مکانيسم ايجاد رنگ و طراحي رنگهاي نوين در گل هاي شاخه بريده
مترجم زبان چینی - ترجمه همزمان چینی - ترجمه شفاهی چینی - ترجمه کتبی زبان چینی - ترجمه تلفنی چینی - اعزام مترجم زبان چینی به محل کارگاه کارخانه - ترجمه متون تخصصی چینی به فارسی - ترجمه متون تخصصی از فارسی به چینی - با تجربه ترین مترجمین زبان چینی در کانون مترجمین زبان چینی - آموزش زبان چینی - ترجمه زبان چینی
طراحی سایت - طراحی پورتال - فروش وب سایت - طراحی وب سایت - تولید وب سایت - وب سایت شرکت ها - وب سایت املاک - وب سایت انتشارات - وب سایت بیمه- طراحی گرافیکی وب سایت - طراحی گرافک سایت- تولید پورتال تحت وب- طراحی سایت - وب دیزاین
مکانيسم ايجاد رنگ و طراحي رنگهاي نوين در گل هاي شاخه بريده
کشاورزيبهروز مرادي عاشور و بهزاد ادريسي ايستگاه ملي تحقيقات گل وگياهان زينتي محلات
دومين سمينار علمي_کاربردي گل و گياهان زينتي ايران مهر 1382
تعداد بازدید : 1122
تبلیغات :آموزش از راه دور با سیستم آموزش مجازی تحت وب پویش
اگر نیاز به اطلاعات بیشتری دارید،در یانک اطلاعاتی ما ، جستجو کنید:  
اشتراک گذاری در Face Book  اشتراک گذاری در twitter  اشتراک گذاری در Google Reader  اشتراک گذاری در Digg

 چکيده

 رنگ گل يکي از مهمترين فاکتورهاي موثر در بازاريابي گلهاي شاخه بريده وگياهان زينتي مي باشد.گلهاي داراي رنگ بنفش، آبي و بنفش مايل به ارغواني در بعضي از گياهان زينتي از جمله: رز، ميخک، داوودي وژربرا که به صورت عمده کشت مي گردند وجود ندارد. ايجاد الگوهاي جديد رنگ در گياهان زينتي هميشه جنبه اصلي طبقه بندي اصلاح آنها را تشکيل مي دهد که با آناليز بيوشيميايي و شيميايي اجزاء مسئول تشکيل رنگ همراه است. اجزاء شيميايي که روي تشکيل رنگ در گياهان زينتي مؤثر هستند عبارتند از: کارتنوئيدها، بتالاين ها، فلاونول ها، چالکون ها، آئرون ها و آنتوسيانين ها. چندين نوع از آنتوسيانين ها همراه با ساير فلاونوئيدها در واکوئل هاي سلول اپيدرمي واقع شده اند. ژنهاي مسؤل توليد آنتوسيانين به چهار گروه طبقه بندي مي شوند: گروه اول: ژنهاي مسؤل توليد آنتوسيانين و فلاونول، گروه دوم: ژنهاي مسؤل هيدروکسي لاسيون و متيلاسيون مولکول هاي آنتوسيانين، گروه سوم: ژنهاي کنترل کننده گليکوسيلاسيون و آسيلاسيون مولکولهاي آنتوسيانين، گروه چهارم: ژنهايي که رنگ را درقسمتهاي مختلف گل بدون تغيير ترکيب شيميايي مولکول آنتوسيانين تغيير مي دهند. به دليل اينکه تمام اجزاء با همديگر رنگ نهايي گل را تعيين مي کنند کار اصلاح گران کلاسيک براي طراحي يک واريته ويژه بسيار پيچيده مي شود. به عبارت ديگر در بين افراد لاينها تنها بعضي از اعضاء ذخيره ژني، ژنهاي رنگ گل را نشان مي دهند که به اين معني است که رنگ در يک گياه نمي تواند در گياه ديگري که فاقد ژنهاي مقتضي است توليد شود. علاوه براين محدود بودن ذخيره ژني (کنترل کننده رنگهاي بخصوص) موجود در افراد گونه ها ايراد ديگر بر اصلاح کلاسيک مي باشد.همچنين PH درون واکوئل سلول در تعيين رنگ نهايي گل موثر است. بيولوژي مولکولي با ايزوله ژن مورد نظر از يک منبع خارجي بدون هيچ گونه محدوديت و انتقال آن به درون واريته موجود اين امکان را ايجاد مي نمايد که بر موانع غلبه نموده و واريته هايي با رنگ جديد توليد شود. اين مقاله بر روي مسير بيوشيميايي توليد آنتوسيانين و ساير اجزاء فلاونوئيدها (مسير فنيل پروپانوئيد phenylpropanoid pathway  ) و اينکه امکان توليد واريته هاي بنفش و آبي در رز وجود دارد يا ندارد. همچنين نحوه ايزوله وانتقال ژنهاي رنگدانه بندي به گياهان زينتي تاکيد دارد.

 کلمات کليدي: رنگ گل، ژن، مسير، آنتوسيانين، آنزيم، تلاقي،

 مقدمه

جدا از ايجاد ارقام جديد براي افزايش توليد مواد غذايي اصلاح گران گياه هميشه علاقه مند هستند که طيف وسيعي از واريته هاي مختلف گياهان زينتي را توليد نمايند. براي مثال صنعت گل هلند 60 درصد صادرات جهاني گلهاي شاخه بريده و 50 درصد گياهان گلداني دنيا را به عهده دارد(Mol ) . رزها وميخک وداوودي نمايانگر تقريبا نيمي از گلهاي شاخه بريده اند که اکثر گونه هاي آنها بازار گل را به خود اختصاص داده اند. ايجاد الگوهاي جديد رنگ در گياهان زينتي هميشه جنبه اصلي طبقه بندي اصلاح آنها را تشکيل مي دهد که با آناليز بيوشيميايي و شيميايي اجزاء مسئول تشکيل رنگ همراه است(Akavia). اطلسي يکي از موضوعات اصلي اين بررسيها ميباشد.  امروزه 32 ژن در اطلسي شناسايي گرديده که اثر روي رنگدانه بندي گل دارد. اجزاء شيميايي که روي تشکيل رنگ در گياهان زينتي موثر هستند عبارتند از: کارتنوئيدها، بتالاين ها، فلاونول ها، چالکونها، آئرون ها و بويژه آنتوسيانين ها. عموماً چندين نوع از آنتوسيانين ها در واکوئل هاي سلول اپيدرمي همراه با ساير فلاونوئيدها واقع شده اند.

ژنهاي مسول توليد آنتوسيانين را مي توان به چهار گروه طبقه بندي نمود: ( Cornu)

1-    ژنهاي مسئول توليد آنتوسيانين و فلاونول

2-    ژنهاي مسئول هيدروکسي لاسيون و متيلاسيون مولکولهاي آنتوسيانين

3-    ژنهاي کنترل کننده گليکوسيلاسيون و آسيلاسيون مولکولهاي آنتوسيانين

4-    ژنهايي که رنگ را درقسمت هاي مختلف گل بدون تغيير ترکيب شيميايي مولکول آنتوسيانين تغيير مي دهند.

به دليل اينکه تمام اجزاء با همديگر رنگ نهايي گل را تعيين مي کنند، به همين خاطر کار اصلاحگران کلاسيک را براي طراحي يک واريته ويژه بسيار پيچيده مي کند. اصلاحگران را مجبور به ايجاد و انتخاب تصادفي فنوتيپي رنگ هاي موجود ودر دسترس نموده و سپس به صورت رويشي آنها را براي نگهداري تکثير نمايند.

هرچند افزايش دانش ژنهاي موجود سهم بسيار زيادي را براي اصلاح کنترل شده واريته هاي گل ايجاد مي نمايند. اما مشکل بزرگتر ديگري در راه اصلاح کلاسيک اينست که ذخيره ژني موجود در افراد گونه ها نسبتاً محدود مي باشد. 

