[صفحه اصلی ]   [Archive] [ English ]  
:: صفحه اصلي :: درباره نشريه :: آخرين شماره :: تمام شماره‌ها :: جستجو :: ثبت نام :: ارسال مقاله :: تماس با ما ::
:: دوره 7، شماره 2 - ( 1399 ) ::
جلد 7 شماره 2 صفحات 134-119 برگشت به فهرست نسخه ها
بررسی اثر 5-آزاسیتیدین به‌عنوان ماده ضدمتیلاسیون DNA بر روی صفات زراعی، القای آندروژنز از طریق کشت بساک و بیان ژن DNA متیل‌ترانسفراز در بافت برگی ذرت (.Zea mays L)
راضیه عزیزیان مصلح، محمدرضا عبداللهی*، حسن ساریخانی، اصغر میرزایی اصل، پیام پورمحمدی
چکیده:   (3984 مشاهده)
بهینه‌‌سازی روش‌‌های درون شیشه‌ای برای تولید گیاهان دابل‌‌هاپلوئید ذرت نقش مهمی در برنامه‌‌های اصلاحی این گیاه دارد. در این مطالعه اثرات ماده 5-آزاسیتیدین بر روی صفات زراعی، کارایی القای آندروژنز و همچنین بیان ژن DNA متیل‌ترانسفراز (AF229183.1) در دو مرحله رشدی ذرت شامل مرحله 7 تا 8 برگی و مرحله گلدهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌‌های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. دو ژنوتیپ ذرت (DH5 × DH7 و ETMH-82) به‌‌عنوان عامل اول و تیمار بذور ذرت با 5-آزاسیتیدین (0، 5، 10 و 100 میکرومولار) به‌‌عنوان عامل دوم در نظر گرفته شدند. بذور تیمار شده در مزرعه کشت گردیده و در طول مراحل رشد، صفات مختلف مورفولوژیکی و زراعی اندازه‌گیری شدند. در آزمایش کشت بساک، بساک‌های حاوی میکروسپور‌‌هایی در مراحل تک‌هسته‌ای میانی تا تک‌هسته‌ای انتهایی انتخاب و در محیط‌کشت پایه YPm حاوی 1 میلی‌گرم در لیتر D-2,4 و 2 میلی‌گرم در لیتر BAP کشت گردیدند. اثرات متقابل ژنوتیپ × سطوح 5-آزاسیتیدین برای همه صفات مورد مطالعه به‌جز تعداد دانه در ردیف بلال، عمق دانه، قطر بوته، تعداد برگ در بوته و تعداد بلال اختلاف معنی‌‌داری را نشان دادند. بیشترین میزان وزن هزار دانه در تیمارهای 10 و 100 میکرومولار و همچنین بیشترین عملکرد‌‌ دانه و عملکرد بیولوژیک در تیمار 100 میکرومولار 5-آزاسیتیدین برای هر دو ژنوتیپ مشاهده شد. بذور ژنوتیپ DH5 × DH7 تیمار شده با غلظت 5 میکرومولار 5-آزاسیتیدین بیشترین میانگین تعداد ساختارهای رویان مانند (1833/0) و گیاهچه باززایی شده (067/0) به‌ازای هر بساک را ایجاد کردند. بیان نسبی ژن DNA متیل‌ترانسفراز در گیاهان حاصل از بذور تیمار شده با غلظت‌‌های مختلف 5-آزاسیتیدین در هر دو ژنوتیپ و هر دو مرحله رشدی مورد مطالعه نسبت به‌‌ گیاهان شاهد (غلظت صفر میکرومولار 5-آزاسیتیدین) کاهش معنی‌‌داری نشان داد که این کاهش بیان ژن می‌‌تواند منجر‌به بهبود القای آندروژنز در کشت بساک ژنوتیپ DH5 × DH7 شده باشد. به‌هر حال، علی‌‌رغم کاهش بیان این ژن در دو مرحله رشدی ژنوتیپ ETMH-82، القای آندروژنز در این ژنوتیپ مشاهده نگردید. نتایج تحقیق حاضر می‌تواند به تعیین نقش عوامل اپی‌ژنتیکی در القاء آندروژنز و بهبود تولید گیاهان هاپلوئید در ذرت کمک کند.
