|
" توليد بذور هيبريد خيار و گوجه فرنگي از طريق اصلاح معكوس "
عنايتي شريعت پناهي، مهران
| شماره شناسایی
|
:
|
18874738
|
| شماره مدرک
|
:
|
۶۱۹۳۰
|
| نام عام مواد
|
:
|
[گزارش نهایی -تجاری]
|
| شناسه افزوده
|
:
|
عنايتي شريعت پناهي، مهران
|
|
|
:
|
آزادي، پژمان
|
|
|
:
|
زين العابديني، مهرشاد
|
| عنوان اصلي
|
:
|
توليد بذور هيبريد خيار و گوجه فرنگي از طريق اصلاح معكوس
|
| نام نخستين پديدآور
|
:
|
عنايتي شريعت پناهي، مهران
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
Hybrid seeds production in cucumber and tomato using reverse breeding
|
| وضعیت انتشار
|
:
|
کرج: پژوهشگاه بيوتکنولوژي کشاورزي، ۱۴۰۱
|
| فروست
|
:
|
شماره ثبت ۶۱۹۳۰ مورخ ۱۴۰۱/۰۴/۲۸۶۱۹۳۰
|
|
|
:
|
شماره طرح : 1-05-05-9451
|
|
|
:
|
سامانه سمپات
|
| توصیفگر
|
:
|
خیار، گوجه فرنگي، اصلاح معکوس، هاپلوئیدی، DMC1، خاموش سازی ژن
|
| خلاصه یا چکیده
|
:
|
با استفاده از روش اصلاح معکوس می‌توان لاین¬های مادری بذور هیبرید را در کوتاه¬ترین زمان ممکن به دست آورد. تولید این لاین¬های والدی در روش اصلاح معکوس دارای دو مرحله است: اول متوقف نمودن نوترکیبی (ناشي از پديده كراسينگ¬اور) در گیاهان انتخاب شده و سپس انجام دابلد هاپلوئیدی در گامت¬های ایجاد شده از این گیاهان که فاقد نوترکیبی هستند. متوقف نمودن نوترکیبی از طریق خاموش نمودن ژن¬های کلیدی درگیر در واقعه نوترکیبی مانند ژن DMC1 صورت می¬پذیرد. در پروژه اول اين طرح، تهيه پروتكل براي توليد گياهان هاپلوئید/دابلدهاپلوئيد در خيار و گوجه فرنگي به منظور استفاده در برنامه اصلاح معكوس مورد بررسی قرار گرفت. در خيار از روش بكرزايي (پارتنوژنز) و در گوجه فرنگي از روش نرزايي (آندروژنز) استفاده شد. پروتکل توسعه یافته برای تولید دابلدهاپلوئیدهای خیار به راحتی قابل استفاده در برنامه‌های اصلاح معکوس برای تولید بذر هیبرید می‌باشد اما در گوجه فرنگی همچنان مشکل تولید لاین دابلدهاپلوئید مشابه سایر تحقیقات بین المللی پابرجاست و علیرغم نتایج خوب در تشکیل ساختارهای چندسلولی و جنین زایی اما امکان تولید لاین از طریق روش درون شیشه ای میسر نشد و به همین دلیل در پروژه چهارمی روش مولکولی CENH3 که اخیرا در ارابیدوپسیس موفق بوده در گوجه فرنگی مورد بررسی قرار گرفت. در پروژه دوم اين طرح، اثر خاموش سازی ژن DMC1 در خیار(Cucumis sativus) بررسی شد بر اساس نتايج اين پروژه توقف کامل کراس اوور در اثر خاموش سازی ژن DMC1 درگیاهان تراریخته خیار موجب کاهش احتمال صحیح کروموزومها به میزان 1 در 128 (1/2n، n: تعداد کروموزوم هاپلوئید در گونه) شد. همچنین ظاهر چروکیده تعدادی از دانه‌های گرده در گیاهان تراریخته در مقایسه با گیاهان نرمال بیانگر توقف نسبی کراس اوور درگیاهان تراریخته CsDMC1 RNAi بود. در پروژه سوم اين طرح، در گوجه فرنگی انتقال سازه RNAi-DMC1 با استفاده از اگروباکتریوم تومیفاشینس سویه LBA4404 انجام شد. آنالیزهای مولکولی نشان داد که ژن DMC1 با استفاده از این روش به میزان مؤثری knock down شده است. در پروژه چهارم این طرح، جهت ایجاد والد القاء کننده هاپلوئیدی اقدام به بررسي توالي و مهندسي ژن CENH3 گوجه فرنگی شد. پس از آناليزهاي بيوانفورماتيک، جهش‌های موثر جهت ایجاد تغییر در ناحیه HFD (Histone-Fold Domain) شناسایی شدند. از بين سازه‌هاي کريسپري طراحي شده، انتقال سازه‌اي که حاوي gRNAي هدف گيري کننده براي اسيدآمينه‌هاي معادل A127 و E128 ژن CENH3 آرابيدوپسيس در گوجه فرنگي بودند، منجر به ايجاد ريزنمونه‌هاي باززاشده پس از انتقال شد. در ادامه با استفاده از سیستم هاپلوئیدی توسعه یافته بر روی گیاهان تراریخته ایجاد شده لاینهای دابلدهاپلوئید تولید و به بخش خصوصی برای معرفی هیبرید منتقل گردید.
|
|
|
:
|
The reverse breeding is a new technique that produces homozygote parental lines from heterozygote hybrid plant in a short time. Production of parental lines using reverse breeding has two steps including firstly the successful suppression of crossover and recombination in selected plants and secondly induction of doubled haploid lines from those above-mentioned plants. The recombination suppression is performed by silencing of CsDMC1 (homolog of the yeast DMC1 gene, DISRUPTED MEIOTIC cDNA1). In the first project, development of protocols to induce haploidy in cucumber and tomato, in order to be applied in reverese breeding program, was evaluated. Parthenogenesis and androgenesis systems were used for cucumber and tomato, respectively. The protocol developed for DH production of cucumber can be easily applied in cucumber breeding programs, however in tomato the in vitro protocol developed did not result in DH lines as reported by other international research groups, therefore we checked the CENH3 system developed in Arabidopsis for DH production in tomato in the fourth project. In the second project, the effect of the silencing of DMC1 gene on the crossover suppression in cucumber (Cucumis sativus) was evaluated. Analysis of CsDMC1 expression in the male flowers of transformed lines showed different levels of CsDMC1 silencing. Since crossovers are essential for normal segregation of chromosomes, suppression of crossover reduces the probability of correct segregation of homologous chromosomes (1/2)n (n: the number of haploid chromosome of species). The distorted shape of pollen grains in transformed lines was an indication of the successful suppression of crossover in CsDMC1 RNAi plants. In the third project, The binary vectors pBI121 DMC1-RNAi, harboring hairpin structure plus the DMC1 gene from tomato was constructed and introduced to tomato cotyledon explants. Molecular analysis of DMC1 expression in the flowers of transformed lines showed different levels of CsDMC1 silencing. The distorted shape of pollen in transformed lines was an indication of the successful suppression of crossover from DMC1 RNAi plants. In the fourth project, Isolation, cloning, and sequencing of tomato’s CENH3 gene were conducted to produce haploid inducer line. The effective point mutations in histone fold domain (HFD) region of CENH3 were identified after translation of sequenced fragments of CENH3 gene. The process of constructing the CRISPR/cas9 construct was performed to induce targeted mutations in HFD region. Finally, the doubled haploid lines produced through the application of haploidy protocols developed on the DMC1-suppressed transgenic plants were transferred to the private sector for hybrid release.
|
| |