در بين افراد گونه ها تنها بعضي از اعضاء ژنهاي رنگ گل را نشان مي دهند که به اين معني است که رنگ موجود در يک گياه نمي تواند در گياه ديگري که فاقد ژنهاي مقتضي است توليد شود.

اگر چه اصلاحگران بطور موفقيت آميزي واريته هاي جديد را با هيبريداسيون بين گونه اي يا موتاسيون توليد مي نمايند. اين روشها هميشه با قابليت تلاقي پذيري لاين هاي مختلف محدود مي شوند. بيولوژي مولکولي امکاني را ايجاد مي نمايد تا با استفاده از ايزوله ژن ويژه از يک لاين و انتقال ژن به درون لاين ديگر بر موانع غلبه نمود و واريته هاي با رنگ جديد توليد شود.

بايستي تأکيد شود که فهم جزئيات عمل و اثر متقابل ژنهاي انفرادي، يک پيش نياز ضروري براي ايجاد ابزار قدرتمند مهندسي ژنتيک در ايجاد لاينهايي با رنگ جديد مي باشد.

 

مسير فنيل پروپانوئيد:

آنتوسيانين و ديگر اجزاء فلاونوئيد از طريق مسير فنيل پروپانوئيد توليد مي شوند. مسير کلي فنيل پروپانوئيد (Hahlbruck 1988) نه تنها ما را به توليد فلاونوئيد راهنمايي مي کند بلکه پيش ماده هاي چندين جزء فنوليک ديگر در گياهان عالي از قبيل کومارين ها، استرهاي  قابل حل، ليگنين، سوبرين و ديگر اجزاء و موارد سلولي را  نشان مي دهد.

از بين گونه هايي که مسير بيوسنتز فلاونوئيد آنها بطور ژنتيکي و بيوشيميايي به خوبي شرح داده شده ذرت و اطلسي مي باشد (1984 Wiering ، 1982 Doorer).

پيش ماده اصلي فلاونوئيدها، فنيل آلانين مي باشد که توسط آنزيم فنيل آلانين آمونياليز (PAL) به 4- کومارويل (CoA) تبديل مي شود و سپس به 4- هيدروکسي لاز سيناميک (C4H) و 4- کومارات CoA ليگاز (4CL) (شکل 1).

چالکون سنتاز (CHS)، آنزيم کليدي بيوسنتز فلاونوئيد، 4- کوماريل CoA را با سه واحد از مالونيل COA ترکيب مي کند تا 4،´2،´4،´6 تتراهيدروکسي چالکون که بعداً به فلاونون نارينگن تبديل شود (توسط ايزوله از چالکون CHI) تشکيل شود.

Noringenin توسط فلاونون 3- هيدروکسي لاز (FHT) به دي هيدروکائمپفرون (Dihydrokaempfera) تبديل مي شود.

هيدروکسي لاسيون حلقه B توسط فلاونوئيدهپ 3- هيدروکسي لاز و نيز توسط فلاونوئيد ´3 ، ´5- هيدروکسي لاز به دو تا دي هيدرو فلاونول ها به نامهاي دي هيدروکوئرستين و دي هيدروميريستين تبديل مي شود.

اين دي هيدرو فلاونول ها مي تواند به فلاونول ها و آنتوسيانين ها تبديل شود. توليد فلاونول ها توسط آنزيم فلاونول سنتاز (FLS) کاتاليز مي شود در حاليکه دي هيدرو فلاونول 4- رد کتاز (DFR) اولين آنزيمي است که در آبشار پله پله سنتزآنتوسيانين شرکت مي نمايد.

گروههاي مختلف هيدروکسيل حلقه B و مشخصات آنها عموتاً مسئول طيف پايداري رنگ آميزي مي باشند.

دي هيدرو کامپفرول طي فرايندي به رنگدانه هاي پلار گونيدين منجر مي شودکه نمايانگر رنگ پرتقالي يا قرمز آجري مي باشد.

دي هيدرو کوئر ستين به مشتقات سيانيدين تبديل شده که در ايجاد رنگ قرمز موثر مي باشد. و دي هيدروميريستين به مشتقات دلفيندين تبديل مي شود که آبي يا ارغواني هستند. چندين اثرات ديگر ذکر شده در بالا اضافه مي شود تا ظهور نهايي رنگ اما سه شاخه اساسي پلارگوندين، سياندين و دلفينيدين تعيين مي کند طيف رنگهايي که در گياه ويژه اي توليد مي شود.

تثبيت و تغيير مولکولهاي آنتوسيانين سبب تأثير در روي رنگ نهايي گل مي شود.

در اطلسي براي شان، ترانسفراز گلوکوسيل شرح داده شده است که روي 3 مکان آنتوسيانين موثر است (Kho، 1978) و ترانسفراز دامنوسيل عمل دامنوسيلاسيون گلکوز را انجام مي دهد (Kamsteeoy، 1979).

درامنوسيل يک يک آسيلاسيون با اسيد 4- کوماريک باقي مي ماند که عمل آسيل ترانفراز را انجام مي دهد (Jonsson، 1984) آنزيمهاي متيل ترانسفراز عمل متيلاسيون در موقعيت ´5 و ´3 حلقه B را انجام مي دهد.

تعدادي ژنهاي ساختماني آنزيم هايي را براي بيوسنتز فلاونوئيدها کد مي کنند که از چندين گونه کلون شده اند. چالکون سنتاز از Letroselium، اطلسي، Antirrhinum و ذرت کلون شده است.ايزومراز چالکون از اطلسي و دي هيدروفلانول 4- ردکتاز کلون شده از Antrrhinum ، ذرت و اطلسي کلون شده. (Beld، 1989) و آنتوسيانين افلاونول -0-3 گلوکوسيل ترانسفراز نيز از ذرت کلون شده است.

C1 که از ذرت ايزوله شده، اولين مولکولي است که ژن تنظيم کننده مسير آنتوسيانين را بيان مي کند. (Cone و همکاران، 1986)

در افراد گونه ها حضور يا فقدان آنزيم هاي کليدي مسير فلاونوئيد يا خاصيت سوبستراي اين آنزيمها در گياهان مشخص، ترکيب آنتوسيانيني موجود در گل را تعيين مي نمايد. براي مثال در اطلسي به ندرت مشتقات پلالگونيدين يافت مي شود که اين به واسطه خاصيت سوبستراي دي هيدروفلاونول 4- ردکتاز مي باشد که فقط روي پيش ماده هاي دي هيدروکوئرستين و دي هيدروميريستين تأثير مي گذارد به اين دليل در هيچ يک از واريته هاي اطلسي هيچ نوع پلارگونيدين شناخته نگرديد از سويي ديگر براي مثال در رزها هيچ پيگمانها يا رنگدانه هاي دلفنيدين وجود ندارد که اين امراحتمالاً به واسطه فقدان فلاونوئيد 3´ و 5´ هيدروکسي لاز مي باشد که تشکيل دي هيدروميريستين را کاتالير مي نمايد. به همين دليل هيچ واريته آبي يا بنفش نوع دلفينيدين در بين رزها يافت نمي شود. اصلاح کلاسيک به طور جزئي به فقدان اين نوع آنتوسيانين تکيه مي نمايد به اين ترتيب واريته هايي که خيلي نزديک به رنگ دلفنيدين يا پلارگونيدين مي باشند، گزينش مي شوند. هرچند اين فنوتيپ ها با ترکيب آنتوسيانين هاي مختلف، پيگمانهاي مشترک و فاکتورهاي ديگر از قبيل کمپلکس هاي ترکيبات فلزي و  PH تعيين مي شود. (De Valming 1983)

ولي به علت تکثر اين فاکتورها به ندرت ممکن است که يک فنوتيپ معين در تلاقي هاي بعدي حفظ گردد.

