دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Evaluation of the Effect of Moringa Oleifera L. Medicinal Plant Extract and Zeatin on In vitro Culture of Phalaenopsis Orchid Plant ارزیابی تاثیر عصاره گیاه دارویی مورینگا اولیفرا (Moringa oleifera L.) و زآتین بر کشت درون شیشه‌ای گیاه ارکیده فالانوپسیس 1 32 4661 10.22103/jab.2024.23849.1585 FA زهرا میرصابری دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران. مژگان سلیمانی زاده استادیار، گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران. عباس یداللهی گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2024 08 06 Introduction: Phalaenopsis orchid is known as the most popular orchid species in the horticulture industry due to its large, colorful and durable flowers, as well as its high adaptability, and it has a high economic value in international flower markets. Plant tissue culture technology has been widely used for rapid and high-scale propagation of this species. Moringa leaf is rich in natural cytokine hormones (zeatin), ascorbic acid and minerals such as calcium, potassium and iron, which can support Phalaenopsis orchid in vitro culture. Therefore, the purpose of this research is to evaluate the effect of Moringa oleifera and zeatin extract on the in vitro growth of Phalaenopsis orchid.<br />Material and methods: In order to carry out this research, after preparing Moringa medicinal plant extracts, different concentrations of plant extract and zeatin hormone were prepared and will be applied on Phalaenopsis orchid cultivation medium. After measuring the measured traits (including number of leaves, number of roots, leaf length, root length, seedling height, percentage of live, infected and browned seedlings), data analysis was done. <br />Results: The results showed that leaves were formed on some flowering stems after about two months. The contamination percentage of explants reached zero by the fourth disinfection treatment (S4). In this sterilization method, the combination of benomyl fungicide and mercury chloride was used, and contamination was removed by using these substances. Also, the highest rate of regeneration was observed in the fourth disinfection method and the vertical orientation of the explant (S4D2). The addition of 150 mg/liter of moringa leaf extract and 1.5 mg/liter of zeatin increased the number of leaves. Moringa leaf extract significantly increased root number, leaf length, root length and fresh and dry weight of seedlings and antioxidant activity. Moringa treatment with different concentrations reduced the percentage of orchid seedlings contamination to zero. Also, the application of moringa prevented the browning of the seedling. <br />Conclusion: In general, the treatment of moringa leaf extract with a concentration of 150 mg/L is suggested as an alternative to zeatin hormone in tissue culture of orchids and other ornamental plants. <br />Keywords: Tissue culture technology, Moringa Oleifera, Phalaenopsis Orchid, Plant Extract, Zeatin هدف: ارکیده‎ فالانوپسیس به‎دلیل گل‌های بزرگ، رنگارنگ و بادوام و همچنین سازگاری بالا به‌عنوان محبوب‌ترین جنس ارکیده در صنعت باغبانی شناخته شده و در بازارهای بین‌المللی گل از ارزش اقتصادی بالایی برخوردار می‌باشد. تکنولوژی کشت بافت گیاهی به‌طور گسترده‌ای برای تکثیر سریع و در مقیاس بالا این گونه به‌کار گرفته شده است. برگ‌ مورینگا سرشار از هورمون‌های سیتوکین طبیعی (زآتین)، اسید اسکوربیک و مواد معدنی مانند کلسیم، پتاسیم و آهن است که می‌تواند از رشد درون شیشه‌ای گیاه ارکیده فالانوپسیس حمایت کند. لذا هدف از این تحقیق ارزیابی تاثیر عصاره گیاه دارویی مورینگا اولیفرا و زآتین بر رشد درون شیشه‌ای گیاه ارکیده فالانوپسیس می‌باشد.<br />مواد و روش‌ها: به‌منظور اجرای این پژوهش، ابتدا ساقه گلدهنده تهیه و برای تشکیل گیاهچه‌ نهایی استفاده شد. پس از تهیه عصاره‌ گیاه مورینگا، غلظت‌های مختلف از عصاره گیاهی و هورمون زآتین تهیه و در محیط کشت‌ گیاه ارکیده فالانوپسیس اعمال شد. پس از اندازه‌گیری صفات تعداد برگ، تعداد ریشه، طول برگ، طول ریشه، ارتفاع گیاهچه، درصد گیاهچه های زنده، آلوده و قهوه‌ای شده تجزیه و تحلیل داده‌ها انجام شد. <br />نتایج: نتایج نشان داد که پس از حدود دو ماه روی برخی ساقه‌های گل‌دهنده برگ تشکیل شد. درصد آلودگی ریزنمونه‌ها توسط تیمار چهارم ضدعفونی (S4) به صفر رسید. در این روش استریل‌سازی از ترکیب قارچ کش بنومیل و کلرید جیوه استفاده شد که با کاربرد این مواد آلودگی حذف گردید. همچنین بالاترین میزان باززایی در روش چهارم ضدعفونی و جهت عمودی ریزنمونه (S4D2) مشاهده شد. افزودن 150 میلی‌گرم در لیتر عصاره برگ مورینگا و زاتین 5/1 میلی‌گرم در لیتر سبب افزایش تعداد برگ شد. عصاره برگ مورینگا به‌طور معنی‌داری سبب افزایش تعداد ریشه، طول برگ، طول ریشه و وزن تر و خشک گیاهچه و فعالیت آنتی‌اکسیدانی شد. تیمار مورینگا با غلظت‌های مختلف درصد آلودگی گیاهچه‌های ارکیده را به صفر رساند. همچنین کاربرد مورینگا از قهوه‌ای شدن گیاهچه جلوگیری کرد. نتیجه‌گیری: به‌طورکلی، تیمار عصاره برگ مورینگا با غلظت 150 میلی‌گرم در لیتر در کشت بافت ارکیده به‌عنوان جایگزینی برای هورمون زآتین پیشنهاد می‌شود. https://jab.uk.ac.ir/article_4661_7b909a065c68632b72a40fcab0294eb1.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Effect of drought stress on different classes of chitinase genes expression in potato (Solanum tuberosum. L.) leaves بررسی اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز در برگ سیب زمینی 33 48 4662 10.22103/jab.2024.22516.1525 FA مریم فرامرزی جعفربیگلو دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک و به‌نژادی دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران فرهاد نظریان فیروزآبادی استاد، گروه ژنتیک و به‌نژادی دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران. 0000-0002-8291-3887 سید سجاد سهرابی استادیار، گروه ژنتیک و به‌نژادی دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران. علی مقدم استادیار، پژوهشکده بیوتکنولوژی دانشگاه شیراز، شیراز، ایران Journal Article 2023 11 15 Objective<br />Potato (Solanum tuberosum. L.) belongs to the Solanaceae family. It is the third important crop plant as human food source after wheat and rice. Several biotic and abiotic stresses affect potato production and reduce its potential yield. In the drought stress and dehydration, the expression level of many genes changes and the accumulation of stress-related proteins is affected. Chitinases are proteins that show a basic level of expression in normal conditions, but their expression increases dramatically in disease conditions and some abiotic stresses. The existence of great diversity in plant chitinases and its induction by a wide range of biotic and abiotic factors indicates their important role in the functions related to defense and stress. According to the Economic importance and Limiting effects of drought stress for plant growght in this research, the effect of drought stress on the expression level of different classes of chitinase gene was investigated. <br />Material and methods<br />In this research, the members of chitinase gene family was identified in potato genome by bioinformatics and computational methods. Then, one gene was selected from each class of chitinase gene based on RNA-Seq data analysis in drought stress, and their expression level was evaluated following a water deficit treatment (50% field capacity) by Real-time PCR analysis. The expression level of genes was measured using the Livak and Schmittgen method using the 2-ΔΔct formula.<br />Results<br />Under drought stress conditions, the majority of chitinase gene classes exhibited distinct expression patterns. Notably, among the four classes of identified chitinase genes in potato, class I exhibited up-regulation, whereas class V displayed a down-regulated trend.<br />Conclusion<br />In conclusion, our findings suggest a significant role for chitinases in potato's response to drought stress. The outcomes of this study offer valuable insights for screening potato cultivars/genotypes for drought tolerance and provide a foundation for molecular genetic strategies aimed at engineering drought-resistant potatoes. هدف: سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) متعلق به خانواده solanaceae است و از نظر میزان مصرف در تغذیه انسان، در جایگاه سوم بعد از گندم و برنج قرار دارد. چندین عامل زیستی و غیرزیستی رشد سیب زمینی را محدود کرده و باعث کاهش عملکرد بالقوه آن می شوند. در شرایط تنش خشکی و کم آبی، سطح بیان بسیاری از ژن‌ها تغییر یافته و تجمع پروتئین‌های مرتبط با تنش تحت تاثیر قرار می‌گیرد. کیتینازها، پروتئین‌هایی هستند که در شرایط طبیعی سطح بیان پایه را نشان می‌دهند، اما در شرایط بیماری و برخی تنش‌های غیرزنده، بیان آنها به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. وجود تنوع زیاد در کیتیناز‌های گیاهی و القای آن توسط طیف وسیعی از عوامل غیر زیستی، نشان‌دهنده نقش مهم آن‌ها در عملکرد‌های مربوط به دفاع و تنش می‌باشد. از آنجا که گیاه سیب زمینی از اهمیت اقتصادی بالایی جهان برخوردار است، و تنش خشکی، تولید جهانی کشاورزی را محدود می‌کند، در این پژوهش، اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس های مختلف ژن کیتیناز مورد بررسی قرار گرفت.<br />مواد و روش‌ها: در این پژوهش، خانواده ژنی کیتیناز در گیاه سیب زمینی به روش بیوانفورماتیکی و محاسباتی شناسایی شد. سپس بر اساس نتایج حاصل از آنالیز داده‌های RNA-Seq مربوط به تنش خشکی، از هر کلاس ژن کیتیناز یک ژن انتخاب، و میزان بیان آن در شرایط کم آبی (50% ظرفیت زراعی) به روش Real-time PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز نتایج واکنش Real Time PCR با استفاده از روش لیواک و با استفاده از فرمول 2-ΔΔct انجام شد.<br />یافته ها: کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز میزان بیان متفاوتی را در شرایط اعمال تنش خشکی نشان دادند. ژن کیتیناز متعلق به کلاس I دارای بیشترین میزان بیان و کیتیناز متعلق به کلاسV کمترین میزان بیان را داشتند.<br />نتیجه گیری: با توجه به نقشی که پروتئین کیتیناز در تنش‌های غیر زیستی دارند، با تعیین میزان بیان هر کلاس ژنی، می‌توان از آنها برای اهداف انتقال ژن بهره گرفت. همچنین با شناسایی عناصر تنظیمی مرتبط با تنش خشکی و اثر آن بر میزان بیان ژن کیتیناز، می‌توان توالی مربوط به عناصر تنظیمی بطور مصنوعی سنتز شده و برای تقویت پروموتر ژن‌ها، در سیستم‌های مختلف بیانی استفاده کرد. https://jab.uk.ac.ir/article_4662_614a87cfbb0686117915399f467c2f04.