زیست فناوری

چکیده اهداف: متانوتروف‌ها میکروارگانیسم‌هایی هستند که با استفاده از متان به‌عنوان منبع کربن و انرژی، نقش مهمی در چرخه زیستی کربن دارند و به‌دلیل توان بالای تولید پروتئین تک‌یاخته‌ای، گزینه‌ای ارزشمند در صنایع زیستی محسوب می‌شوند. در این پژوهش، به بررسی افزایش تولید زیست‌توده در شرایط هوازی و غیرهوازی برای سه گونه متانوتروف، Methylococcus capsulatus (Bath)، Methylomicrobium album BG8 و Methanoperedens nitroreducens در محیط in silico پرداخته شده است.
مواد و روش‌ها: ابتدا مدل‌های متابولیکی این میکروارگانیسم‌ها (iMcBath، iJV803 و iMN22HE) بازسازی و با استفاده از جعبه‌ابزار COBRA در محیط MATLAB تحلیل شدند. انتخاب واکنش‌های اصلاح‌شده بر اساس تحلیل حساسیت شار و مرور منابع علمی مرتبط با نقاط کلیدی در مسیر اکسیداسیون متان و متابولیسم نیتروژن صورت گرفت. سپس، آنالیز شار متابولیکی (FBA) با هدف ارزیابی زیست‌توده در حالت پایه و بهینه‌سازی شده انجام و به مقایسه نتایج با یکدیگر پرداخته شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که پس از تغییرات متابولیکی اعمال شده، میزان شار زیست‌توده Methylococcus capsulatus، Methylomicrobium album و Methanoperedens nitroreducens نسبت به حالت پایه، به ترتیب ۲.۸، ۱.۹۴ و ۱.۲۵ برابر افزایش یافت. همچنین نتایج، تحلیل حساسیت و تغییرپذیری شار نشان دادند که نتایج مدل نسبت به تغییر در نرخ جذب سوبسترا پایدار است. نتیجه‌گیری: با توجه به افزایش چشمگیر زیست‌توده Methylococcus capsulatus (Bath) و برخورداری از کاربردهای زیستی و صنعتی شناخته‌شده، و نیز در اختیار داشتن فناوری کشت آن نسبت به سایر متانوتروف‌ها، پیشنهاد می‌شود تغییرات متابولیکی این مدل در محیط آزمایشگاهی بررسی شود تا به کاربردهای زیستی و صنعتی بیشتری دست یابد.

چکیده به‌منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی، 32 خانواده ناتنی از گونه فسکیوی پابلند (Festuca arundinacea) در سال زراعی 94-1393 در شهرستان تبریز مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج تجزیه واریانس تنوع معنی‌داری بین ژنوتیپ‌های مورد بررسی برای صفات ارتفاع بوته، قطر تاج‌پوش، روز تا خوشه‌دهی، روز تا گرده‌افشانی، قطر طوقه، عملکرد تر علوفه، عملکرد خشک علوفه، تعداد ساقه و عملکرد بذر در چین اوّل و در صفات قطر تاج‌پوش، قطر طوقه، عملکرد تر علوفه و عملکرد خشک علوفه در چین دوّم و در سطح احتمال یک درصد مشاهده گردید. براساس نتایج به‌دست آمده از مقایسات میانگین، بیشترین عملکرد خشک علوفه در چین اوّل با 5/758 گرم در ژنوتیپ 32 به دست آمد. تجزیه به مؤلفه‌های اصلی با در نظر گرفتن مقادیر ویژه بزرگتر از یک موجب معرفی سه مؤلفه شد که 5/80 درصد از تغییرات بین نمونه‌ها را توجیه نمودند. در تجزیه خوشه‌ای بیشترین تمایز بین گروه‌ها با سه خوشه حاصل گردید و با برش دندروگرام ژنوتیپ‌ها در سه گروه قرار گرفتند. با توجه به نتایج، خوشه سوّم از نظر اکثر صفات برتر از دو خوشه دیگر بود. ژنوتیپ‌های خوشه سوّم با توجه به ارزش بیشتر این خوشه از نظر صفات مهّم نظیر عملکرد علوفه و عملکرد بذر در برنامه‌های اصلاحی از اهمیّت ویژه‌ای برخوردار خواهند بود. در به‌نژادی گیاهان علوفه‌ای، موفقیت در گزینش، به تنوع ایجاد شده از نوترکیبی ژنتیکی و هتروزیس بستگی دارد. با توجه به فاصله بین گروه‌های یک و سه، احتمالاً بیشترین موفقیت در تلاقی بین ژنوتیپ‌های این دو گروه به‌دست خواهد آمد.