 

  پيش شرطهايي براي دستکاري موفقيت آميز رنگ گلها:

مهندسي ژنتيک امکان مسلط شدن (غلبه کردن) بر موانع گونه ها را فراهم مي نمايد و بنابراين اصلاحگر قادر است واريته هاي جديدي را توليد نمايد، که توسط برنامه هاي اصلاحي کلاسيک ممکن است قابل توليد نباشند. براي رسيدن به اين هدف حداقل سه شرط عمده بايستي وجود داشته باشد: ژن مناسب کد کننده آنزيم ويژه مسير آنتوسيانين بايستي از لاين مشخص ايزوله شود و فراورده ژن آن، ويژگي سوبسترا را بيان نمايند. ژنها در لاين مورد نظر بيان شود و سرانجام با بيان پايدار ژن انتقال يافته در لاين هدف تضمين شود.

الف) ايزوله ژن مناسب:

چندين ژن ذکر شده در بالا که آنزيم هاي مسير فنيل پروپانوئيد را سنتز مي کنند با روشهاي مختلف ايزوله شده اند (Bled و همکاران، 1989 ، Wienand و همکاران 1986،1988، Van Tunen ) تکنيکهاي دنبال نمودن ژن با استفاده از عناصر جابجا شونده (ترانسپوزانها) مورد سنجش قرار گرفته اند که در ايزوله ژنها براي موتاسيونهايي که به آساني قابل رتبه بندي فنوتيپي هستند. بسيار قدرتمند مي باشد

براي مثال در ذرت چندين ژن ساختماني و تنظيم کننده مسير رنگدانه بندي آنتوسيانين با کمک تکنيک دنبال کردن ژن (Gene tagging) کلون شده است. (Ldwig و همکاران، 1989، Reddy و همکاران 1987).

به منظور ايزوله يک ژن از طريق روش دنبال نمودن ترانسپوزون، موتاسيون القا شده توسط ترانسپوزون از ژن مورد نظر بايستي قابل دسترسي باشد. و نيز سپروب براي ژن ترانسپوزون در دسترس باشد. يعني گياه ماده اي که حاوي عنصر جابجا شونده فعال و آلل تيپ وحشي ژن مورد نظر مي باشد، با گياه نري که حاوي موتاسيون مغلوب پايدار اين ژن مي باشد تلاقي داده مي شود. اگر عنصر جابجا شونده بدون ژن مورد نظر وارد شود، فنوتيپ موتانت در بين گياهان F1 ظاهر خواهد شد.

موتانت هاي ناپدار از کتابخانه ژنومي چنين کلونهايي ايزوله مي شوند که با عنصر جا به جا شونده هيبريد نمايند و تواليهاي مجاور که بعداً مورد آناليز قرار گيرند. بيشتر ترانسپوزونها درون ژنوم گياه تکراري هستند، چندين کلون مشابه با مکانهاي هدف مختلف(different target sites ) وجود خواهد داشت که براي ژن مورد نظر مورد نياز مي باشد تا بين کلونها انتخاب شود. اين کار مي تواند با مقايسه لاين ناپايدار با يک ريورانتتي که عمل ژن مورد نظر را باز گرداند، انجام شود. اگر هر دو لاين ناپايدار و ريورترانت توسط توالي صحيح ترانسپوزرن جستجو شوند ، نظر به اينکه در لاين ناپايدار ژن حاوي عنصر جابجا شونده مي باشد در حاليکه در ريورتانت ترانسپوزون خارج شده است، منجر به تغيير اندازه قطعه برشي خواهد شد.

روش ديگر، ورود ترانسپوزون دوم به همان لوکوس مورد نظر مي باشد و غربال کردن هر دو کتابخانه از دو لاين ناپايدار مختلف براي کلونهايي که حاوي توالي ادغام شده بطور مشترک مي باشد. مي توان با استفاده از توالي هاي هدف صحيح ژن مورد نظر را از کتابخانه cDNA يا کتابخانه ژنوي گونه وحشي گياه خارج نمود.

براي اجتناب از مسئله پيوند غير صحيح ژنها، پروموتر اختصاصي در گياهان متفاوت براي استفاده cDNA جهت آزمايشات انتقال ژن ها قابل توصيه است که مي تواند بدرون حامل بيان گياهي کلون شود تا ژن به درون لاين هدف وارد شود.

تکنيک هاي ديگري براي دنبال کردن ژن، استفاده از پروب هاي هترولوگوس يا ايجاد کتابخانه cDNA، متفاوت از گياهي که ژن مورد نظر را بيان نمايد و گياه ديگري که فاقد اين ژن اما به لاين اول خيلي شبيه است، مي باشد.

اگر يک ژن با يکي از اين روشها ايزوله شود، عمل پروتئين کد شده توسط ژن بايستي آزمون شود.

اين کار مي تواند بطور مستقيم با انتقال ژن بدرون لاين گيرنده انجام شود براي مثال بوسيله روش Microprojectile (Ludwig و همکاران، 1990) و يا بوسيله سنجش نسخه برداري و ترجمه درون شيشه اي به منظور آزون فعاليت آنزيمي پروتئين کد شده توسطcDNA.

ب) متمايز شدن (ويژگي يافتن) لاين گيرنده:

افراد گونه هاي ذکر شده در بالا نه تنها در مجموعه آنزيم هاي موجود در بيوسنتز فلاونوئيد متفاوت نيستند بلکه در خصوصيات سوبستراي اين آنزيم ها نيز تفاوتي ندارند.

به اين دليل ضروري است که مجموع آنزيمي درون لاين گيرنده آناليز شود خصوصيات سوبسترا براي آنزيم هاي افراد لاين گيرنده، آناليز رنگدانه هاي گياه بطور قابل ملاحظه اي بهبود يافت با شروع اولين گزارشات استفاده شد، از کاغذ کرورها توگرافي (Kazuo، 1952) و همچنين پيشرفتهاي اخير تکنولوژي آناليز همچنين روشن شدن مسير کلي آنتوسيانين، تعيين الگوهاي فلاونوئيد همچنين سهم بزرگي براي بهبود دانش سيستماتيک گياهي فراهم مي آورد و فلاونوئيدها مي تواند استفاده شود براي نشانگرهاي تاکسونوبيک (Harbore، 1975)

ذخيره ژني و تشخيص سوبسترا درون گونه هاي بخصوصي مي تواند توسط آناليز پيش فاکتورهايي که تجمع مي يابند به واسطه توقف فعاليت آنزيمي درون افراد موتانت صورت پذيرد.

اگر يک موتانت ويژگي يابد براي داشتن پيش فاکتوري که مي تواند به کار گرفته شود به عنوان يک سوبسترا براي ژن کلون شده، ورود اين ژن باعث تبديل پيش فاکتور مي شود که مي توانند مسير فلاونوئيد را به جهت بخصوصي جهت يابي نمايد. آن بطور واضح کافي نيست براي ويژگي يابي لاين گيرنده که تنها براي تجمع سوبستراي مناسب که مي توانند به کار رود به عنوان پيش فاکتور براي آنزيم کد شده توسط ژن خارجي. آن همچنين مي تواند براي آزمون فراورده حاصل از فعاليت آنزيمي به کار رود به وسيله مجموعه ژن داخلي لاين گيرنده براي توليد پيگمانهاي مناسب. بهترين راه براي رسيدن به هدف دوم اين است که لاين گيرنده اي را فراهم کنيم با فرآورده اي را که توليد مي شود از ژن فعال و آناليز آنهايي که پيگمانها توسط لاين گيرنده توليد مي شود (Forkman، 1974)

اگر فقط روشن شود که ژني صحيح کلون شود و آن فعاليت ژن درون لاين گيرنده بخصوص به طور واقعه اي توليد خواهد کرد فراورده اي که مناسب براي مجموعه آنزيمي لاين گيرنده نمي باشد، ما مي توانيم انتظار داشته باشيم که مهندسي کنترل شده مسير آنتوسيانين موفقيت آموز خواهد بود.