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 SCMV-based Overexpression of Insecticidal Proteins in Maize and Evaluation of their Effects against Fall Armyworm بیان بیش از حد پروتئین‌های حشره‌کش با استفاده از ناقل مبتنی بر ویروس موزائیک نیشکر در گیاه ذرت و ارزیابی اثرات آن‌ها بر کرم برگخوار پائیزه 49 76 4663 10.22103/jab.2024.22853.1547 FA مهدیه صادقیان گروه بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران. محمود سلوکی گروه بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران جعفر ذوالعلی گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان عباسعلی امام جمعه گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران جورج جندر موسسه تحقیقات گیاهی بویس-تامپسون، ایتاکا، نیویورک، ایالات متحده آمریکا Journal Article 2024 01 23 Objectives: Zea maiys L. is a key cereal worldwide which its yield is threatened severely by numerous herbivorous insects such as notorious fall armyworm (Spodoptera frugiperda Smith.). Current management strategies are basically depended upon costly and time-consuming methods such as chemicals and transgenic maize plants resulted in resistant pest populations in addition to health and environmental concerns. Transient In-planta expression of novel insecticidal proteins using viral vectors can explore the most efficient candidates against fall armyworm under time-saving, cost-effective and more real conditions. Present study aimed to investigate the effects of three insecticidal proteins including PTA (Pinellia ternata agglutinin), OAIP-1 and NcIa (toxins derived from two spiders’ venom) against fall armyworm using Sugarcane Mosaic Virus vector. <br />Materials and Methods: Coding sequences of considered insecticidal proteins were inserted into pSCMV vector between P1 and HC-Pro and recombinant constructs agroinjeced into maize seedlings. Successful overexpression of the proteins was confirmed by RT-PCR and qRT-PCR. In-planta insect bioassays were performed and weight gain of fall armyworm larvae was compared between infected and control plants after seven and 14 days of feeding. <br />Results: Overexpression of foreign genes was confirmed by RT-PCR and qRT-PCR results. Results of in planta insect bioassays showed that SCMV-based overexpression of insecticidal proteins in maize plants caused a statically significant reduction in weight gain of fall armyworm larvae in comparison with controls. After seven of feeding on plants expressing NcIa and PTA and OAIP-1 larval weight showed a reduction by 52, 54 and 31%, respectively, in comparison with GFP expressing plants. These results were stable after two weeks of larval feeding for two spider toxins but declined to 31% for PTA.<br />Conclusion: In conclusion, under in planta condition, PTA, NcIa and OAIP-1 were efficiently affected fall armyworm growth. They could be considered individually or in fusions (lectin- spider toxin) for further investigations to engineer maize resistance to fall armyworm. هدف: ذرت (Zea mays L.) یکی از مهمترین گیاهان زراعی در سراسر دنیا است که توسط آفات گیاهخوار متعددی از جمله کرم برگخوار پائیزه تهدید می‌شود. روشهای کنترل این آفات عمدتاً مبتنی بر آفت‌کشهای شیمیایی، اصلاح انتخابی و تولید گیاهان تراریخته است که علاوه بر هزینه و زمان‌بر بودن، در برخی موارد، عواقب زیست‌محیطی و بهداشتی جبران ناپذیری ایجاد می‌نمایند. بیان موقت پروتئین‌های آفت‌کش با استفاده از ویروسهای گیاهی می‌تواند تحمل گیاه را در زمان لازم، به صورت هدفمند نسبت به آفات بهبود دهد. پژوهش حاضر با هدف افزایش مقاومت گیاه ذرت به آفت کرم برگخوار پائیزه از طریق بیان موقت سه پروتئین حشره‌کش شامل PTA (Pinellia ternata aglutinn) ، OAIP-1 (توکسین به دست آمده از زهرابه عنکبوت Nephila clavata) و NcIa (توکسین به دست آمده از زهرابه عنکبوت Selenotypus plumipes) به واسطه ناقل مهندسی‌شده ویروس موزئیک نیشکر در گیاه ذرت تشریح می‌نماید.<br />روش: توالی کدکننده این پروتئین‌ها، در ناحیه بین توالی P1 و HC-Pro در ناقل pSCMV درج و با استفاده از اگرواینجکشن به گیاهان ذرت منتقل شد. گیاهان ذرتی که به صورت موفقیت‌آمیز پروتئین‌های مذکور را بیان نمودند، پس از تائید با استفاده از RT-PCR و qRTPCR، در آزمون‌های زیست‌سنجی مورد تغذیه لاروهای آفت کرم برگخوار پائیزه قرار گرفت. <br />یافته‌ها: نتایج حاصل از آزمون‌های زیست‌سنجی نشان داد که لاروهای گیاهان ذرتی که این ژن‌های خارجی را بیان ‌می‌نمودند در مقایسه با لاروهای تغذیه شده از گیاهان شاهد، به طور معناداری کاهش وزن نشان دادند. به طوری که پس از 7 و 14 روز تغذیه روی گیاهان حاوی پروتئین‌های نوترکیب، بیشترین کاهش وزن مربوط به لاروهای تغذیه شده روی گیاهان حاوی توکسین عنکبوتی NcIa بود. <br />نتیجه‌گیری: استفاده از این پروتئین‌های حشره‌کش به ویژه NcIa می‌تواند برای بیان پایدار در ذرت علیه آفات گیاهخوار مدنظر قرار گرفته و استفاده از این سیستم برای غربالگری عملکرد پروتئین‌های حشره‌کش در گیاه ذرت می‌تواند باعث صرفه‌جویی قابل توجه در زمان و هزینه شود. https://jab.uk.ac.ir/article_4663_9cb6fdce7a4ad6a39ef8c6b9801305f2.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 The impact of chitosan on the activation of genes related to resistance against rice sheath blight caused by Rhizoctonia solani تاثیر کیتوزان بر القای ژن‌های دخیل در مقاومت به بیماری سوختگی غلاف برنج ناشی از Rhizoctonia solani 77 98 4664 10.22103/jab.2024.23050.1555 FA میلاد حبیبی درونکلایی گروه گیاهپزشکی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران ولی اله بابا یی زاد گروه گیاهپزشکی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری محمد علی تاجیک گروه گیاهپزشکی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران حشمت اله رحیمیان گروه گیاهپزشکی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران علی دهستانی پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری تبرستان، ساری، ایران Journal Article 2024 03 06 Objective<br />Rice is a staple food for half the world's population. The sheath blight disease caused by Rhizoctonia solani poses a significant threat to rice production. While fungicides are commonly used to control plant diseases, they pose significant risks to human health and the environment. Therefore, finding biocompatible compounds that are effective in disease control is essential. Chitosan, a biocompatible compound, has been demonstrated in various studies to reduce damage. The objective of this research is to explore the induction of resistance in two domestic varieties of rice using chitosan against the fungus responsible for pod burn.<br />Materials and Methods<br />In the research, rice seedlings (cultivar Tarom and Khazar) were cultured and treated with chitosan. After 48 hours, the seedlings were infected with R. solani. Samples were collected at 0, 24, 48, 72, and 96 hours after the pathogen treatment. Total RNA was extracted from the samples, and cDNA was synthesized. Gene transcript analysis was conducted using the qPCR technique with specific primers PAL, LOX, PR1, PR3, and PR5 genes.<br />Results<br />The variance analysis results indicated that changes in the expression levels of PAL, LOX, PR1, PR3, and PR5 genes were significant across all sources. Significant differences were observed in the expression levels of all genes. This suggests that genes in the resistant cultivar have a higher expression potential compared to the sensitive cultivar, leading to faster and more extensive-expression during contamination.<br />Conclusion<br />In this study, chitosan increased the expression of PAL, LOX, PR1, PR3 and PR5 genes in treated plants compared to control plants. The results of this study demonstrate that applying one gram per liter of chitosan to the aerial parts of plants induces proteins related to pathogenicity and creates physical and chemical barriers against pathogens. Consequently, it can be utilized in agricultural management to decrease R. solani contamination in rice and is a viable alternative to fungicides. هدف: برنج (Oryza sativa L.)منبع غذایی نیمی از جمعیت جهان است. بیماری‌ سوختگی غلاف ناشی از Rhizoctonia solani تولید برنج را به شدت محدود کرده و منجر به زیان اقتصادی و تهدید امنیت غذایی شده است. استفاده از قارچ‌کش‌ها یک روش معمول برای کنترل بیماری‌های گیاهی است ولی تهدید جدی برای سلامتی انسان و محیط زیست است. بنابراین یافتن ترکیبات زیست سازگاری که در کنترل بیماری موثر باشند یک نیاز اساسی است. کیتوزان یک ترکیب زیست سازگار بوده و در بررسی‌های مختلف نیز نشان داده است که باعث کاهش خسارت می‌شود. لذا، هدف‌ از این پژوهش بررسی القاء مقاومت در دو رقم داخلی برنج با کیتوزان در برابر قارچ عامل بیماری سوختگی غلاف است. <br />مواد و روش‌ها: در این پژوهش ابتدا گیاهچه‌های برنج (ارقام طارم و خزر) کشت، سپس با کیتوزان تیمار نموده و 48 ساعت بعد، گیاهچه‌ها با قارچ R. solani مایه‌زنی شدند. نمونه‌برداری در بازه‌های زمانی0، 24، 48، 72 و 96 ساعت بعد از مایه زنی انجام گرفت. RNA کل از نمونه‌ها استخراج و بعد از زدودن DNA ژنومی، cDNA ساخته شد. بیان ژن با تکنیک qPCR با استفاده از آغازگر‌های اختصاصی ژن‌ها PAL، LOX، PR1، PR3 و PR5 انجام گردید.<br />نتایج: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که در تمامی منابع تغییرات، میزان بیان ژن‌های LOX، PR1، PR3 و PR5 معنی‌دار بود. بین رقم مقاوم (طارم) و رقم حساس (خزر) به جز ژن PR1 و PR5 در مابقی ژن‌ها، مقایسه میانگین ها معنی‌دار بوده است که نشان داد ژن‌ها در ارقام مقاوم در مقایسه با ارقام حساس پتانسیل بیان بیشتری دارند که در هنگام آلودگی، سریع‌تر و به میزان بیشتری بیان می‌شوند.<br />نتیجه گیری: در این پژوهش کیتوزان باعث افزایش میزان بیان ژن‌های PAL، LOX، PR1، PR3 و PR5 در گیاهان تیمار شده نسبت به گیاهان شاهد شده است. این نتایج نشان داد کیتوزان یک گرم در لیتر که روی قسمت‌های هوایی بوته‌ها اسپری شده بود باعث القا پروتئین-های مرتبط با بیماریزایی و تشکیل سد‌های فیزیکی و شیمیایی در برابر عوامل بیماری‌زا می‌گردد در نتیجه می‌تواند در مدیریت زراعی برای کاهش میزان آلودگی R. solani در برنج استفاده و جایگزین مناسبی برای قارچ‌کش‌ها باشد. https://jab.uk.ac.ir/article_4664_c2c68e15f2f77e9ea5bea9ad4f1063d1.