واژه‌های کلیدی: آندروژنز، 5-آزاسیتیدین، DNA متیل‌ترانسفراز، ذرت، کشت بساک، گیاه هاپلوئید
متن کامل [PDF 942 kb]   (557 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: ژنتیک مولکولی
دریافت: 1399/11/20 | پذیرش: 1400/1/17
فهرست منابع
1. Aulinger, I.E. (2002). Combination of in vitro androgenesis and biolistic transformation: an approach for breeding transgenic maize (Zea mays L.) lines. Ph.D.Thesis, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, Zurich, Switzerland.
2. Barloy, D. and Beckert, M. (1993). Improvement of regeneration ability of androgenetic embryos by early anther transfer in maize. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 33: 45-50.
3. Baulcombe, D.C. and Dean, C. (2014). Epigenetic regulation in plant responses to the environment. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6(9): a019471.
4. Belchev, I., Tchorbadjieva, M. and Pantchev, I. (2004). Effect of 5-azacytidine on callus induction and plant regeneration potential in anther culture of wheat (Triticum aestivum L.). Bulgarian Journal Plant Physiology, 30(1-2): 45-50.
5. Berenguer, E., Bárány, I., Solís, M.T., Pérez-Pérez, Y., Risueño, M.C. and Testillano, P.S. (2017). Inhibition of histone H3K9 methylation by BIX-01294 promotes stress-induced microspore totipotency and enhances embryogenesis initiation. Frontiers in Plant Science, 8: 1161.
6. Biter, B. (1997). In vitro haploid production in maize. Springer, Dordrecht, NT. [DOI:10.1007/978-94-017-1862-2_2]
7. Bossdorf, O., Arcuri, D., Richards, C.L. and Pigliucci, M. (2010). Experimental alteration of DNA methylation affects the phenotypic plasticity of ecologically relevant traits in Arabidopsis thaliana . Evolutionary Ecolology, 24: 541-553.
8. Burn, J.E., Bagnall, D.J., Metzger, J.D., Dennis, E.S. and Peacock, W.J. (1993). DNA methylation, vernalization, and the initiation of flowering. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 90(1): 287-291.
9. Chen, F. and Wang, Z.C. (2011). Effects of 5-azaC on development and DNA methylation in wheat. Journal of Henan University of Technology (Natural Science), 41(1): 61-66.
10. Chuang, J.C. and Jones, P.A. (2007). Epigenetics and microRNAs. Pediatric Research, 61(7): 24-29.
11. El-Tantawy, A.A., Solís, M.T., Costa, M.L., Coimbra, S., Risueño, M.C. and Testillano, P.S. (2013). Arabinogalactan protein profiles and distribution patterns during microspore embryogenesis and pollen development in Brassica napus. Plant Reproduction, 26(3): 231-243.
12. Fieldes, M.A. and Amyot, L.M. (1999). Epigenetic control of early flowering in flax lines induced by 5-azacytidine applied to germinating seed. Journal of Heredity, 90(1): 199-206.
13. Finnegan, E.J., Peacock, W.J. and Dennis, E.S. (2000). DNA methylation, a key regulator of plant development and other processes. Current Opinion in Genetics and Development, 10(2): 217-223.
14. Friedman, S. (1981). The inhibition of DNA (Cytosine-5) methylases by 5-azacytidine: the effect of azacytosine-containing DNA. Molecular Pharmaceutics, 19: 314-20.
15. Heo, J.B., Lee, Y.S. and Sung, S. (2013). Epigenetic regulation by long noncoding RNAs in plants. Chromosome Research, 21(6-7): 685-693.