ج) بيان پايدار ژن خارجي:

موفقيت ورود يک ژن ويژه به درون لاين گيرنده وابسته است به بيان پايدار ژن خارجي بويژه اگر شخصي ملاحظه نمايد که چنين لاين تراريختي مي تواند استفاده شود در تلاقي هاي بعدي براي معرفي ژن جديد به درون لاين هاي ديگر مورد نظر گزارشات متعددي وجود دارد براي تنوع و عدم پايداري ژنها در گياهان ترانس ژنيک (Dean، 1988) گزارش شده است که ژن مي تواند فعاليت نسخه برداري اش را از دست بدهد بعد از رسيدن به نسل بعدي يا بعد از ورود ساختار خارجي به درون چنين لاين تراريخت (Matzk، 1989) گروههاي ديگري تنوع قابل ملاحظه اي را اندازه گيري نموده اند در سطوح نسخه برداري که در لاين هاي تراريخت توليد مي شوند.

همچنين گزارش شده که عدم فعاليت بخصوص ساختار تراريخت  در بين گونه هاي گيرنده و در بافت هاي مختلف متفاوت مي باشد    .(Benfey، 1989)

در سيستم هاي حيوانات ممکن است بيان ژن خارجي در يک وضعيت مستقل و پايدار قابل دسترسي باشد با معرفي ناحيه 5 ويژه همراه با ژن مورد نظر (Stief و همکاران 1989). در گزارش ديگري مي تواند تضمين شود که ژن B گلوبين همراه با يک ژن انتقال داده شده بيان شود.

در سلولهاي گياهي تاکنون روشهاي مشابه موفقيت آميز نبوده است. در يک گزارش ما نشان داديم که توالي ژنومي ايزوله شده از ژنوم اطلسي ممکن است پايدار بوده و وضعيت (مکان) بيان ژن خارجي مستقل باشد رقمي که به ناحيه ساختاري واحد 5 (آن ژن) وارد شود. اين فرضيه از مشاهده چنين کلونهايي که فراواني هاي انتقال ژن بطور شديد افزايش يافته بود ايجاد شد و اکثريت گياهان تراريخت حاوي تنها يک کپي از ساختار انتقال يافته بود.

يک تفسير و تعبير از اين امر اينست که ژن ساختماني هميشه بطور فعال نسخه برداري مي شود، با مستقل از ناحيه ادغام و بنابراين تعداد بزرگتري گياهان ترانسفروم بدست مي آيد. تأييد اين فرضيه، هرچند آناليز بيشتري را نياز دارد.

روش ديگري براي دستيابي به وضعيت مستقل و بيان ژن پايدار مي تواند استفاده از سيستم هاي همانند سازي خودبخودي از قبيل حامل هاي جايگزين و روي باشد.

گزارشات در مورد بيان ژن ساختاري  GUS که به درون يک وکتور ويروسي (TGMV) که ژن پوششي پروتئيني آن حذف شده بود وارد شده بود نشان داد که چندين روش ممکن است مناسب و عمل باشد. اگرچه بيشتر ويروسهاي گياهي محدوديت بسيار زيادي را براي ورود NAهاي بيگانه تاکنون گياهان تراريخت مناسب که نسخه برداري پايدار از ژن انتقال يافته نشان دهند در سطر آزمايشي انتخاب شده اند.

4- انتقال ژن A1 ذرت به اطلسي:

انتقال ژن A1 ذرت Zea mays به اطلسيhybrida Petunia  اولين مورد موفقيت اميز از مهندسي رنگ گل جديد مي باشد که با انتقال ژني مورد نظر و دانش پيشرفته مسير فلاونوئيد و اطلسي را دربر دارد.

ژن A1 که دي هيدروفلاونول 4- ردکتاز را کدهي نمايد اولين بار با استفاده از  دنبال نمودن ژن (sere tagging) از دو موتانت غير پايدار مختلف ايزوله گريد. يک cDNA از ژن A1 ايزوله گرديد و سپس کلون گرديد به درون يک وکتور حامل بيان ژن، با استفاده از بيان پروتئين درون شيشه اي (Invitro) ژن نشان داده بود که ژن A1 ذرت براي دي هيدروفلاونول 4- ردکتاز کد مي نمايد. اين آنزيم حاوي سوبستراي ويژه براي دي هيدروکوئرستين و دي هيدروکائمپفرول که سبب تشکيل رنگدانه سيانيدين و پلارگونيدين ميشود (شکل 1).

بر خلاف ذرت آنزيم دي هيدروفلاونول 4- روکتاز در اطلسي دي هيدروکوئرستين و دي هيدروميريستين رابه عنوان سوبسترا استفاده مي کند نه دي هيدروکائمپوول را. به واسطه همين حقيقت تنها مقدار کمي پلارگونيدين مي تواند در اطلسي يافت شود. هدف آزمايش، انتقال ژن A1 ذرت به لاين ويژه اي از اطلسي به نام (RL01) بود که دي هيدروکائمپفرول را تجمع نمايد با بلوکد کردن فلاونوئيد 3 هيدروکسيلاز و´3 و ´5 هيدروکسي لاز  که مورد نياز هستند براي تشکيل ديهيدروکوئرستين و دي هيدرومريستين لاين RL01 حاوي تنها مقدار خيلي محدود شده اي F3´5´H مي باشد و آن نمايش تقريباً  به دليل خصوصيت سوبستراي ويژه آن فرآورده ژن A1 بايستي کاتليزه نمايد تبديل دي هيدروکائمپزول را به گليکوسيدهاي پلارگونيدين در RL01.

ترانسفورماسيون لاين RL01 با استفاده مستقيم NAهاي پروپلاست انجام گرديد. با رکتور بيان کننده شان گياهي حاوي cDNAي A1 ذرت اينسرت شده بين پروموتر S35  CaMV و خاتمه فوق آن از بين گياهن ترانسفورنست باززايي شده شناسايي گرديد گلهاي قرمز نوع پلارگونيدين. اين نوع رنگ پلاگونديو بيان مي گردد ژن A1 را و آن مي تواند تأييد شود توسط تروماگرافي که پيشنهادهاي اصلي در گياهان ترانژتيک پلاگونينيدن 3- گليکوسيددها مي باشد.

به منظور آزمون پرفورمنس فنوتيپ چديد در تلاقي هاي ----- يک ترانسفورمات ويژه RL01-17 که بطور پايداري رنگدانه پلاگونيدين توليد مارکر مورد استفاده قرار گرفت ---- با نژاد ديگر، (Red Titan) که حاوي فعاليت فلاونوئيد ´3- هيدروکسيلاز، در بين گياهان F2­ فنوتيپ Red Titan توليد کننده گلها مشاهده گرديد، همچنين فنوتيپ ترانژنيک پلارگوندين توليد کننده گلها و مخلوطهايي از رنگدانه  در اين گياهان که احتمالاً تشکيل مي دهند هر دو پيش ماده هيدروکائمپفرول، ذي هيدروکوئرستين (شکل 2)

اين امر اثبات مي نمايد که رنگدانه جديد مي تواند انتقال داده شود در تشکيل فعاليت آن بدرون لاينها از طريق تلاقي براي ايجاد واريته اي با رنگ جديد.

5- آناليز رنگارنگي (چند رنگي):

با توجه به اينکه بيان ژن A1 به آساني مي تواند با غربال يا انتخاب فنوتيپ قرمز کنترل گردد، اين سيستم همچنين يک ابزار مفيديد را براي بررسي هاي بيان ژن فراهم مي نمايد. بعد ا انتقال ژن A1 ذرت به اطلسي، سه نوع گياه تراريخت در بين گياهان باززايي شده مشاهده گرديد که هيچ رنگدانه بندي را نشان نداد بنابراين رنگدانه بندي تنها در بعضي از سلولهاي گل يا رنگهاي پايدار در کل گل مشاهده گرديد. اين سه نوع گياه (بيان ژن) سفيد، رنگارنگ و قرمز بودند (شکل 3) که مورد آناليز قرار گرفتند.