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Evaluation of Genetic Diversity of Suaeda aegyptiaca Genotypes in Khuzestan Province Using SCoT Molecular Markers ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های سیاه‌شور مصری (Hasselq.) Zohary Suaeda aegyptiaca در استان خوزستان با استفاده از نشانگرهای مولکولی SCoT 99 120 4665 10.22103/jab.2024.22888.1549 FA زهرا حقیقی پور دانشجوی کارشناسی ارشد رشته ژنتیک و به‌نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران. مسعود (اشکبوس) دهداری دانشیار، گروه زراعت و اصلاح‌نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران. فاطمه ناصرنخعی استادیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران. رضا امیری فهلیانی دانشیار، گروه زراعت و اصلاح‌نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران. Journal Article 2024 02 01 Objective<br />Suaeda aegyptiaca (Hasselq.) Zohary is a halophyte plant with many nutritional and medicinal uses. There is no information on study and estimation of the genetic diversity of S. aegyptiaca plants in Khuzestan province. So, this study was designed and implemented with the aim of investigating the genetic diversity and genetic relationships among S. aegyptiaca genotypes in Khuzestan province. <br />Materials and methods<br />In order to study of genetic diversity and genetic relationships among S. aegyptiaca genotypes, 26 genotypes from two regions of Khuzestan were selected as group one and two based on their DNA quantity and quality from the 71 collected samples. 12 SCoT primers were used to investigate the diversity and genetic relationships among and within populations. Genomic DNA was extracted from leaf tissue of genotypes and DNA amplification was done using 12 SCoT primers, the obtained bands were scored as zero (band absence) and 1 (band presence). Total number of bands, number of polymorphic bands, and percentage of polymorphic bands, band information index, resolution power, polymorphic information content, marker index and Shannon index were calculated.<br />Results<br />A total of 103 fragments were amplified, which showed a high percentage of polymorphism. SCoT14 had the highest polymorphic information (0.43) and marker index (4.36). The highest resolution power (Rp) belongs to SCoT13 (13.38). Cluster analysis using UPGMA method classified the genotypes into five groups. Karoun (KAR2) and Gheyzaniyeh (GH1) genotypes, with the highest genetic distance, were suitable for usage in breeding programs. Analysis of molecular variance (AMOVA) showed that genetic diversity within groups was higher than between groups. <br />Conclusions<br />Some of the studied markers showed a high ability to distinguish genotypes, also the results indicated a high genetic diversity among the genotypes in terms of the studied SCoT markers. These results can be used in the breeding programs of S. aegyptiaca and related species. هدف: سیاه شور مصری با نام علمی Suaeda aegyptiaca (Hasselq.) Zohary گیاهی هالوفیت است که کاربردهای تغذیه‌ای و دارویی زیادی دارد. نظر به اینکه تا‌کنون مطالعه‌ای در خصوص بررسی و تخمین تنوع ژنتیکی گیاه سیاه‌شور در استان خوزستان انجام نشده است، این مطالعه با هدف بررسی تنوع و روابط ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های خودرو سیاه-شور در استان خوزستان طراحی و اجرا شد.<br />مواد و روش‌ها: برای انجام مطالعات مولکولی از بین 71 نمونه جمع‌آوری شده 26 ژنوتیپ که دارای DNA‌ی مناسب بودند و در دو ناحیه بیشترین پراکنش داشتند تحت عنوان گروه‌های یک و دو انتخاب شدند. جهت بررسی تنوع و روابط ژنتیکی بین و داخل ژنوتیپ‌ها از 12 آغازگر SCoT استفاده شد. بعد از استخراج DNA و انجام PCR، امتیازبندی ژنوتیپ‌ها به صورت صفر (عدم نوار) و یک (وجود نوار) انجام شد و تعداد کل نوارها، تعداد نوارهای چندشکل، درصد نوارهای چندشکل، تعداد افراد دارای نوار، شاخص اطلاع دهی نوار، قدرت تفکیک، محتوای اطلاعات چندشکل، نسبت سهم مؤثر و شاخص نشانگر محاسبه شدند.<br />نتایج: در مجموع 103 نوار تشکیل شد که درصد چندشکلی بالایی را نشان دادند. بیشترین میزان اطلاعات چندشکل (PIC) متعلق به 14 SCoT (43/0) و 1 SCoT(33/0)، شاخص نشانگری(MI) متعلق به 14 SCoT (36/4) و بالاترین میزان قدرت تفکیک (Rp) مربوط به 13SCoT (38/13) بود. مقادیر شاخص‌های تنوع ژنی نی (h)92/0، شانون (I) 320/0، شاخص تثبیت (Fst) 092/0 و جریان ژنی (Nm) 872/0 بدست آمدند. تجزیه خوشه ای به روش UPGMA ژنوتیپ‌ها را در پنج گروه قرار داد. در گروه اول 19 ژنوتیپ، در گروه دوم چهار ژنوتیپ و در سه گروه دیگر هرکدام یک ژنوتیپ قرار گرفتند. نتایج گروه‌بندی حاصل از تجزیه به مختصات اصلی با تجزیه خوشه‌ای همخوانی داشته و گروه‌بندی تقریبا مشابهی را ارائه دادند. ژنوتیپ‌های KAR2 ( کارون 2) و GH1 (غیزانیه) را که بیشترین فاصله ژنتیکی از هم داشتند، جهت ادامه برنامه‌های به‌نژادی مناسب می‌باشند. تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که تنوع ژنتیکی درون گروه‌ها از بین گروه‌ها بیشتر بود. https://jab.uk.ac.ir/article_4665_e82b1610fc5f9ac6817de2519da3d590.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Engineering and production of recombinant ricin protein with the aim of producing effective immunotoxin مهندسی و تولید پروتئین ریسین نوترکیب با هدف تولید ایمونوتوکسین موثر 121 138 4666 10.22103/jab.2024.23650.1578 FA عبداله رحمانی گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. سید حسن مرعشی استاد ژنتیک و اصلاح نباتات گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد نسرین مشتاقی دانشیار، گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. محمدرضا نصیری استاد، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. امین میرشمسی کاخکی گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. حمید آریان نژاد گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 2024 06 29 Aim<br />Ricin is a globular glycoprotein poison found in the endosperm of the castor plant. This protein consists of two A chains with 267 amino acids (32 kilo Daltons) and a B chain with 262 amino acids (34 kilodaltons), connected by a disulfide bond. The sensitivity of cancer cells to ricin is due to the higher expression of glycoproteins on the surface of cancer cells. The toxicity of the ricin enzyme in destroying cells caused this enzyme to be used as the most important candidate in the production of immunotoxins. However, the low ability of ricin to enter the target cell using the Golgi apparatus has caused increased cytotoxicity, which affected its use as an immunotoxin. This research was carried out with the aim of engineering ricin protein to increase the surface charge of the protein and facilitate the entry of ricin into the cell through the endosomal route and reduce the effect of cytotoxicity.<br />Methods <br />Therefore, the structural status of ricin protein with R134A, L214A, R31A, and P250A mutations was investigated using thermodynamic studies. Then, the gene sequence related to the mutant version was synthesized and expressed using the expression vector pET22b(+) in the cell wall of Escherichia coli BL21(DE3). Purification was done using a Ni-NTA column, and then the function of the protein on class A431 cancer epithelial cells was evaluated using a cytotoxicity test. <br />Results <br />The obtained results showed that the considered mutations significantly increased the surface charge of the protein. Also, comparing the analysis of Root Mean Square Deviation (RMSD), root-mean-square fluctuations (RMSF) and Radius of gyration (Rg) graphs between the natural sample and the mutant showed that the mutations have no significant effect on the main structure of the protein. Confirmation of the production and purification of recombinant ricin protein in the cell wall with a molecular weight of about 33 kilodaltons was done using SDS-PAGE gel. Cytotoxicity results showed that mutant ricin protein can cause cell death of A431 cancer cells at a concentration of 300 ng/ml. <br />Conclusion <br />In silico and In vitro results on ricin protein showed that creating targeted mutations to increase protein surface charge can improve protein performance. Therefore, mutant ricin protein (R134A, L214A, P250A, and R31A) with greater cell penetration and less toxicity for target cells has a high ability to be used as a toxin in the production of immunotoxins. متابولیت ریسین یک گلیکوپروتئین سمی است که در آندوسپرم گیاه کرچک یافت می‌شود. این پروتیین شامل دو زنجیره A با 267آمینواسید (32کیلودالتون) و زنجیرهB با 262آمینو اسید (34کیلودالتون) می‌باشد که بوسیله پیوند دی سولفیدی به هم متصل هستند. حساسیت سلول‌های سرطانی به ریسین به دلیل بیان بیشتر گلیکوپروتئین‌های موجود در سطح سلول‌های سرطانی است. سمیت آنزیم ریسین در از بین بردن سلول‌ها سبب شد که این آنزیم به عنوان مهمترین انتخاب در تولید ایمونوتوکسین‌ها بکار گرفته شود. با این‌حال، توانایی پایین ریسین در ورود به سلول هدف با استفاده از مسیر دستگاه گلژی، سبب بالا رفتن سمیت سلولی شده، که این نقص، استفاده از آن را در ایمونوتوکسین‌ها تحت تأثیر قرار داده است. این پژوهش با هدف مهندسی پروتئین ریسین به منظور افزایش بارالکتریکی سطحی پروتئین و تسهیل ورود ریسین به داخل سلول از طریق مسیر اندوزومیک و کاهش اثر سمیت سلولی صورت پذیرفت. <br />مواد و روش‌ها: وضعیت ساختاری پروتئین ریسین با ایجاد جهش‌های R134A، L214A، R31A ، P250A و در مقایسه با نمونه طبیعی این آنزیم با استفاده از مطالعات ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. سپس توالی ژنی مربوط به نسخه جهش‌یافته، سنتز و با استفاده از وکتور بیانی pET22b(+) در فضای پیروپلاسمی سلولی باکتری اشریشیاکلی BL21(DE3) بیان شد. خالص‌سازی با استفاده از ستون Ni-NTA انجام و سپس عملکرد پروتئین بر رده سلول‌‌های سرطانی پوست A431 با استفاده از آزمون سمیت سلولی مورد بررسی قرار گرفت. <br />نتایج: جهش‌های ایجاد شده به شکل چشمگیری سبب افزایش بارالکتریکی سطحی پروتئین شده است. مقایسه آنالیز نمودارهای RMSD (انحراف جذر میانگین مربعات)، RMSF (نوسانات جذر میانگین مربعات) و Rg (شعاع ژیراسیون) بین نمونه طبیعی و موتانت مشخص کرد که جهش‌ها هیچ تأثیر معنی‌داری بر ساختار اصلی پروتئین ندارد. تأیید تولید و خالص سازی پروتئین نوترکیب ریسین در دیواره سلولی با وزن مولکولی حدود 33 کیلودالتون با استفاده از ژل SDS-PAGE انجام شد. این فرم نوترکیب نسبت به فرم طبیعی از وزن مولکولی کمتری برخوردار است. نتایج سمیت سلولی نشان داد که پروتئین ریسین موتانت قادر است در غلظت ng/mL 300 سبب مرگ سلولی سلول‌های سرطانی A431 گردد.