16. Ismaili, A. and Pour Mohammadi, P. (2016). Effect of genotype, induction medium, carbohydrate source, and polyethylene glycol on embryogenesis in maize (Zea mays L.) anther culture. Acta Physiologiae Plantarum, 38(3): 1-8.
17. Kawakatsu, T., Nery, J.R., Castanon, R. and Ecker, J.R. (2017). Dynamic DNA methylation reconfiguration during seed development and germination. Genome Biology, 18: 171.
18. Kohler, C. and Villar, C.B. (2008). Programming of gene expression by Polycomb group proteins. Trends in Cell Biology, 18(5): 236-243.
19. Kondo, H., Miura, T., Wada, K.C. and Takeno, K. (2007). Induction of flowering by 5-azacytidine in some plant species: Relationship between the stability of photoperiodically induced flowering and flower-inducing effect of DNAdemethylation. Physiologia Plantarum, 131(3): 462-469.
20. Kondo, H., Ozaki, H., Itoh, K., Kato, A. and Takeno, K. (2006). Flowering induced by 5-azacytidine, a DNA demethylating reagent in a short-day plant, Perilla frutescens var. crispa. Physiologia Plantarum, 127(1): 130-137.
21. Kumpatla, S.P. and Hall, T.C. (1998). Longevity of 5-azacytidine-mediated gene expression and re-establishment of silencing in transgenic rice. Plant Molecular Biology, 38(6): 1113-1122.
22. Latutrie, M., Gourcilleau, D. and Pujol, B. (2019). Epigenetic variation for agronomic improvement: an opportunity for vegetatively propagated crops. American Journal of Botany, 106(10): 1281.
23. Li, S.F., Zhang, G.J., Yuan, J.H., Deng, C.L., Lu, L.D. and Gao, W.J. (2015). Effect of 5-azaC on the growth, flowering time and sexual phenotype of spinach. Russian Journal of Plant Physiology, 62(5): 670-675.
24. Li, W.Z., Song, Z.H., Guo, B.T. and Xu, L.J. (2001). The effects of DNA hypomethylating drugs on androgenesis in barley (Hordeum vulgare L.). In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 37(5): 605-608.
25. Li, Z.A., Li, J., Zhu, Q.Q., Liu, Y.H. and Wang, Z.C. (2017). Effect of exrernal 5-azaC on physiology and DNA methylation and gene-expression of Chrysanthemum. Journal of Henan University of Technology (Natural Science), 47(2): 162-169.
26. Meijón, M., Feito, I., Valledor, L., Rodríguez, R. and Cañal, M.J. (2010). Dynamics of DNA methylation and histone H4 acetylation during floral bud differentiation in azalea. BMC Plant Biology, 10(1): 1-14.
27. Munsamy, A., Rutherford, R.S., Snyman, S. and Watt, M.P. (2013). 5-Azacytidine as a tool to induce somaclonal variants with useful traits in sugarcane (Saccharum spp.). Plant Biotechnology Reports, 7(4): 489-502.
28. Nageli, M., Schmid, J.E., Stamp, P. and Biter, B. (1999). Improved formation of regenerable callus in isolated microspore culture of maize: impact of carbohydrates, plating density and time of transfer. Plant Cell Reports, 19(2): 177-184.
29. Qian, Y., Xi, Y., Cheng, B. and Zhu, S. (2014). Genome-wide identification and expression profiling of DNA methyltransferase gene family in maize. Plant Cell Reports, 33(10): 1661-1672.
30. Osorio-Montalvo, P., Sáenz-Carbonell, L. and De-la-Peña, C. (2018). 5-azacytidine: a promoter of epigenetic changes in the quest to improve plant somatic embryogenesis. International Journal of Molecular Sciences, 19(10): 3182.
31. Pecinka, A. and Liu, C.H. (2014). Drugs for plant chromosome and chromatin research. Cytogenetic and Genome Research, 143(1-3): 51-59.
32. Pfaffl, M.W., Horgan, G.W. and Dempfle, L. (2002). Relative expression software tool (REST©) for group-wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR. Nucleic Acids Research, 30(9): e36.