ما جزئيان آناليز اين پديده را توضيح مي دهيم:

اولاً همبستگي غيرمستقيمي بين پايداري بيان ژن A1 و تعداد کپي ساختارهاي A1 موجود در گياهان تراريخت مشاهده گرديد. 75% از گياهان قرمز حاوي تنها يک کپي از ژن ساختاري A1 بود در  حاليکه 80% از گياهان رنگارنگ و 80% از گياهان تراريخت سفيد حداقل 2 کپي از ژن A1 ادغام شده در ژنوم را داشتند (شکل 4).

ثانياً همبستگي بين متيلاسيون پروموتر 35S در جايگاه Hpa? و تعداد کپي هاي ادغام شده مشاهده گرديد. اگرچه اين مکان Hpa? با ناحيه درون پروموتر 35S که مسئول تنظيم فعاليت نسخه برداريست همبستگي ندارد. آن احتمالاً واقع شده در مجاورت اين ناحيه و مي تواند براي نقشه يابي اين ناحيه پروموتر مورد استفاده قرار گيرد که به نظر مي رسد تنظيم نسخه برداري ساختار A1 را به عهده دارد.

آناليز يک کپي ادغام شده ها بين گياهان تراريخت آشکار نمود که 4 گياه تراريخت که تيله نشده بودند در مکان Hpa? فنوتيپ قرمز را نشان مي دهد، در حاليکه 3تاري ديگر از اين گياهان در اين مکان متيله شده بودند. از اين گياه يکي از آنها قرمز، يکي رنگارنگ و يکي سفيد بود. اين اطلاعات نشان مي دهد که تحت متيلاسيون مکان Hpa? در بيشتر موارد هماهنگ بود با پايداري فنوتيپ قرمز. برخلاف اين سه نوع وقتي که گياهان تراريخت که حاوي بيشتر از يک کپي A1 ادغام شده بودند مورد آناليز قرار گرفتند، تنها در دو مورد مکان Hpa? متيله نشده مي توانست شناسايي شود در حاليکه 9 گياه ديگر نشان داد که اين مکان متيلهشده است.

در تنها دو مورد جائيکه گياه سفيد با چندين کپي ادغام شده حاوي مکان Hpa? با پروموتر S35 بود و آن غير واضح باقي ماند اگر اين کپي پروموتر پيوستگي داشته باشد با کپي A1 دست نخورده اين امر براي تشخيص مشکل است به علت تعداد کپي زياد که ساختارهاي A1 ادغاک شده اند. اطلاعات منجر به اين نتيجه مي شود که ژن A1 خارجي تنها در يک کپي قابل بيان است در جائيکه بيان آن ژن همبستگي دارد با عدم ميتلاسيون پروموتر S35. اين نتايج مي تواند حداقل در دو راه مختلف شرح داده شود:

1- ادغام کپي هاي چندتايي پروموتر مي تواند موجب کاهش فاکتورهاي اتصال که ضروري هستند براي ژن مي شود و متعاقباً موجب متيلاسيون ناحيه پروموتر مي باشد در طي دوره چرخه زندگي گياه متيلاسيون ناحيه پروموتر از بافت برگ نخود و تنباکو ايزوله شده است. 2 محرک TGACG درون پروموتر S35 به عنوان جايگاههاي اتصال ASF-1 شناسايي شده است. به نظر مي رسد که ASF-1 در بيان پروموتر S35  در ريشه گياه موثر مي باشد در حاليکه حداقل يک فاکتور ديگر بالا دست جايگاه اتصال ASF-1 احتمالاً براي فعاليت پروموتر در برگ ضروري مي باشد. حدس زده مي شود که اعمال ASF-1 بعنوان يک فاکتور محدود کننده بويژه در بافت برگ باشد و اتصال ASF-1 مي تواند در ريشه هاي گياه از پايداري به نظر مهم نمي رسد براي ASF-1.

اگر جايگاه هاي اتصال ASF-1 چندگانه وارد گياه تراريخت شوند ممکن است سبب محدود شدن فعاليت ASF-1 درون سلول شود، براي مثال با اتصال به نواحي پروموتر کوتاه شده که بطور طويل به ژن A1 فعال متصل نشده است. چنين اثر تيتراسيون فاکتور مي تواند به خدمت گرفته شود جهت تشريح مشاهدات خيلي مشابه که توسط ديگر گروههاي تحقيقي گزارش شده اند، در جائيکه آن نشان داده است که بيان ساختار T-DNA ثانويه حذف شده بود با تلاقي هاي برگشتي بيان ساختار اول مي تواند برگشت داشته (بازگردانده شود) که همراه است با متيلاسيون پروموترهاي منطبق. در اين مطالعه تمام ژنها تحت کنترل سنتاژ پروموتر در محدود کردن مقادير کاهش يافته اتصال چندگانه در مقايسه با مدلي که ايجاد شده براي ASF-1 و S35 پروموتر در پروموتر NOS موتيف TGACG نيز وجود دارد. بعنوان توالي مکمل هگزاهر اتصال دهنده ACGTCA که بعنوان جايگاه شناسايي براي اتصال DNA HBP-1 به کار مي رود و در پروموترهاي گياهان مختلف ذخيره مي شود. (قرار داده شود).

2- شرح دوم براي بيان ترجيحي يک کپي ادغام شده مي تواند پيش انتخاب نواحي ادغام در کرموزوم گياه باشد که تضمين هاي بيان پايدار ژنهاي خارجي مي باشد. آن قابل تصور است که انتخاب تراريخت ها با استفاده از کاناياسين منجر به ايزوله تراريخت هايي مي شود که ژن NPT? بطور فعال نسخه برداري مي شود. در يک کپي ادغام شده ژن A1 هميشه نزديک (بعد از ) ژن NPT? فعال واقع شده که آن احتمالاً سبب مي شود که ژن A1 بطور فعال نسخه برداري شود اگر ناحيه ادغام  روي پايداري نسخه برداري مؤثر باشد.

در مورديکه چندين کپي نسخه) ادغام شده باشد ژن ساختاري A1 بطور ضروري نيازي به اين ندارد که نزديک ژن NPT? واقع شده باشد. اين امر اثبات مي نمايد که انتقال مستقيم ژن از DNA پلاسميد به پروتوپلاست ها منجر به ادغام چندين نسخه (کپي) يا کمتر کوتاه شده ميشود.

بنابراين ممکن است که ژن NPT? انتخاب شده بتواند پيوسته باشد با کپي (نسخه) A1 غير کامل و چندکاره، به اين علت ژن A1 فعال کنترل مي کند رنگدانه بذر گل را که در لوکوس کروموزري متفاوت واقع شده است.