<br />نتیجه‌گیری: نتایج In silico و In vitro بدست آمده در این مطالعه بر روی پروتئین ریسین نشان داد که ایجاد جهش‌های هدفمند به منظور افزایش بارالکتریکی سطحی پروتئین‌ می‌تواند به شکل مؤثری سبب بهبود عملکرد پروتئین گردد. از این‌رو، پروتئین ریسین موتانت (R134A، L214A، P250A وR31A) با قابلیت ورود سلولی بیشتر و سمیت کمتر برای سلول‌ها‌ی هدف، قابلیت خوبی به عنوان توکسین در تولید ایمونوتوکسین‌ها دارد. https://jab.uk.ac.ir/article_4666_83689d59ecedb5fe31dc662ac35c2869.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Identification of pathways and lncRNAs involved in date palm flowering using RNA-Seq technique بررسی‌ شناسایی مسیرها و lncهای دخیل در گل‌دهی نخل خرما با استفاده از تکنیک RNA-Seq 139 166 4667 10.22103/jab.2024.23423.1568 FA شهین مددی گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی،دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران 0009-0005-3966-954X صالحه گنجعلی گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی ،دانشگاه زابل، زابل، ایران لیلا فهمیده گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منایع طبیعی گرگان، گرگان، ایران حامد حسن زاده خانکهدانی کارشناس بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی هرمزگان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج حدیث کرد محقق پست دکتری، گروه بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقاتی آیپک آلمان، آلمان رضا حقی دره ده محقق پست دکتری، گروه بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقاتی آیپک آلمان، آلمان Journal Article 2024 05 24 Objective<br />The date palm, known scientifically as Phoenix dactylifera L, grows well in tropical and subtropical regions. The process of flower development initiates sexual reproduction in plants. Specific genes regulate this process in the floral meristem, cycle, organ identity, and certain lncRNAs. Studies on animals have shown that lncRNAs are notably active in reproductive organs.<br />Materials and methods<br />We aimed to explore the pathways and lncRNAs involved in date palm flowering. Minab date palm flower bud samples were collected from the Tropical Fruit Research Station in Hormozgan Province, Iran. The samples were then transferred to the Tabaristan Agricultural Biotechnology Research Institute for analysis. RNA was extracted from various cultivars' male and female flower buds and combined equally. Two replicates were produced for each mixed sample. Subsequently, it was sent for sequencing.<br />Results<br />We scrutinized the sequencing outcomes to delve into the mechanisms of plant flowering which is dependent on seasonal cues and is influenced by environmental factors and specific genes. Our research focused on four key pathways: photoperiod, vernalization, self-stimulation, and gibberellin. Our investigation uncovered long non-coding RNAs (lncRNAs) associated with date palm flowering. We identified 13 lncRNAs in the photoperiod pathway, one in the self-stimulation, and four in the gibberellin pathway. Interestingly, no lncRNAs were detected in the vernalization pathway. We proceeded to compare these lncRNAs with those found in other plant species. The lncRNAs in the photoperiod pathway resembled those in oil palm, red clover, olive, and wheat. Their increased expression leads to accelerated flowering, irrespective of photoperiod. Moreover, we pinpointed a lncRNA in the gibberellin pathway that is similar to the one found in cotton which is linked to the LFY gene. Furthermore, our study revealed four lncRNAs in the self-stimulation pathway, resembling lncRNAs in apple, millet, and pea, all of which are associated with the FCA gene.<br />Conclusions<br />The flowering process in plants occurs only in certain seasons of the year, through regulatory networks resulting from environmental signals and involving the genes associated with the four regulatory pathways of flowering: photoperiod, vernalization, self-stimulation, and gibberellin. The identification and comparison of lncRNAs involved in different flowering pathways, along with the identification of related genes, provide the basis for future applied research in this valuable plant. چکیده: <br />هدف: نخل خرما با نام علمی (Phoenix dactylifera L) گیاهی تک‌لپه‌ و سازگار به نواحی گرمسیری و نیمه‌گرمسیری می‌باشد. رشد گل یکی از مراحل اصلی در ظهور ارگان متمرکز به تولیدمثل جنسی در گیاهان گل‌دار بوده و فرایندهای گلدهی توسط مجموعه‌ای بسیار پیچیده از مسیرهای کنترل شده توسط ژن‌های هویت مریستم گل، چرخه گل، هویت اندام گل و برخی lncRNAها حفاظت شده تکاملی تنظیم می‌شود. مطالعات مختلف روی موجودات به طور مداوم بیان بالایی از lncRNAها را در اندام‌های تولیدمثلی نشان می‌دهد. <br />مواد و روش‌ها‌: به‌منظور دستیابی به شناسایی مسیرها و lncهای دخیل در گل‌دهی نخل خرما با استفاده از تکنیک RNA-Seq، نمونه‌های‌ جوانه گل از نخل‌های خرمای ایستگاه‌ تحقیقاتی میناب (استان هرمزگان) جمع‌آوری و به پژوهشکده زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان منتقل شدند. RNAی کل از نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از جوانه‌ گل‌ ارقام مختلف نر و ماده استخراج و به نسبت مساوی با یکدیگر مخلوط شده و در انتها، دو تکرار از هر نمونه‌ ادغام شده به دست آمد و برای توالی یابی ارسال شد. پس از دریافت نتایج توالی‌یابی آنالیزهای موردنیاز با استفاده از نرم‌افزارهای مناسب انجام شد.<br />نتایج: نتایج تحقیق حاضر نشان داد که lncRNAهای زیادی در مسیرهای گل‌دهی نخل خرما در سه مسیر تناوب نوری (سیزده مورد)، خودانگیزی (یک مورد) و مسیر جیبرلین (چهار مورد) نقش داشتند درحالی‌که در مسیر بهاره‌سازی هیچ lncRNA شناسایی نشد. در ادامه lncRNAهای شناسایی شده بر اساس توالی با lncRNAهای گزارش شده در سایر گیاهان مورد مقایسه قرار گرفتند که نتایج نشان داد که lncRNA شناسایی شده مرتبط با مسیر تناوب نوری، با موارد گزارش شده در گیاهانی چون نخل روغنی، شبدر قرمز، زیتون و گندم مشابه بودند و افزایش بیان آن منجر به گل‌دهی سریع و مستقل از تناوب نوری در گیاهان می‌شود. یک lncRNA شناسایی شده مرتبط با مسیر جیبرلین، با lncRNA گزارش شده در پنبه که مرتبط با ژن LFY بود، مشابهت داشت. چهار lncRNA شناسایی شده مرتبط با مسیر خودانگیزی، با lncRNAهای موجود در سیب، ارزن و نخودفرنگی مشابه بود و با ژن FCA دخیل در مسیر خودانگیزی مرتبط بود. <br />نتیجه‎گیری: فرایند گل‌دهی در گیاهان تنها در فصل‌های معینی از سال، به‌واسطه شبکه‌های تنظیمی حاصل از سیگنال‌های محیطی و منتج از فرایند ژن‌های دخیل در چهار مسیر تنظیمی گل‌دهی، شامل تناوب نوری، بهاره‌سازی، خودانگیزی و جیبرلین صورت می‌گیرد. شناسایی و مقایسهlncRNAهای دخیل در مسیرهای مختلف گل‌دهی و شناسایی ژن‌های مرتبط با آنها زمینه را برای انجام تحقیقات آتی کاربردی در این گیاه ارزشمند فراهم می‌نماید. https://jab.uk.ac.ir/article_4667_43792633b26f9e12a6063dfb0eaf24bd.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Effect of drought stress on morphological traits and proteome expression patterns in wheat leaf اثر تنش خشکی برصفات مورفولوژیکی و الگوی بیان پروتئوم برگ گندم 167 188 4668 10.22103/jab.2024.22025.1504 FA شقایق اصل زاد دانشجوی کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز. محمود تورچی استاد، گروه به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز. Journal Article 2023 08 13 Recent advances in molecular biology methods have raised hopes that by identifying candidate proteins for drought tolerance, significant steps can be taken to increase wheat yield. The aim of this study is to investigate the effect of drought stress on morphological traits and leaf proteome pattern of the new wheat cultivar, Sadra.<br />Materials and methods<br />An experiment was conducted under greenhouse conditions and controlled conditions. Sadra cultivar was grown at two irrigation levels: normal irrigation and water deficit stress with 10 replications. Water deficit stress was applied to the stress treatment pots 20 days after planting. Analysis of wheat leaf tissue proteome was performed using two-dimensional electrophoresis and Coomassie blue staining. After spot detection, the t-test was performed for the volumetric percentage of protein spots as well as morphological data. Moreover, the upregulation and downregulation of protein spots due to water deficit stress were determined based on induction factor. Protein spots with expression changes were identified using mass spectrometry.<br />Results<br />Morphological data analysis showed statistically significant differences between irrigation levels for leaf area, plant height, fresh and dry weight of roots and aerial parts, and root volume. Two-dimensional electrophoresis analysis of leaf tissue proteome revealed that out of 136 discernible protein spots in Coomassie blue staining, 24 protein spots showed statistically significant expression changes under drought stress compared to normal conditions. Among these, 10 spots exhibited decreased expression, and 14 spots showed increased expression under water deficit conditions compared to the control. These protein spots were identified based on their isoelectric points and molecular weights and further confirmed using mass spectrometry. The identified proteins in this study were categorized into glycolysis, photosynthesis, electron transport chain, Calvin cycle, carbon metabolism, ROS scavenging and detoxification, cellular structure, and stress response pathways.<br />Conclusions<br />The findings suggest that drought stress significantly affects morphological traits and leaf proteome pattern in the Sadra wheat cultivar. Understanding the proteomic changes under drought stress can provide insights into the molecular mechanisms involved in wheat drought tolerance and contribute to the development of more resilient wheat cultivars. هدف: <br />پیشرفت‌های اخیر در روش‌‌های بیولوژی مولکولی این امید را بوجود آورده است که با شناسایی پروتئین‌های کاندیدای تحمل به تنش خشکی، بتوان گام‌های اساسی در افزایش عملکرد گندم برداشت. هدف از این مقاله بررسی اثر تنش خشکی برصفات مورفولوژیکی و الگوی بیان پروتئوم برگ گندم رقم جدید صدرا می‌باشد.