33. Shugar, L. (1998). Application of Doubled-Haploid Systems. Hyland seeds, W.G. Thomson and Sons Limited-Narin, Ontario, CA.
34. Solís, M.T., El-Tantawy, A.A., Cano, V., Risueño, M.C. and Testillano, P.S. (2015). 5-azacytidine promotes microspore embryogenesis initiation by decreasing global DNA methylation, but prevents subsequent embryo development in rapeseed and barley. Frontiers in Plant Science, 6: 472.
35. Tatra, G.S., Miranda, J., Chinnappa, C.C. and Reid, D.M. (2000). Effect of light quality and 5-azacytidine on genomic methylation and stem elongation in two ecotypes of Stellaria longipes. Physiologia Plantarum, 109(3): 313-321.
36. Testillano, P.S., Solís, M.T. and Risueño, M.C. (2013). The 5-Methyl-Deoxy-Cytidine (5mdc) localization to reveal in situ the dynamics of DNA methylation chromatin pattern in a variety of plant organ and tissue cells during development. Physiologia Plantarum, 149: 104-113.
37. Teyssier, C., Maury, S., Beaufour, M., Grondin, C., Delaunay, A. and Le Mette, C. (2014). In search of markers for somatic embryo maturation in hybrid larch (Larix X Eurolepis): global DNA methylation and proteomic analyses. Physiologia Plantarum, 150: 271-291.
38. Touraev, A., Brian, P. and Mohan, S. (2009). Advances in Haploid Production in Higher Plants. Springer Science, Dordrecht, NT. [DOI:10.1007/978-1-4020-8854-4]
39. Tyunin, A.P., Kiselev, K.V. and Zhuravlev, Y.N. (2012). Effects of 5-azacytidine induced DNA demethylation on methyltransferase gene expression and resveratrol production in cell cultures of Vitis amurensis. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 111(1): 91-100.
40. Wang, Z.C., Nie, L.J. and He, Y.X. (2009). The effect of 5-azacytidine to the DNA methylation and morphogenesis character of Chrysanthemum during In vitro growth. Acta Horticulturae Sinica, 36(12): 1783-1790.
41. Zhu, Q.Q. (2014). Effect of 5-azaC on DNA methylation and gene-expression of chrysanthemum. Master Thesis. Henan University, Kaifeng, Henan, China.
ارسال پیام به نویسنده مسئول

ارسال نظر درباره این مقاله
نام کاربری یا پست الکترونیک شما:

CAPTCHA



XML   English Abstract   Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Azizian Mosleh R, Abdollahi M R, Sarikhani H, Mirzaie-Asl A, Pour Mohammadi P. Study of the Effect of 5-Azacytidine as a DNA Demethylating Agent on Agronomic Traits, Androgenesis Induction via Anther Culture and DNA-Methyltransferase Gene Expression in Maize (Zea mays L.) Leaf Tissue. pgr. 2021; 7 (2) :119-134
URL: http://pgr.lu.ac.ir/article-1-220-fa.html

عزیزیان مصلح راضیه، عبداللهی محمدرضا، ساریخانی حسن، میرزایی اصل اصغر، پورمحمدی پیام. بررسی اثر 5-آزاسیتیدین به‌عنوان ماده ضدمتیلاسیون DNA بر روی صفات زراعی، القای آندروژنز از طریق کشت بساک و بیان ژن DNA متیل‌ترانسفراز در بافت برگی ذرت (.Zea mays L). پژوهش های ژنتیک گیاهی. 1399; 7 (2) :134-119

URL: http://pgr.lu.ac.ir/article-1-220-fa.html



بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.
دوره 7، شماره 2 - ( 1399 ) برگشت به فهرست نسخه ها
پژوهش های ژنتیک گیاهی Plant Genetic Researches
Persian site map - English site map - Created in 0.14 seconds with 30 queries by YEKTAWEB 4447