تحت اين فرض که ژنهاي ادغام شده به درون ژنوم بطور تصادفي متيله شوند و بنابراين نسخه برداري غير قابل ژن A1 در اکثريت تراريخت ها بيان نمي شود. فراواني چنين متيلاسيون ممکن است با ناحيه فرو رونده تعيين گردد و آن ممکن است شايد بيان ژزن فعال را نگه دارد با ورود نواحي بزرگتر ژنهاي فعال. پايداري قابل ملاحظه اي ار تنوع عمومي در بيان ژن مشاهده گرديد. زمانيکه ژن B-globin انسان وارد موش گرديد، قرار گرفت در دو طرفه ناحية 5، 21 کيلو بازي و ناحيه 31 ، 12 کيلو بازي در گياهان نيز تاکنون روشهاي مشابه اي موفق نشده است. وقتي که ژن SSU 301 rbcs اطلسي وارد تنباکو گرديد با ناحيه 51 و 10 کيلوبازي و توالي هاي 3، 13 کيلو بازي احاطه گرديد. هيچ کاهشي براي تنوع بيان ژن بين تراريخت هاي مختلف مشاهده نگرديد اثر موضعي براثر ورود DNA ترانس ژن به مکانهاي مختلف کروموزوم ممکن است ايجاد گردد. با تفاوتهاي در ساختار ايزوکور مکان ادغام شده ژنوم هسته اي نهاندانگان با قطعات DNA هموژنوس 100 تا 200 کيلو باز ترکيب مي شود که ايزوکور Isochore ناميده مي شود. ايزوکورها تشخيص داده مي شوند با ستون GCاش و با تفاوت هايي مشخص مي شود براي الگوهاي ايزوکور تک لپه اي ها و دولپه اي ها گونه هاي تک لپه دامنه GC بالايي از ايزوکتورهايشان نشان مي دهند. و ژنهايي با GC زياد ولقع شده اند در نواحي پر از GC در حاليکه ژنهاي با GC کم با ايزوکورهاي با GC کمتر مطابقت دارند. اثر شخصي درنظر بگيرد که ژن A1 از گياه تک لپه گرفتته شده است. بيان آن ممکن است تحت تأثير ورود به ناحيه ايزوکور يک دو لپه اي ويژه اطلسي باشد که در اکثر موارد و احتمالاً در محتويات GC آن پائين باشد به اين ترتيب قابل تصور است که هر دو مکان ادغام و اثر مقابل ناحيه پروموتر با فاکتورهاي ويژه سلولي دور الگويي بيان موثر هستند. پروموتر S35 يک خصوصيت ويژه اي در بيان ژن در بافت مارکل اعطا کنند که در ميزبانهاي تراريخت گونه هاي مختلف متفاوت است. بيان ژن در اطلسي در گلبرگها مشاهده گرديد و تنوع در الگوي بيان ژن در گلها مشاهده گرديد. در تنباکو تراريخت هرچند فعاليت در بافت آوندي گلبرگ موردشناسايي قرار گرفت و تنها گهگاهي در باف مزودرم و اپي درم موقعيت کروموزمي ممکن است در انواع سلولهاي ويژه روي عناصر مشخص که بيان پروموتور S35 را تنظيم مي نمايد اثر متفاوتي داشته باشد. که منجر به تنوع در الگوهاي بيان بين تنباکو و اطلسي مي گردد. قاکتورهاي اتصال که الگوي بيان سلول ويژه را تنظيم مي نمايد ممکن است در قرابت يا فراواني در گياهان مختلف و بافت ها متفاوت باشند. به منظور تصميم گيري براي اينکه اگر يکي از اين دوتا يا هر دو تفسير قابل ارزيابي هستند. براي تشريح پديده هاي مشاهده شده آناليز  بيشتر تنوع (رنگارنگي) بايستي انجام گردد. از مکان ادغام و تلاقي هاي مقتضي بايستي انجام شود براي آزمون تأثير کپي هاي چندگانه رويالگوهاي بيان ژن.

نوع ديگري از رنگارنگي براي تراريخت هايي با کپي چندگانه ويژه مشاهده گرديد. اين شاخه هاي نمو يافته لاين رنگارنگ با گلهاي کاملاً رنگي نزديک به شاخه ها که فعاليت ژن A1 را نشان مي دهد. هر دو شاخه ها بريده شدند و ريشه دار شدند براي توليد فنوتيپ هاي قرمز و سفيد که شامل ژنوتيپ يکسان هستند. وقتي که اين دو گياه که minus و plus ناميده شوند، که تلاقي داده مي شوند با يکديگر نسبت يک به يک نتايج قرمز و سفيد بين گياهان F1 مشاهده نگرديد وقتيکه گياه plus به عنوان والد ماده در نظر گرفته شد.

بطور شگفت انگيزي، هيچ فعاليت A1 بين نسل F1 مشاهده نگرديد وقتيکه گياه plus به عنوان والد گرده دهنده تلاقي بود. همچنانکه آناليز ساترن بلات آشکار نمود که هيچ نسخه A1  در آنجا وجود ندارد که تنها در گياهان قرمز حضور داشت و در گياهان سفيد بدست نيامد و بنابراين اين پديده بواسطه صدمه (تلفات) نسخه A1 فعال در خلال انتقال دانه گرده نبود، ژن A1 فعال شده بطور آشکاري دوباره در خلال انتقال آن از طريق دانه گرده غير فعال گرديدي در حاليکه آن تقريباً بطور پايداري در يک وضعيت فعال در سلول مادري نگه داشته شد. اين اثر يادآور پديده عدم انگشت نگاري ژنومي همچنانکه در حيوانات شرح داده شد مي باشد جائيکه بيان متفاوت ژن در نتايج تلاقي هاي جنسي براي ژنوم پدري و مادري مشاهده گرديد.

مشاهدات مشابهي براي فعاليت عناصر جابجا شونده صورت گرفت که وابستهت به فراواني جهت تلاقي مي باشد.

آينده نشان خواهد داد در اين مورد که بيان ژن A1  نمايانگر رفتاري اپي ژنتيک ناحيه ويژه ادغام مي باشد. علاوه بر اين پديده شرح داده شده رنگارنگي بين تراريخت هاي اوليه، اثرات محيطي همچنين بطور آشکاري منجر به عدم پايداري در بيان لاين هاي ترانسژن حاوي يک نسخه مي شود. در گياهان مسن تر فنوتيپ قرمز تنظيم ژن A1 در بعضي گلها مشاهده گرديد. آناليز ملکولي نشان داد که اين اثر همراه است با طيفي از ناحيه متيله شده درون پروموتر S35 (شکل 5). آن مطمئناً وظيفه و کار خيلي مشکل و پيچيده خواهد بود براي تعيين فاکتورهاي انفرادي که درون پايداري بيان ژن در گياهان تراريخت مؤثر هستند. از جمله ديگر ................. به تأثير سن، شرايط نوري، تغييرات دما يا فصل مي باشد که احتمالاً روي الگو بيان که ممکن است براي نواحي ادغام متفاوت باشد.

6- ممانعت مسير پيچيده (مداخله در مسير کمپکس):

ورود غير عادي ژن باکتريايي که يک کار وظيفه جديدي در گياه ايجاد مي نمايد، از قبيل مقاومت برضد آنتي بيوتيک و يا علف کش، ورود يک عضو از مسير بيوشيميايي پيچيده به درون گياه ممکن است اثرات ثانويه داشته، به ويژه اگر ژن وارد شده تحت کنترل پروموتر طبيعي اش نباشد.جدا از توليد رنگدانه هاي فلاونوئيد گل فرايندهاي ديگري نيز دخيل هستند مثل واکنش به شرايط محيطي و در ارتباط با عوامل بيماريزا. مشارکت فلاونوئيدهاي مشخص در محافظت برعليه نور UV اثبات گرديده است، (Chappell، 1984) فعاليت ژنهاي گروه سازي ريزونوم بعنوان فيتوآکسين ها و در القاء ناحيه بيماريزا (Vir) پلاسميد Ti آگروباکتريوم دخالت دارد.

در اطلسي ژنهاي چالکون سنتاژ، ژنهاي چالکون ايزومراز و ژنهاي 4- ردوکتاژ درهيدروفلاونول تاکنون مشخص شده اند با مراجعه به فعاليت متفاوت شان و آنها نشان داده شده اند که در بافتهاي ويژه تنظيم مي شود و بطور توسعه يافته اي آناليز نورترن بلات بافت برگ نشان داد که بيان ژن A1 با پروموتر S35 بطور واضحي منجر به فعاليت پيوسته A1 درون گياه تراريخت مي گردد. آن بايستي آناليز گردد، اگر چنين فعاليتي منجر به تغييرات مقادير نسبي ديگر اجزاء مسير فنيل پروپانوئيد و اين مي تواند منجر به اثرات ثانويه گردد. در اين رابطه کمک خواهد شد براي مقايسه پروفيل بيوشيميايي گياهان ترريخت حاوي ژن A1 تحت کنترل پروموتر S35 با گياهاني که حاوي ساختار يکسان ايجاد شده (مشتق شده) توسط پروموتر بافت ويژه.