<br /><br />مواد و روش‌ها: <br />آزمایشی در شرایط گلخانه‌ای و تحت شرایط کنترل شده انجام گردید. به این منظور رقم صدرا در دو سطح آبیاری عادی و تنش کمبود آب با 10 تکرار کشت شد. تنش کمبود آب 20 روز پس از کاشت، به گلدان‌های تحت تیمار تنش اعمال گردید. تجزیه و تحلیل پروتئوم بافت برگی گندم با استفاده از الکتروفورز دو بعدی و رنگ‌آمیزی با آبی کوماسی انجام شد. پس از لکه‌یابی، آزمون t برای درصد حجمی نقاط پروتئینی همانند داده های مورفولوژیکی انجام شد. همچنین روند افزایشی و کاهشی بیان لکه های پروتئینی در اثر تنش کمبود آب بر اساس فاکتور القاء مشخص شدند. شناسایی پروتئین‌های دارای تغییرات بیان به روش طیف سنجی جرمی صورت گرفت.<br />نتایج: <br />تجزیه داده های مورفولوژیکی نشان داد که اختلاف بین سطوح تیمار آبیاری برای صفات سطح برگ، طول بوته، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و حجم ریشه از نظر آماری معنی‌دار است. تجزیه و تحلیل پروتئوم بافت برگی به روش الکتروفورز دوبعدی نشان داد که از بین 136 لکه پروتئینی قابل تشخیص در رنگ‌آمیزی با آبی کوماسی، تعداد 24 لکه پروتئینی تغییرات بیان معنی‌داری از نظر آماری در شرایط تنش خشکی نسبت به شرایط عادی نشان‌دادند. از این تعداد 10 لکه دارای کاهش بیان و 14 لکه دارای افزایش بیان در شرایط کمبود آب نسبت به شاهد بودند. این لکه‌های پروتئینی بر اساس نقاط ایزوالکتریک و وزن مولکولی مشخص و سپس با استفاده از طیف سنجی جرمی مورد شناسایی قرار گرفتند. پروتئین‌های شناسایی شده در این پژوهش در فرایند گلیکولیز، فتوسنتز، زنجیره انتقال الکترون، چرخه کالوین، متابولیسم کربن، مهار ROS و سم‌زدایی، ساختار سلولی و درگیر در تنش طبقه‌بندی شدند.<br />نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان می دهد که تنش خشکی بطور معنی داری صفات مورفولوژیکی و الگوی پروتئوم گندم رقم صدرا را تحت تاثیر قرار ی دهد. بررسی تغییرات پروتئوم تحت تنش خشکی می تواند به فهم سازوکار مولکولی درگیر در تحمل خشکی کمک نموده و گامی موثر در راستای تولید ارقام گندم متحمل به شرایط سخت باشد. https://jab.uk.ac.ir/article_4668_c8827573af9fe21c9233e8ac55b9cc10.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Assessment of expression pattern of some antioxidant and dehydrin genes in durum wheat genotypes under water deficit conditions بررسی الگوی بیان برخی از ژن‌های آنتی‌اکسیدان و د‌هیدرین در ژنوتیپ‌های گندم دوروم تحت شرایط تنش کم آبی 189 208 4669 10.22103/jab.2024.24084.1619 FA ماندانا مرادی دانشجوی دکترا، گروه بیوتکنولوژی و بهنژادی گیاهی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران. علیرضا اطمینان گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران رضا محمدی دانشیار پژوهش، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، معاونت سرارود، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمانشاه، ایران. لیا شوشتری گروه بیوتکنولوژی و بهنژادی گیاهی ، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران 0000-0003-0239-7040 علی مهراس مهرابی استادیار، گروه بیوتکنولوژی و بهنژادی گیاهی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران. Journal Article 2024 09 25 Abstract<br />Objective<br />Drought stress is one of the most important environmental stresses that has negative effects on plant growth and development, as well as finally yield performance. Durum wheat has a wide range of adaptability in the Mediterranean regions, where the water deficit is a main challenge to achieving high productivity. In the present study, to investigate the molecular response of some selected durum wheat genotypes from breeding programs, the expression patterns of some antioxidant genes such as catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX), superoxide dismutase (SOD) along with two dehydrin genes including TdDHN16 and TdDHN15 were assessed under control, moderate, severe water deficit stress treatments.<br />Materials and methods<br />In the present study, the effects of different water deficit treatments on expression patterns of CAT, APX, GPX, SOD, TdDHN16, and TdDHN15 genes in six promising durum wheat genotypes along with a check cultivar (Zahab) were evaluated. The experiment was performed in an optimal growth conditions in an experimental glasshouse, and water deficit treatments were determined based on the filed capacity method. After seedling establishment and applying stress treatment (21-days), plants were subjected to sampling and the relative expression for targeted genes was estimated as proposed by Livak and Schmittgen (2001).<br />Results<br />According to results of combined analysis of variance, the significant differences were observed between water deficit stress treatments, genotypes, and their interaction in terms of relative expression of all studied genes. The highest increasing expression was observed in the moderate treatment for APX, GPX, and SOD genes and in the severe treatment for APX, TdDHN15, and GPX genes. A comparison of the expression patterns of studied genes revealed that tolerant genotypes (G2, G4, and G5) along with check cultivar (Zahab) showed highest relative expression than other genotypes. Hence, it seems that these genotypes have a high ability against oxidative stress.<br />Conclusion<br />Our results showed that the genotype G2 due to high ability in regulation of relative expression of antioxidant and dehydrin genes under water deficit stress treatments. Thus, complementary physiological and biochemical assays as well as evaluation of grain yield under field conditions of this genotype could provide useful information regarding to use of it as a drought-tolerant parent in breeding programs with emphasis on the transfer of desirable agronomic features. هدف: خشکی به عنوان یکی از مهم‌ترین تنش‌های محیطی شناخته می‌شود که اثرات نامطلوبی بر رشد و توسعه گیاه و در نهایت عملکرد آن دارد. گندم دوروم دامنه سازگاری ویژه‌ای به مناطق مدیترانه‌ای دارد، که غالباً تنش کم آبی یکی از چالش‌های عمده برای دستیابی به حداکثر عملکرد در این مناطق بشمار می‌آید. به منظور بررسی پاسخ مولکولی برخی از ژنوتیپ‌های گندم دوروم انتخاب شده از برنامه‌های به‌نژادی، الگوی بیان ژن‌های آنتی‌اکسیدان شامل کاتالاز (CAT)، آسکوربات پراکسیداز (APX)، گایاکول پراکسیداز (GPX) و سوپراکسیددیسموتاز (SOD) به همراه دو ژن دهیدرین همچون TdDHN15 و TdDHN16 در سه تیمار عدم تنش و تنش‌های ملایم و شدید مورد بررسی قرار گرفت.<br />مواد و روش‌ها: اثر تیمارهای مختلف تنش کم آبی بر تغییرات الگوی بیان ژن‌های CAT، APX، GPX، SOD، TdDHN15 و TdDHN16 در شش ژنوتیپ امیدبخش گندم دوروم به همراه یک رقم شاهد (ذهاب) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در شرایط بهینه گلخانه اجرا و تیمارهای تنش کم آبی بر اساس ظرفیت زراعی مزرعه تعیین شدند. پس از استقرار گیاهچه‌ها و سه هفته بعد از اعمال تیمارهای تنش، نمونه‌برداری از برگ‌های جوان صورت گرفت. میزان بیان نسبی ژن‌های مورد نظر هر یک از تیمارهای تنش بر اساس روش Livak and Schmittgen (2001) اندازه‌گیری شد. <br />نتایج: با توجه به نتایج به دست آمده از تجزیه واریانس داده‌های آزمایشی، اختلاف معنی‌داری بین تیمارهای تنش کم آبی، ژنوتیپ و همچنین اثر متقابل ژنوتیپ و تیمار از نظر بیان نسبی ژن‌های مورد مطالعه مشاهده شد. بیشترین میزان افزایش بیان نسبی در تیمار تنش ملایم مربوط به ژن‌های APX، GPX و SOD و در تیمار تنش شدید مربوط به ژن‌های APX، TdDHN15 و GPX بود. مقایسه الگوی بیان هر یک از ژن‌ها در ژنوتیپ‌های بررسی شده نشان داد ژنوتیپ‌های متحمل (G2، G4 و G5) به همراه رقم شاهد (ذهاب) دارای بیشترین میزان بیان نسبی بودند. بنابراین می‌توان اظهار داشت این ژنوتیپ‌ها توانایی بالایی در کاهش اثرات تنش اکسیداتیو دارند. <br />نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش مشخص شد ژنوتیپ G2 بواسطه قابلیت بالای آن در تنظیم بیان ژن‌های آنتی-اکسیدان و دهیدرین تحمل بالایی نسبت به تیمارهای تنش کم آبی داشت. از اینرو، بررسی تکمیلی این ژنوتیپ و مطالعه سایر سازوکارهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی و ارزیابی عملکرد دانه آن در شرایط مزرعه‌ای می‌تواند اطلاعات مفیدی در رابطه با استفاده از این ژنوتیپ به عنوان یکی از والدین متحمل به خشکی در برنامه‌های دورگ‌گیری با هدف انتقال خصوصیات زراعی مطلوب مورد استفاده قرار گیرد. https://jab.uk.ac.ir/article_4669_b1e45bb9e2117e8d65c7642ece09db39.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 A systematic review of internet of things-based smart farming applications with biotechnology بررسی سیستماتیک کاربردهای کشاورزی هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا با بیوتکنولوژی 209 222 4670 10.22103/jab.2025.23992.1600 FA کاملش کومار یاداو گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند دابلیا دارمش کریت گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />This study combines technology and software to let farmers track and change certain field parameters in real-time. Along with a quick examination of the interplay between weather station monitoring and mobile data logging, it offers a study on Smart Farming (SF) based on the Internet of Things (IoT). The Internet of Things (IoT) will play a pivotal role in the viability of the agriculture sector in the years to come. Highlighting technological, ICT, and robotics advancements, the research centers on multimedia devices, communication procedures, sensors, and systems frequently utilized in SF monitoring. In order support future researchers and provide the groundwork for the creation of automated IoT-based SF monitoring systems that incorporate biotechnology, this article describes the methodologies used in this area. This project aimed to enhance Smart Farming (SF) efficiency through IoT technologies, focusing on methods, processes, and tools for monitoring SF, integrating biotechnology for improved production and sustainability, and highlighting the role of automated processes and robots in IoT-based agricultural solutions. <br /><br />Results <br />This study proves that the Internet of Things (IoT) is becoming more significant in contemporary farming, outperforming conventional farming practices as a result of technological, information and communication technology (ICT), and robotics improvements. Internet of Things (IoT) integration into SF boosts productivity by allowing for condition monitoring and correction in real time. According to the results, sensors and communication systems, in conjunction with IoT technology, allow for the automated and exact administration of agricultural tasks. Data logging systems and multimedia devices work well together to gather and analyze agricultural data, which improves agricultural decision-making and yields better results.