چکیده اهداف: گراس‌های چندساله از مهم‌ترین گیاهان مرتعی هستند که به‌لحاظ تولید علوفه، حفاظت و جلوگیری از فرسایش خاک اهمیت زیادی دارند. یکی از جنس‌های مهم خانواده گندم، جنس آگروپیرون است. هدف این پژوهش، بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیت‌های مختلف جنس آگروپیرون براساس صفات مورفولوژیک بود.
مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر، ۳۱ جمعیت از ۳ گونه مختلف جنس آگروپیرون در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با ۳ تکرار در مزرعه تحقیقاتی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی شمال غرب و غرب کشور ارزیابی شدند. تجزیه و تحلیل خوشه‌ای، پس از استانداردکردن داده‌ها با محاسبه فواصل اقلیدسی و روش جفت‌گروه بدون وزن با میانگین حسابی (UPGMA) با نرم‌افزار SPSS ۱۷ و تحلیل مولفه‌های اصلی از طریق ماتریس ضرایب همبستگی صفات و نرم‌افزار Minitab ۱۴ انجام گرفت.
یافته‌ها: بیشترین ضریب تغییرات فنوتیپی به‌ترتیب در صفات طول خوشه، عملکرد علوفه تر در چین اول و عملکرد علوفه خشک در چین اول بود. در مولفه دوم، صفات عملکرد بذر و قطر طوقه بیشترین اهمیت را در تبیین این مولفه داشتند. تفاوت‌های قابل توجهی بین جمعیت‌های مختلف از نظر صفات مورفولوژیک وجود داشت، به‌طوری که از نظر این صفات گونه‌های مختلف موجود در این جنس از همدیگر قابل تفکیک بودند. از نظر خصوصیات مورفولوژیک، شباهت‌ زیادی بین آگروپیرون کریستاتوم و آگروپیرون دسرتوروم وجود داشت.
نتیجه‌گیری: جمعیت‌های مختلف گونه آگروپیرون الانگاتوم به‌دلیل داشتن صفات مورفولوژیک متمایز، از جمعیت‌های مربوط به آگروپیرون کریستاتوم و آگروپیرون دسرتوروم قابل تشخیص هستند، اما برای تفکیک جمعیت‌های مربوط به آگروپیرون کریستاتوم و آگروپیرون دسرتوروم بایستی از نشانگرهای مولکولی استفاده نمود.

چکیده اهداف: در چند دهه اخیر تولید سوخت‌های زیستی یکی از تلاش‌های امیدبخش در عرصه زیست‌فناوری بوده است. سیانوباکترهای تک‌سلولی، میکروارگانیزم‌های بسیار پراکنده و فتوتروفیکی هستند که قادرند به‌عنوان کارخانجات کوچک تولیدکننده سوخت‌های زیستی عمل کنند. هدف مطالعه حاضر بازسازی و مدل‌سازی شبکه‌ متابولیکی تلفیقی از سیانوباکتر به‌منظور افزایش تولید سوخت زیستی بود.
مواد و روش‌ها: در مطالعه محاسباتی حاضر یک نرم‌افزار برای ادغام شبکه‌های متابولیکی بازسازی‌شده، به‌منظور بهینه‌سازی و افزایش کارآیی آنها توسعه یافت و به اسم iMet نام‌گذاری شد. ابتدا از iMet برای ادغام سه شبکه متابولیکی از قبل بازسازی‌شده سینکوسیستیس ۶۸۰۳ PCC (Synechocystis PCC۶۸۰۳) استفاده شد. در مرحله بعد، شبکه بازسازی‌شده به‌دست‌آمده، برای تولید چهار نوع سوخت زیستی شامل اتانول، پروپانول، بوتانول و ایزوبوتانول مدل‌سازی شد.
یافته‌ها: مدل جدید ادغام‌شده ۸۰۸ واکنش و ۵۶۰ متابولیت داشت. مقدار فلاکس یا جریان آن در مدل ادغام‌شده، ۰۲۹۵/۰ بر ساعت محاسبه شد. این عدد نسبت به سه مدل قبلی افزایش قابل توجهی نشان ‌داد. سلول‌ها تقریباً هر ۲۴ساعت، یک‌بار تقسیم شدند. میزان فلاکس چهار نوع الکل و حداکثر بازده تئوری آنها در مدل ادغام‌شده نسبت به سه مدل قبلی افزایش نشان داد. فلاکس تولید اتانول در تمامی مدل‌ها از فلاکس سه الکل دیگر بزرگ‌تر و واکنش‌های تولید اتانول به جریان یا فلاکس مرکزی کربن از همه نزدیک‌تر بود.
نتیجه‌گیری: آنالیزهای تعادل جریان افزایش پوشش شبکه متابولیک، افزایش تولید سوخت‌های زیستی و کاهش تعداد واکنش‌های بلوکه‌شده را در مدل جدید نشان می‌دهد و از این طریق کارآیی نرم‌افزار توسعه‌یافته iMet اثبات می‌شود.