7- استفاده از لاين هاي A1 تراريخت در مزرعه:

به منظور برآورد واقعي اثرات تانويه، از قبيل تفاوت در توانايي در پاسخ به آلودگي بيماري يا عوامل محيطي، يک کمميت زيادي از گياهان بايستي مقايسه شوند با لاين هي غير تراريخت ها تحت شرايط مزرعه اي. در چارچوب آزمايش مزرعه آن همچنين ممکن براي کاربرد ژن A1 ذرت معرفي شده بعنوان تله و ابزاري براي ايزوله عناصر جابجا شونده، ويژه اطلسي ممکن  است در آزمايشات تعقيب ژنها در اطلسي سهيم باشد و ايزوله ژنهاي ساختاري ديگر که در مسير رنگدانه بندي وجود دارد يا هر مسير ديگري براي موتاسيوناهيي که در فنوتيپ قابل غربال به آساني غربال مي شدند.

8- چشم اندازهاي آينده:

8-1-  مهندسي لاين هاي دلفنيدين (دلفينيوم) زبان در قفا:

ارزيابي ژني مشخص که آنزيم هاي کليدي بخصوص شاخه ها معيني از مسير فلاونوئيد راکد مي کنند يک پيش شرط براي کوشش هاي بيشتر ايجاد مسيرهاي جديد در لاين هاي ديگر مي باشد. يک پروژه جالب مهندسي لاين هاي دلفنيدين مي باشد که به منظور شروع طيفي از رنگدانه هاي آبي، ارغواني در ژن گونه هايي که دلفنيدين بين ارقام بين ارقام مختلف وجود ندارد. يکي از آنزيم هاي کليدي که براي حصول دلفينيدين سهيم است. فلاونوئيد 3- 5- هيدروکائمپفرول و همچنين مکان 5 دي هيدروکوئرستين عمل مرکز و منجر به توليد ديهيدروميريستين که مشتقات دلفنيدين را آماده مي کند. چندين روش که ممکن است مناسب باشد براي کلون کردن اين ژن، براي مثال تهيه cDNA کتابخانه اي از ارقام مرتبط با نوع سيانيدين و دلفنيدين اطلسي يا انتخاب موتاسيون غير پايدار که حامل عنر جابجا شونده وارد شده در ژن که 4 و 5 هيدروکسي لاز راکد مي کند. اگر اين ژن بتواند از کلون شود و وارد ديگر گونه ها شود به يک طريقي که عمل ويژه آن تقسيم شود. آن بايستي ممکن باشد براي شروع مسير دلفنيدين در گياهان مورد نظر که حاوي مجموعه ژن مقتضي براي تبديل ديهيدروميريستن به دلفنيدين.

8-2- دستاوردهاي ديگر:

جداول از ژنهاي مسير رنگدانه بندي آنتوسيانين که تحت تأثير pH راکئول در گل مي باشد همچنين روي رنگ گل مؤثر است، براي مثال 4 ژن شرح داده شده اند که يه اثر غير مفيدي روي رنگ گل دارند. براي ژنوتيپ اين 4 ژن همبستگي قوي مي تواند نشان دهد بين رنگ گل و pH ..... گل. روش ديگر تئوريکي ژنهاي مشتمل در کم رنگ شدن يا محو شدن رنگ گل مي باشد و نيز انتقال ژن از ژنهاي تنظيم کننده که ژنهاي ساختاري مسير رنگدانه بندي را کنترل مي کند. در ذرت، حداقل 7 لوکوس تنظيم کننده بطور ژنتيکي نقشه يابي شده اند که بيوسنتز آنتوسيانين را در بافت هاي مختلف تنظيم کننده نسخه برداري اثبات شده است. اگر عنصر تنظيم کننده بتواند تغيير يابد و در بافتهاي معين بيان شود اين کار باز داشتن ژنهاي ساختاري ساختاري مسير فلاونوئيد مؤثر بود و منجر به الگوهاي رنگدانه بندي جديدي خواهد شد.

9- نتيجه:

اگر چه چندين روش ديگريمورد نياز مي باشد تا جزئيات مکانيسم هاي پايدار قابل درک باشد براي تنظيم بيان رنگ گل و واريته هاي مختلف، بويژه در آنهايي که بصورت تجاري مورد توجه هستند، از قبيل: رز، ميخک يا داوودي. مشکل ديگر محدوديت در سيستم هاي انتقال ژن مورد نظر براي تعدادي لاين ها مي باشد و يا به علت محدوديتهاي طبيعي مهم اگر باکتريوم و يا پرفورمن ضعيف تعدادي گونه هاي مهم اگر باز زايي گياهان بارور بعد از دست کاري ژن در کشت باتف مورد نياز باشد. سرانجام پديده هاي مشترک بيان ناپايدار و رنگارنگي نيازمند فهم جزئيات مکانيسم هاي ملکولي ست. آن بسيار مهم خواهد بود براي تمايز و کنترل عواملي که بيان پايدار ژن وارد شده را تضمين مي نمايد به منظور انجام مهندسي ژنتيک ابزار مفيدي براي اصلاح گل مي باشد.

رز يکي از عمومي ترين ومهمترين گل هاي جهان مي باشد. هر چند با وجود کوششهاي انجام شده توسط اصلاح گران رز، رنگ هاي بسيار زيادي به استثناء رنگ آبي توليد گرديده است. رنگ گلها به واسطه قابليت آنها براي بيوسنتز رنگدانه ها مي باشد. به طور کلي دو نوع رنگدانه اصلي وجود دارد:

 فلاونوئيد ها-باعث ايجاد دامنه اي از رنگ هاي زرد تا قرمز و آبي. اين مولکولهاي فلاونوئيد آنتوسيانين هايي هستند که مشتقات گليکو سيليت شده از سيانيدين(منجربه رنگ قرمز)، پلارگونيدين (منجر به رنگ قرمز آجري)، دلفينيدين (منجر به رنگ آبي)، پتونيدين و مالويدين. اين رنگدانه ها در واکوئل سلول واقع شده اند.

کارتنوئيدها- عموما رنگدانه اي براي گلهاي زرد تا نارنجي.

رنگ گل همچنين تحت تأثير هم رنگدانه ها (رنگدانه ها با هم) همراه با فلاونوئيدهاي بي رنگ، کمپکس هاي فلزي، گليکوسيلاسيون، آسيلاسيون، متيلاسيون، pH واکوئلي مي باشد. مسير بوسنتري رنگدانه هاي فلاونوئيد به خوبي شناخته شده است. فلاونوئيد 3 و 5و هيدروکسي لاز يکي از آنتريم هاي کليدي موجود در اين مسير مي باشد. متأسفانه گل رز فاقد اين انزيم کليدي است و قادر به سنتز رنگدانه اصلي آبي و لفينيدين نمي باشد.

اين مثال از روشهاي اصلاح کلاسيک مي باشد که محدود مي شود توسط کمبود (نبود) ذخيره ژن گونه هاي مخصوص آن دليل طبيعي کمبود براي داشتن تک گونه هايي است که ارائه دهنده طيف وسيع واريته هاي رنگي مي باشد.

فاکتور مهم ديگري که بايستي فراموش نکنيم اين است که: دلفينيدين درواکوئل سلولهاي اسپدرما گلبرگ واقع شده در pH قلياي آنکاتين 7-6. اما pH واکوئلي رز عمر آبي 5/4 تا 5/5 مي باشد.

ژن رنگ آبي:

براي ايجاد توسعه واريته هاي آبي گونه هاي مهم شاخه بريده همانند رز، داوودي، ميخک و ژربرا با استفاده از بيوتکنولوژي جديديک ناحيه تحقيقي فعال در صنعت گل مي باشد. آنها اين ژنها را که منجر به بيوسنتز رنگدانه آبي در گلها مي شود را ژنهاي آبي مي نامند.

براي چيره شدن بر محدوديت ذخيره ژن و ايجاد رنگ آبي واقعي رز، يک راه حل نسبي اينست که ايزوله کنيم ژني آبي را از ديگر گلهاي آبي زيبا و ژن را درون رز قرار دهيم تا به بيوسنتز رنگدانه آبي کمک نمايد. بطور اميد بخشي اين استراتژي جديد ايجاد رز آبي را از رويا به واقعيت تبديل مي نمايد.