<br /><br />Conclusions<br />The Internet of Things (IoT) has the potential to change the nature of farming completely by facilitating the development of methods that are more productive, accurate, and environmentally friendly. It is believed that Smart Farming will continue to surpass conventional farming practices in terms of popularity as technology progresses. More efficient and automated farming systems will be the result of the effective integration of the Internet of Things (IoT), biotechnology, and robotics. This research provides important information for future studies on the improvement of SF surveillance through the Internet of Things (IoT). There is great promise for the future of agriculture and higher productivity in the agricultural industry as a whole with the introduction of robotics and automation. هدف: این مطالعه فناوری و نرم افزار را ترکیب می‌کند تا به کشاورزان اجازه دهد پارامترهای مزرعه خاصی را در زمان واقعی ردیابی و تغییر دهند. همراه با بررسی سریع تعامل بین پایش ایستگاه های هواشناسی و ثبت داده های تلفن همراه، مطالعه‌ای در مورد کشاورزی هوشمند بر اساس اینترنت اشیا ارائه می‌دهد. اینترنت اشیا، با برجسته کردن پیشرفت‌های فن‌آوری، فناوری اطلاعات و ارتباطات و روباتیک، مراکز تحقیقاتی بر روی دستگاه‌های چند رسانه‌ای، روش‌های ارتباطی، حسگرها و سیستم‌هایی که اغلب در نظارت بر SF استفاده می‌شوند نقشی اساسی در دوام بخش کشاورزی در سال‌های آینده ایفا خواهد کرد. به منظور حمایت از محققان آینده و ایجاد زمینه برای ایجاد سیستم‌های نظارت خودکار SF مبتنی بر اینترنت اشیا که بیوتکنولوژی را در بر می‌گیرد، این مقاله روش‌های مورد استفاده در این زمینه را شرح می‌دهد. این پروژه با هدف افزایش کارایی کشاورزی هوشمند (SF) از طریق فناوری‌های اینترنت اشیا، تمرکز بر روش‌ها، فرآیندها و ابزارهای نظارت برSF، ادغام بیوتکنولوژی برای بهبود تولید و پایداری، و برجسته کردن نقش فرآیندهای خودکار و روبات‌ها در راه‌حل‌های کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا انجام شد.<br />نتایج: این مطالعه ثابت می‌کند که اینترنت اشیا در کشاورزی معاصر بسیار مهم‌تر می‌شود و در نتیجه پیشرفت‌های فن‌آوری، فناوری اطلاعات و ارتباطات و روباتیک از شیوه‌های کشاورزی مرسوم بهتر عمل می‌کند. ادغام اینترنت اشیا در SF با امکان نظارت بر شرایط و اصلاح در زمان واقعی، بهره وری را افزایش می‌دهد. با توجه به نتایج، حسگرها و سیستم‌های ارتباطی، در ارتباط با فناوری اینترنت اشیا، امکان مدیریت خودکار و دقیق وظایف کشاورزی را فراهم می‌کنند. سیستم‌های ثبت داده‌ها و دستگاه‌های چند رسانه‌ای برای جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های کشاورزی به خوبی با هم کار می‌کنند، که تصمیم‌گیری کشاورزی را بهبود می‌بخشد و نتایج بهتری را به همراه دارد. نتیجه‌گیری: اینترنت اشیا این پتانسیل را دارد که ماهیت کشاورزی را با تسهیل توسعه روش‌هایی که سازنده‌تر، دقیق‌تر و سازگار با محیط زیست هستند، به طور کامل تغییر دهد. اعتقاد بر این است که کشاورزی هوشمند همچنان به پیشی گرفتن از شیوه های کشاورزی مرسوم از نظر محبوبیت با پیشرفت فناوری ادامه خواهد داد. سیستم‌های کشاورزی کارآمدتر و خودکار نتیجه ادغام مؤثر اینترنت اشیا، بیوتکنولوژی و روباتیک خواهد بود. این تحقیق اطلاعات مهمی را برای مطالعات آینده در مورد بهبود نظارت SF از طریق اینترنت اشیا فراهم می‌کند. به طور کلی با معرفی روباتیک و اتوماسیون نویدهای زیادی برای آینده کشاورزی و بهره وری بالاتر در صنعت کشاورزی وجود دارد. https://jab.uk.ac.ir/article_4670_5e4b3c5b9976c20ff3c04d103e6e90e5.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 An implementation framework for food security using machine learning and biotechnology algorithms in precision agriculture and smart farming یک چارچوب پیاده سازی برای امنیت غذایی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و بیوتکنولوژی در کشاورزی دقیق و کشاورزی هوشمند 223 236 4671 10.22103/jab.2025.23996.1604 FA نیضی میشرا گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند پریتی شارما گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. 0009-0006-8132-8842 Journal Article 2024 09 06 Objective<br />Converting data into digital form has led to a massive influx of data in almost every industry that relies on data-driven operations. The digital data processing has significantly increased the volume of information being processed. The emergence of electronic agriculture management has profoundly impacted Information and Communication Technology (ICT), resulting in advantages for farmers and customers and driving the adoption of technological solutions in rural areas. This study emphasizes the promise of ICT technologies in conventional agriculture and the obstacles to their employment in farming operations.<br /><br />Results<br />This study emphasizes the promise of ICT technologies in conventional agriculture and the obstacles to their employment in farming operations. The research provides thorough information on automation, Internet of Things (IoT) gadgets, and challenges related to Machine Learning (ML). Drones are being contemplated for crop monitoring and production optimization in Precision Agriculture (PA) and Smart Farming (SF). The new era of conventional agriculture is represented by precision agriculture. The development of several contemporary technologies, like the internet of things, has made this possible. When relevant, this article emphasizes global and advanced agricultural systems and platforms that utilize IoT technology.<br /><br />Conclusions<br />The effectiveness of such techniques in plant disease detection is proven by their ability to achieve exceptional levels of accuracy. This is particularly true when they rely on extensive open-source databases and pre-trained algorithms. Future investigation uncovered that the size of the plant imagery utilized for modeling and the circumstances under which the photos were gathered could significantly affect the accuracy. <br />. هدف: تبدیل داده‌ها به شکل دیجیتال منجر به هجوم گسترده داده‌ها در تقریباً هر صنعتی شده است که بر عملیات مبتنی بر داده‌ها متکی است. پردازش داده‌های دیجیتال به میزان قابل توجهی حجم اطلاعات در حال پردازش را افزایش داده است. ظهور مدیریت کشاورزی الکترونیک عمیقاً بر فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) تأثیر گذاشته است و در نتیجه مزایایی برای کشاورزان و مشتریان به همراه دارد و منجر به اتخاذ راه‌حل‌های فناوری در مناطق روستایی می‌شود. این مطالعه بر نوید فناوری های ICT در کشاورزی متعارف و موانع به کارگیری آنها در عملیات کشاورزی تأکید می کند. <br />نتایج: این مطالعه بر نوید فناوری‌های ICT در کشاورزی متعارف و موانع به کارگیری آنها در عملیات کشاورزی تأکید می‌کند. این تحقیق اطلاعات کاملی در مورد اتوماسیون، گجت‌های اینترنت اشیا (IoT) و چالش‌های مرتبط با یادگیری ماشین (ML) ارائه می‌کند. پهپادها برای نظارت بر محصول و بهینه سازی تولید در کشاورزی دقیق (PA) و کشاورزی هوشمند (SF) در نظر گرفته شده اند. دوره جدید کشاورزی متعارف با کشاورزی دقیق نشان داده می‌شود. توسعه چندین فناوری معاصر، مانند اینترنت اشیا، این امکان را فراهم کرده است. در صورت لزوم، این مقاله بر سیستم‌ها و پلتفرم‌های کشاورزی جهانی و پیشرفته که از فناوری اینترنت اشیا استفاده می‌کنند، تأکید می‌کند. <br /><br />نتیجه‌گیری: اثربخشی چنین تکنیک‌هایی در تشخیص بیماری های گیاهی با توانایی آنها در دستیابی به سطوح استثنایی از دقت ثابت می‌شود. این امر به ویژه زمانی صادق است که آنها بر پایگاه داده‌های متن باز گسترده و الگوریتم‌های از پیش آموزش داده شده تکیه کنند. تحقیقات آینده نشان داد که اندازه تصاویر گیاهی مورد استفاده برای مدل‌سازی و شرایطی که عکس‌ها تحت آن جمع‌آوری شده‌اند می‌تواند به طور قابل توجهی بر دقت تأثیر بگذارد. <br /><br /> https://jab.uk.ac.ir/article_4671_a64ce17c96d36a1a9aabb6a9b404fc4a.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Big genetic data analysis to predict features in cross-breeding to increase food yields تجزیه و تحلیل داده‌های ژنتیکی بزرگ برای پیش‌بینی ویژگی‌های کراس‌بردها برای افزایش بازده غذا 237 250 4672 10.22103/jab.2025.24004.1612 FA پریا ویج گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. 0009-0005-4629-3413 پاتیل مانیشا پراشانت گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />Plant breeders (PB) have significantly improved agricultural output and quality by utilizing modern scientific and technological developments. Costs have decreased and the PB process has quickened due to the development of genomic tools and sequencing, especially since the human genome project. Addressing global issues pertaining to water resources and food security requires this progress. High-throughput phenotyping, precision agriculture, and crop-scouting have all been improved by the integration of cutting-edge technology such sensor systems, satellite images, robots, big data analytics, and genomics. These developments contribute to the growth of digital agriculture, which has the potential to transform PB by taking a more interdisciplinary approach. To examine the method by which new developments in digital agriculture, genomics, and sensor technologies are changing plant breeding, enhancing crop quality and productivity, and tackling global issues with water resource management and food security.<br /><br />Results<br />Plant breeding has become faster and less expensive due to the combination of genetic tools, sequencing techniques, and contemporary agricultural technologies. Precision agriculture has greatly increased high-throughput phenotyping and crop scouting, by using technology like robotics, big data analytics, and satellite photography. These developments aid in the creation of sustainable, more effective farming methods.<br /><br />Conclusions<br />An innovative approach for crop improvement is being developed by the ongoing integration of multidisciplinary technologies in plant breeding. It is anticipated that enhanced genomics and digital agriculture would improve plant breeders' capacities, allowing them to tackle the escalating problems of food and water security in a world that is becoming more interconnected by the day.