله ای از خانواده گل ستاره ای ها asteracea می باشد که در درمان سردرد، میگرن، صدای زنگ در گوش، سرگیجه، آرتروز کاربرد دارد. در این تحقیق اثرات الیسیتورهای غیر زیستی (نانو ذرات و تنش خشکی) بر بیان ژن ژرماکرنa سنتاز (tpgas) و پارتنولید سنتاز (tppts) دخیل در تولید پارتنولید در گیاه بابونه کبیر مورد بررسی قرار گرفت. این آزمایش در زمستان 1393 در مرکز زیست پژوهشی دانشگاه زابل (بیوسنتر) اجرا گردید و گیاهان در مرحله رویشی که حدودا 15 سانتی متر ارتفاع داشت با نانو ذرات نقره سنتز سبز و سنتز شیمیایی 30 ppm و نانو کلات آهن با نسبت دو در هزار میلی لیتر تیمار شدند و تحت تاثیر تنش خشکی قرار گرفتند. پس از اعمال تنش خشکی و محلول پاشی نانو ذرات نمونه برداری از گیاه صورت گرفت. بیان ژن به روش real time pcr بررسی گردید و میزان پارتنولید به روش عصاره گیری و با دستگاه hplc و به وسیله منحنی استاندارد پارتنولید سنجیده شد. نتایج نشان داد بیان ژن های ژرماکرنa سنتاز (tpgas) و پارتنولید سنتاز (tppts) در حالت اعمال نانو ذرات نقره سنتز سبز نسبت به گیاهان شاهد، تیمار شده نانو ذرات نقره سنتز شیمیایی و نانو کلات آهن افزایش معنی داری را در سطح 1% درصد نشان داد و بیشترین بیان ژن های ژرماکرنa سنتاز (tpgas) و پارتنولید سنتاز (tppts) در حالتی صورت گرفت که گیاه تحت تنش خشکی باشد و همچنین اعمال تیمار نانو ذرات نقره سنتز سبز می باشد. همچنین همبستگی مثبتی بین بیان ژن های ژرماکرنa سنتاز (tpgas) و پارتنولید سنتاز (tppts) با میزان پارتنولید مشاهده شد. به طوری که روند تغییرات میزان بیان ژن با روند تغییرات میزان پارتنولید با اعمال نانو ذرات مختلف مطابقت داشت. بنابراین نانو ذرات مذکور و تنش خشکی به عنوان القاء کننده باعث افزایش بیان ژن های ژرماکرنa سنتاز (tpgas) و پارتنولید سنتاز (tppts) و افزایش پارتنولید در گیاه بابونه کبیر می شود.

کروسین پیکروکروسین و سافرانال سه آپوکاروتنویید اصلی زعفران به ترتیب عامل رنگ، طعم و عطر ویژه زعفران هستند. اهمیت دارویی و اقتصادی زعفران ناشی از وجود این ترکیبات در بافت کلاله است. دو ژن کلیدی مسیر بیوسنتز این مواد (carotenoid cleavage dioxygenase) ccd2 و(crocus sativus udp-glucosyltransferase) csugt2 هستند که به ترتیب واکنش های ابتدا و انتهای مسیر بیوسنتز کروسین را کاتالیز می کنند. با هدف بررسی فعالیت یا عدم فعالیت این مسیر بیوسنتزی در چهارگونه زعفران وحشی استان کردستان، بیان این دو ژن با استفاده از تکنیک rt-pcr در کلاله، تپال، برگ و بنه آنها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بخشی از ژن csugt2در هر چهار گونه توالی یابی شد. ترکیبات موجود در تپال زعفران کردستان با استفاده از gc-ms بررسی شد. براساس نتایج rt-pcr ژن های ccd2 و csugt2 در بافت کلاله هر چهار گونه بیان می شوند. در زعفران کردستان این ژن ها علاوه بر کلاله در تپال نیز بیان می شوند. بر اساس نتایج توالی یابی، توالی آمینواسیدی ژن csugt2 در گونه های وحشی دارای %55 تا 88% تشابه با زعفران زراعی است. با استفاده از آنالیز gc-ms چهار عدد از ترکیبات فرار اصلی کلاله زعفران زراعی و مالتول که یک ترکیب فرار طعم دهنده و دارویی شناخته شده است در تپال زعفران کردستان شناسایی شد.