ژنهاي فلاونئيد 3- 5 هيدروکسي لاز شناسايي شده اند از مقداري گياه دانشمندان از اطلسي به رز انتقال دهيم به مهندسي ژنتيک تسهيلاتي را براي انتقال ژن به گياهان فراهم مي نمايند.

براي ورود ژن خارجي به گياه دو نوع روش انتقال وجود دارد:

الف: با واسطه آ گرو باکتريوم:

باکترياي Agrobacterium tumefaciens ، A. rhizogenes خاکزاد و بيماريزاي گياه هستند. اين باکترياي خاک، گياه را آلوده مي کنند و چنيدين ژن آن را انتقال مي دهند به سلولهاي گياهي آلوده شده، متعاقباً سلول گياهي به ميزان زيادي تقسيم مي شوند و تشکيل گال را مي دهند. اين يک سيستم انتقال دهنده طبيعي است که دانشمندان مورد بهره برداري قرار مي گيرد. که دانشمندان (آگرو باکتريوم) توسط  با حذف ژنهاي تومورزا غير مسلح نموده و آنها را مهندسي کردند. اين آگروباکتريوم بطور وسيعي باوکتورهاي ايمن براي انتقال ژن گياهي مورد استفاده قرار مي گيرد.

ب: جذب DNA برهند ]فاقد پوشش): شامل الکتروپوريشن، PEG و تفنگ ذره اي.

ژن آبي اطلسي کلون گرديد ودر درون حامل پلاسميدقرار داده شد. سپس وارد اگروباکتريوم گرديد. (کشت همزمان) نژاد آگروباکتريوم حامل ژن آبي همراه با ريزنمونه رز انجام شد تا ژن آبي به درون ژنوم رز راه يابد. ريز نمونه هاي باز زايي شده در حضور مارکرهاي قابل انتخاب (ژن مارکر که مي تواند آنتي بيوتيک يا مقاومت به علف کشي باشد که همراه با ژن آبي انتقال يافته است) کشت شدند. سلولهاي ترار ريخت، شاخه ها و شاخه هاي ريشه دار شده انتخاب گرديدند.

رز تراريخت جهت بيان ژن آبي جديد غربال گرديد.

نتاج رز تراريخت رشد نمودند وراثت ژن آبي معرفي شده تعيين گرديد.

 

رز آبي تراريخت:

دانشمندان در (Calgene Pacrfic) Florigene روي توسعه رز آبي تراريخت براي چندين سال کار مي کنند. آنها ژن فلاونوئيد 3- 5 هيدروکسي لاز را از اطلسي به هيبريد چاي رز (Hybrida Rosa) انتقال دادند تا رز را براي سنتز دلفينيدين ياري نمايند.

ژن مارکر قابل انتخاب آنتي بيوتيک کانامايسين يا مقاومت به علف کش کلرسولفورون همراه با ژن آبي انتقال داده شد.

کميته مشاورت دستکاري ژنتيکي (GMAC) در استراليا آزاد سازي تقريباً 1200 رز آبي تراريخت از فلوريژن را اعلام نمود. تاريخ مورد انتظار آزاد سازي تابستان 95-94 تا انتهاي 1997 مي باشد. آزمايش گلخانه اي با هدف آزمون رشد و توليد رزهاي تراريخت تحت شرايط توليد گل رز تجاري انجام گرديد. بعضي گياهان تراريخت همچنين بعنوان منبع گرده براي باروري گياهان غير تراريخت در کوشش براي انتقال ژن آبي به ديگر ارقام مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

براي ايجاد گونه هاي پايدار رزهاي آبي حقيقي زمان طولاني مدت مورد نياز خواهد بود هرچند تکنولوژي مهندسي ژنتيک ممکن است يک خيابان جديدي با اضافه نمودن يک ميليون رز آبي زيبا به درون باغ هاي ما در قرن آينده باز نمايد.

 

منابع:

1-     Shirley B. W..،1998. Flavonoids in Seeds and grains: Physiological Function، Agronomic importance and Genetics of Biosynthesis. Seed Science Research. 8: 415-422.

2-     Forkmann G.، J. Dedio، J. Henkel، B. Min، M. Wasswnegger. 1997. Genetics، Biosynthesis and molecular Biology of Flower Colour of Dianthus Caryophyllus (Carnation). www.actahort.org/

3-     Deroles S.، M. Bradley، K. Davies، K. Schwinn، D. Manson. 1997. Generation of Novel Patterns in Lisianthus Flowers Using AN Antisense Chalcone Synthase Gene. www.actahort.org/

4-     Napier. R.. 2001. Camations with Genetically Modified Flower Colour. www.actahort.org/. Experts Group on Gene Technology.

5-     Jorgenesen R.، J. Mol. 1991. Modulation of Flower Colour and its Intensity via Directed Gene Manipulation. Genetics and Breeding of Ornamental Species. 309-316.

6-     Meyer P.. 1991. Engineering of Novel Flower Colours. Genetics and Breeding of Ornamental Species. 285-307.

7-       Reddy A.، L. British، F Salamini، H Seadler، W Rohde 1987. The A1 (Anthocyanin -1) Locus in zea mays encodes dihydroquercetin reductase. Plant Sci 52: 7-12.

8-       Reif HJ. U Niesbach، B Deumling، H Saedler 1985. Cloning and analysis of two genes for chalcone synthase from petunia hybrida. Mol Gen Genet 199: 208-215.

9-       Zerback R، K Dressler، D Hess 1989. Flavonoid  compounds from pollen and stigma of Petunia hybrida: Inducers of the vir region of the Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid. Plant Science 62: 83-91.

10-    Cornu. A.،D. Maizonnier.1983.The genetics of Petunia.Plant Breed Rev 1:11-58.

11-Mol. J.، A.Stuitje. A.Van der Krol.1989.Saying it with genes:Molecular flower breeding.Plant Breed. 7:148-153.

 

 

 

Mechanisms of Creating Colour and Engineering of Novel Flower Colours in Cut Flowers

 

Behrouz Moradi Ashour and Behzad Edrisi

Mahallat Ornamental Plants Research National Center

 

Abstract

The creation of new colour patterns in ornamentals has always been a major aspect of classifical flower breeding which has been accompanied  by a detailed chemical and biochemical analysis of the components responsible for colour formation. The chemical components which influence colour formation in ornamentals are carenoids، betalains، flavonols، chalcones، aurones and، specially، anthocyanins. Normally، several types of anthocyaresponsible for anthocyanin production can be classified into four groups. The first group، genes responsible for anthocyanin and flavonol production. The second group، genes for hydroxylation and mnins are located in the epidermal cell vacuoles together with other flavonoids. The genes ethylation of the anthocyanin molecules. The third group، genes leading to glycosylation and acylation of the anthocyanin molecules. The fourth group، genes which modify the colouration in different parts of the flower without changing the chemical composition of the anthocyanin molecule. As all the component together decide on the final colouration of the flower، it has been extremely complicated for classical breeders to design a particular variety in a controlled way. On the other hand، among individual lines only some members of the gene pool of flower colour genes is represented which means that a colour which is found in one plant can not be produced in another plant which lacks the appropriate genes.In addition limit potantial gene pool in plants(genes of controlling special colour). As molecular biology has made it possible to overcome the barriers of species، new colour varieties can be produced by isolating a particular gene from one line and transferring it into another line. This paper is emphasised on the biochemical pathway of anthocyanin production and other flavonoids components (phenylpropanoid pathway) and wether there is possibility producing violet and blue varieties and also type of isolation and transferring pigmentation genes into ornamental plants.

 

 

 

   
جزئیات مقاله علمی
Get Adobe Flash player   
     
تازه های علم مقاله ها همایش ها تازه های نشر تماس با ما
شرکت مهندسی فرا ارتباط به پویان طراح و تولید کننده وب سایت های کاربردی با قابلیت مدیریت اطلاعات حرفه ای ، امن با کمترین هزینه