<br />. هدف: اصلاح‌کنندگان نباتات (PB) با بهره‌گیری از پیشرفت‌های علمی و فناوری مدرن، به طور قابل‌توجهی بازده و کیفیت کشاورزی را بهبود بخشیده‌اند. هزینه‌ها کاهش یافته و فرآیند PB به دلیل توسعه ابزارهای ژنومی و توالی یابی، به ویژه از زمان پروژه ژنوم انسانی، سریع شده است. پرداختن به مسائل جهانی مربوط به منابع آب و امنیت غذایی نیازمند این پیشرفت است. فنوتیپ با کارایی بالا، کشاورزی دقیق و پیش‌بینی محصول همگی با ادغام فناوری‌های پیشرفته مانند سیستم‌های حسگر، تصاویر ماهواره‌ای، ربات‌ها، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و ژنومیک بهبود یافته‌اند. این پیشرفت‌ها به رشد کشاورزی دیجیتال کمک می‌کند، که پتانسیل تغییر PB را با اتخاذ رویکردی بین‌رشته‌ای‌تر دارد. برای بررسی روشی که با آن پیشرفت‌های جدید در کشاورزی دیجیتال، ژنومیک و فن‌آوری‌های حسگر، اصلاح نباتات را تغییر می‌دهند، کیفیت و بهره‌وری محصول را افزایش می‌دهند و با مسائل جهانی مدیریت منابع آب و امنیت غذایی مقابله می‌کنند. <br />نتایج: اصلاح نباتات به دلیل ترکیبی از ابزارهای ژنتیکی، تکنیک‌های توالی‌یابی و فناوری‌های کشاورزی معاصر سریعتر و کم هزینه‌تر شده است. کشاورزی دقیق با استفاده از فناوری‌هایی مانند روباتیک، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و عکاسی ماهواره‌ای، فنوتیپ‌سازی و شناسایی محصولات با کارایی بالا را بسیار افزایش داده است. این پیشرفت‌ها به ایجاد روش‌های کشاورزی پایدار و مؤثرتر کمک می‌کند. <br />نتیجه‌گیری: یک رویکرد نوآورانه برای بهبود محصول با ادغام مداوم فناوری‌های چند رشته‌ای در اصلاح نباتات در حال توسعه است. پیش بینی می‌شود که ژنومیک پیشرفته و کشاورزی دیجیتالی ظرفیت‌های پرورش دهندگان نباتات را بهبود بخشد و به آنها اجازه دهد تا با مشکلات فزاینده امنیت غذا و آب در دنیایی که روز به روز به هم پیوسته‌تر می شود، مقابله کنند.<br /><br /> https://jab.uk.ac.ir/article_4672_7a2b24bd18b2a65e444dc37fe2a1f559.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Artificial intelligence approaches for cotton diseases identification: a systematic literature review using biotechnology رویکردهای هوش مصنوعی برای شناسایی بیماری‌های پنبه: مروری بر مطالعات سیستماتیک با استفاده از بیوتکنولوژی 251 264 4673 10.22103/jab.2025.23994.1602 FA مانیش نندی گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. آهیلیا دوبی گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند Journal Article 2024 09 06 Objective<br />Cotton is a prominent fiber that commands the worldwide industrial and agricultural sectors. Cotton is a fundamental material used in the creation of textiles. Diagnosing the diseases on cotton plants' leaves soon is essential to prevent them and enhance productivity. Tracking cotton leaf illnesses and assessing plant health is challenging for farmers who rely solely on their subjective expertise and knowledge. Moreover, Artificial neural networks have been proposed to alleviate limitation of traditional methods and can be used to handle nonlinear and complex data, even when the data is imprecise and noisy. Agricultural data can be too large and complex to handle through visual analysis or statistical correlations. This has encouraged the use of machine intelligence or artificial intelligence The objective of this study was to diagnose diseases and improve the cultivation of cotton using Artificial Intelligence (AI) methods.<br /><br />Results<br />The study findings indicate that the current automated detection approaches for cotton crop illnesses are still in their early stages of development with biotechnology and Artificial Intelligence (AI). This review acknowledges the need to develop automated, cost-effective, dependable, precise, and swift diagnostic tools for detecting cotton leaf diseases to enhance output and quality.<br /><br /><br />Conclusions<br />This paper analyzes the several computational techniques used at different phases of plant-pathogen structures, including image preparation, segmentation, extracting features and selecting, and categorization. The study identified valid future paths and areas for additional exploration. There is a need for innovative, fully automated computer-assisted methods to identify and categorize various illnesses in cotton crops.<br />. هدف: پنبه یک الیاف برجسته است که بخش‌های صنعتی و کشاورزی در سراسر جهان را کنترل می‌کند. پنبه یک ماده اساسی است که در ساخت منسوجات استفاده می‌شود. تشخیص زودهنگام بیماری‌های روی برگ‌های پنبه برای پیشگیری از آنها و افزایش بهره‌وری ضروری است. ردیابی بیماری‌های برگ پنبه و ارزیابی سلامت گیاه برای کشاورزانی که صرفاً بر تخصص و دانش ذهنی خود متکی هستند چالش برانگیز است. علاوه بر این، شبکه‌های عصبی مصنوعی برای کاهش محدودیت‌های روش‌های سنتی پیشنهاد شده‌اند و می‌توانند برای مدیریت داده‌های غیرخطی و پیچیده، حتی زمانی که داده‌ها نادقیق و نویز هستند، استفاده شوند. داده های کشاورزی می توانند بسیار بزرگ و پیچیده باشند که از طریق تجزیه و تحلیل بصری یا همبستگی های آماری قابل رسیدگی نباشد. این امر استفاده از هوش ماشینی یا هوش مصنوعی را تشویق کرده است. هدف این مطالعه تشخیص بیماری‌ها و بهبود کشت پنبه با استفاده از روش‌های هوش مصنوعی (AI) بود. <br />نتایج: یافته‌های مطالعه نشان می‌دهد که روش‌های تشخیص خودکار فعلی برای بیماری‌های محصول پنبه هنوز در مراحل اولیه توسعه خود با بیوتکنولوژی و هوش مصنوعی (AI) هستند. این بررسی نیاز به توسعه ابزارهای تشخیصی خودکار، مقرون‌به‌صرفه، قابل اعتماد، دقیق و سریع را برای تشخیص بیماری‌های برگ پنبه برای افزایش بازده و کیفیت تأیید می‌کند. <br />نتیجه‌گیری: این مقاله چندین تکنیک محاسباتی مورد استفاده در مراحل مختلف ساختارهای بیماری‌زای گیاهی، از جمله آماده‌سازی تصویر، تقسیم‌بندی، استخراج ویژگی‌ها و انتخاب، و طبقه‌بندی را تحلیل می‌کند. این مطالعه مسیرها و مناطق معتبر آینده را برای اکتشاف بیشتر شناسایی کرد. برای شناسایی و دسته‌بندی بیماری‌های مختلف در محصولات پنبه به روش‌های نوآورانه و کاملاً خودکار به کمک رایانه نیاز است. <br /><br /> https://jab.uk.ac.ir/article_4673_3c3714d2871265e184bedc93fd6da07d.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Sustainable and precision agriculture biotechnological model using deep learning algorithm مدل بیوتکنولوژیکی کشاورزی پایدار و دقیق با استفاده از الگوریتم یادگیری عمیق 265 278 4674 10.22103/jab.2025.23998.1606 FA اشو نایاک گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. دیویا دیویا گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />With the help of weather data from the agricultural Internet of Things (IoT) method's, it is possible to plan for changes in the weather. This is an excellent way to prepare and keep track of the production of green agriculture. Thus, the aim of this study was to make weather information forecasting more accurate in the Precision Agriculture (PA) system.<br /><br />Materials and methods<br />It is difficult to accurately predict future trends as the data is complicated and requires simple linear links. The evolution of communication technology and the increasing number of interconnected things have had a profound impact on the agricultural sector. Advances in AI, and deep learning in particular, have facilitated faster and more accurate data processing in this modern digital era. A new data analytics technology called deep learning has the potential to make farming more efficient, eco-friendly, and predictable. In this study Deep Learning (DL) predictions with a two-level decomposition structure and Biotechnology (BT) were used to make the prediction of weather information in the Precision Agriculture (PA) system more accurate. First, the weather data was decomposed into four parts. Then, the Gated Recurrent Unit (GRU) systems were created as sub-predictors for each part. <br /><br /><br /><br />Results<br />First, the weather data was decomposed into four parts. Then, the Gated Recurrent Unit (GRU) systems were created as sub-predictors for each part. The predictions for the medium and long-term future were made by combining the results from the GRUs. Using weather data from the BT-based IoT systems, it was confirmed that the tests work with the suggested structure. <br /><br />Conclusions<br />The proposed prediction method can predict the temperature and humidity correctly and meets the PA standards. It can assist farmers in the management of their agricultural operations. It is possible to provide an initial prediction and assessment of extreme weather conditions in agriculture to minimize risks and maximize profits. هدف: با کمک داده‌های آب و هوا از روش کشاورزی اینترنت اشیا (IoT) می‌توان برای تغییرات آب و هوایی برنامه‌ریزی کرد. این یک راه عالی برای آماده‌سازی و پیگیری تولید کشاورزی سبز است. بنابراین، هدف از این مطالعه، دقیق‌تر کردن پیش‌بینی اطلاعات آب و هوا در سیستم کشاورزی دقیق (PA) بود. <br />مواد و روش‌ها: پیش بینی دقیق روندهای آینده دشوار است زیرا داده‌ها پیچیده هستند و به پیوندهای خطی ساده نیاز دارند. تکامل فناوری ارتباطات و افزایش تعداد چیزهای به هم پیوسته تأثیر عمیقی بر بخش کشاورزی داشته است. پیشرفت‌های هوش مصنوعی و به‌ویژه یادگیری عمیق، پردازش سریع‌تر و دقیق‌تر داده‌ها را در این عصر دیجیتال مدرن تسهیل کرده است. یک فناوری جدید تجزیه و تحلیل داده‌ها به نام یادگیری عمیق، این پتانسیل را دارد که کشاورزی را کارآمدتر، سازگار با محیط زیست و قابل پیش‌بینی‌تر کند. در این مطالعه از پیش‌بینی‌های یادگیری عمیق (DL) با ساختار تجزیه دو سطحی و بیوتکنولوژی (BT) برای پیش‌بینی اطلاعات آب و هوا در سیستم کشاورزی دقیق (PA) استفاده شد. ابتدا داده‌های آب و هوا به چهار قسمت تجزیه شد. سپس، سیستم‌های واحد بازگشتی گیتی (GRU) به عنوان پیش‌بینی‌کننده‌های فرعی برای هر بخش ایجاد شدند.<br />نتایج: ابتدا داده‌های آب و هوایی به چهار قسمت تجزیه شد. سپس، سیستم‌های واحد بازگشتی گیتی (GRU) به عنوان پیش‌بینی‌کننده‌های فرعی برای هر بخش ایجاد شدند. پیش‌بینی‌های آینده میان‌مدت و بلندمدت با ترکیب نتایج GRU انجام شد. با استفاده از داده‌های آب و هوایی از سیستم‌های IoT مبتنی بر BT، تأیید شد که آزمایش‌ها با ساختار پیشنهادی کار می‌کنند.<br />نتیجه‌گیری: روش پیش‌بینی پیشنهادی می‌تواند دما و رطوبت را به درستی پیش‌بینی کند و استانداردهای PA را برآورده کند. می‌تواند به کشاورزان در مدیریت عملیات کشاورزی خود کمک کند. همچنین می‌توان پیش بینی و ارزیابی اولیه شرایط آب و هوایی شدید در کشاورزی را برای به حداقل رساندن خطرات و به حداکثر رساندن سود ارائه داد. https://jab.uk.ac.ir/article_4674_2fcade8761d3d0e5d084f442b9379067.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Nanotechnology-based biosensors: a typical analysis of materials, methods, and applications حسگرهای زیستی مبتنی بر فناوری نانو: تجزیه و تحلیل معمولی از مواد، روش‌ها و کاربردها 279 292 4675 10.22103/jab.2025.23999.1607 FA اشو نایاک گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. واسانی ویبهاو پراکاش گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />Biosecurity, medical diagnostics, and environmental monitoring are just a few of the many areas that rely on biosensors (BSs). They can identify a wide variety of chemical and biological contaminants, including infectious diseases, pollutants, hazardous materials, and particular biomolecules. Biosensors can detect trace amounts of substances and are easy to use, scalable, inexpensive, and precise. Because of their low cost, user-friendliness, and adaptability, biosensors have become increasingly popular in the medical industry.<br /><br />Results<br />Biosensors have been greatly improved with the incorporation of nanotechnology (NT), especially with regard to detection speed, selectivity, and sensitivity. In NT-based biosensors, nanomaterials (NMs) such nano-wires, Quantum Dots (QDs), Carbon Nanotubes (CNTs), and nano-rods are commonly utilized. Because of their large surface area, NMs improve sensitivity and enable more precise detection of compounds at low concentrations. As a result of their exceptional electrical and thermal conductivity, great carrying capacity, extraordinary durability, and changeable color, they provide an important role in the creation of reliable and efficient biosensors.<br />Conclusions<br />This paper delves into the integration of biosensors that are enabled by nanotechnology, namely NT-enabled BSs. It examines the principles, designs, and materials utilized to make these sensors. There is an emphasis on the expanding role of NT-based biosensors in fields as diverse as healthcare and environmental monitoring. Developing next-generation diagnostic tools, environmental monitoring devices, and biosecurity instruments is made more feasible by combining nanotechnology with biosensors. Due to the special characteristics of nanomaterials, NT-based biosensors could completely change the way we detect substances. They would be able to detect a wide variety of substances much more quickly, accurately, and with a high level of sensitivity, which would be great for research and practical uses in many fields.<br /><br /> هدف: امنیت زیستی، تشخیص پزشکی، و نظارت بر محیط زیست تنها تعدادی از حوزه‌هایی هستند که بر حسگرهای زیستی (BSs) متکی هستند. آن‌ها می‌توانند طیف گسترده ای از آلاینده‌های شیمیایی و بیولوژیکی، از جمله بیماری‌های عفونی، آلاینده‌ها، مواد خطرناک و مولکول‌های زیستی خاص را شناسایی کنند. حسگرهای زیستی می‌توانند مقادیر کمی از مواد را تشخیص دهند و استفاده از آن‌ها آسان است، مقیاس پذیر، ارزان و دقیق هستند. به دلیل هزینه کم، کاربر پسند بودن و سازگاری، حسگرهای زیستی به طور فزاینده‌ای در صنعت پزشکی محبوب شده‌اند.<br />نتایج: حسگرهای زیستی با ادغام فناوری نانو (NT)، به ویژه با توجه به سرعت تشخیص، گزینش پذیری و حساسیت، بسیار بهبود یافته‌اند. در حسگرهای زیستی مبتنی برNT، نانومواد (NMs) مانند نانوسیم‌ها، نقاط کوانتومی (QD)، نانولوله‌های کربنی (CNTs)، و نانو میله‌ها معمولاً استفاده می‌شوند. به دلیل مساحت سطح بزرگشان، NM ها حساسیت را بهبود می بخشند و تشخیص دقیق‌تر ترکیبات را در غلظت‌های پایین امکان پذیر می‌کنند. در نتیجه هدایت الکتریکی و حرارتی استثنایی، ظرفیت حمل عالی، دوام فوق العاده و رنگ قابل تغییر، نقش مهمی در ایجاد حسگرهای زیستی قابل اعتماد و کارآمد ایفا می‌کنند.<br />نتیجه‌گیری: این مطالعه به ادغام حسگرهای زیستی که توسط فناوری نانو فعال شده‌اند، یعنیBSهای فعال‌شده با فناوری نانو می‌پردازد. اصول، طرح‌ها و مواد مورد استفاده برای ساخت این حسگرها را بررسی می کند. تاکید بر نقش رو به گسترش حسگرهای زیستی مبتنی بر NT در زمینه‌های متنوعی مانند مراقبت‌های بهداشتی و نظارت بر محیط‌زیست وجود دارد. توسعه نسل بعدی ابزارهای تشخیصی، دستگاه های نظارت بر محیط زیست و ابزارهای امنیت زیستی با ترکیب نانوتکنولوژی با حسگرهای زیستی امکان پذیرتر می‌شود. با توجه به ویژگی‌های خاص نانومواد، حسگرهای زیستی مبتنی بر NT می‌توانند نحوه تشخیص مواد را کاملاً تغییر دهند. آنها قادر خواهند بود طیف گسترده‌ای از مواد را بسیار سریعتر، دقیق‌تر و با سطح بالایی از حساسیت تشخیص دهند، که برای تحقیقات و کاربردهای عملی در بسیاری از زمینه‌ها عالی خواهد بود. https://jab.uk.ac.ir/article_4675_f1e6a7f575ba9111f06785bdd951e124.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Biotechnological models for soil health restoration to enhance the soil health and sustainable agriculture: present condition and future research مدل‌های بیوتکنولوژیکی برای احیای سلامت خاک برای افزایش سلامت خاک و کشاورزی پایدار: شرایط فعلی و تحقیقات آینده 293 306 4676 10.22103/jab.2025.24000.1608 FA دیویا دیویا گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. یالاکالا دینش کومار گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />Degradation of land quality is a major concern for the United Nations Environment Programme (UNEP) since it harms human health and food security. Restoring healthy soil is a primary goal of sustainable agriculture (SA), as it is essential for crop yields and other ecosystem services. This can be overcome by engineering GMOs to produce materials or enzymes that aid in the breakdown of soil pollutants. In this work, we look at the possibility that GMOs can speed up the bioremediation process and increase efficiency in the removal of toxic contaminants from soil.<br /><br />Materials and methods<br />The study occurred in the Nilokheri part of the Karnal area in Haryana, India. During the field trip, data was collected by interviewing 150 residents in 32 communities of the Nilokheri division in the Karnal area. Information collected included cultivation methods, farming history, varieties utilized, mean yield, thickness, location of irrigation water, and the amount and kind of fertilizers used.<br /><br />Results<br />The research suggests a long-term solution to soil health problems by integrating GMOs, rhizobacteria, and other soil treatments into a single strategy. Within a decade, this integrated approach may have restored soil fertility and reduced pollution impacts, guaranteeing that agricultural land will be sustainable in the long run. Genetically modified organisms (GMOs) have the potential to quicken the land's natural recovery process, which in turn increases the land's production and resistance to persistent environmental threats.<br /><br />Conclusions<br />Finally, this study shows that genetically modified organisms (GMOs) have the potential to improve soil health through better bioremediation, which would lead to more sustainable agriculture. Nevertheless, it also stresses the need to evaluate the advantages of GMOs against their possible ecological dangers and to support a careful, regulated strategy for their use in environmental contexts. هدف: تخریب کیفیت زمین یک نگرانی عمده برای برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP) است زیرا به سلامت انسان و امنیت غذایی آسیب می‌رساند. احیای خاک سالم هدف اولیه کشاورزی پایدار (SA) است، زیرا برای بازده محصول و سایر خدمات اکوسیستمی ضروری است. این را می‌توان با مهندسی ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) برای تولید مواد یا آنزیم‌هایی که به تجزیه آلاینده‌های خاک کمک می‌کنند، غلبه کرد. در این کار، ما به این امکان نگاه می‌کنیم که GMOها می‌توانند روند تصفیه زیستی را سرعت بخشند و کارایی را در حذف آلاینده‌های سمی از خاک افزایش دهند. <br />مواد و روش‌ها: این مطالعه در بخش نیلوخری در منطقه کارنال در هاریانا، هند انجام شد. در طول سفر میدانی، داده ها با مصاحبه با 150 نفر از ساکنان 32 منطقه از بخش نیلوخری در منطقه کارنال جمع آوری شد. اطلاعات جمع آوری شده شامل روش‌های کشت، تاریخچه کشاورزی، ارقام مورد استفاده، میانگین عملکرد، ضخامت، محل آب آبیاری و مقدار و نوع کود مصرفی بود.<br />نتایج: این تحقیق راه حلی بلندمدت برای مشکلات سلامت خاک با ادغام GMOs، ریزوباکترها و سایر درمان‌های خاک در یک استراتژی واحد پیشنهاد می‌کند. ظرف یک دهه، این رویکرد یکپارچه ممکن است حاصلخیزی خاک را احیا کرده و اثرات آلودگی را کاهش دهد و تضمین کند که زمین‌های کشاورزی در دراز مدت پایدار خواهند بود. ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) این پتانسیل را دارند که روند بازیابی طبیعی زمین را تسریع کنند که به نوبه خود باعث افزایش تولید و مقاومت زمین در برابر تهدیدات محیطی پایدار می‌شود.<br />نتیجه‌گیری: در نهایت، این مطالعه نشان می‌دهد که ارگانیسم‌های اصلاح‌شده ژنتیکی (GMOs) پتانسیل بهبود سلامت خاک را از طریق اصلاح زیستی بهتر دارند که منجر به کشاورزی پایدارتر می‌شود. با این وجود، همچنین بر نیاز به ارزیابی مزایای GMOs در برابر خطرات زیست محیطی احتمالی آنها و حمایت از یک استراتژی دقیق و تنظیم شده برای استفاده از آنها در زمینه های زیست محیطی تأکید می‌کند. https://jab.uk.ac.ir/article_4676_87e66b954a30c95ee3a2143a0f22ddd2.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Integration of IoT and biotechnology for real-time crop monitoring and management in smart agriculture ادغام اینترنت اشیا و بیوتکنولوژی برای نظارت و مدیریت در زمان واقعی محصول در کشاورزی هوشمند 307 320 4677 10.22103/jab.2025.24001.1609 FA سویا آکانشا گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. سوتار مانیشا بالکریشنا گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Abstract<br />Objective<br />Modern problems including rising food demand, limited resources, and environmental degradation can be effectively addressed through the revolutionary practice of smart agriculture (SA). Meeting global demand while reducing environmental effect is a challenge for traditional farming practices. By enhancing agricultural methods, increasing crop yields, and decreasing resource consumption, the combination of Biotechnology (BT) with SA provides a revolutionary solution.<br /><br />Material and methods<br />Smart Agriculture systems' incorporation of data analytics and Deep Neural Networks (DNN) has increased the optimization potential of agriculture even further. In order to improve crop management, decrease waste, and increase overall farm production, farmers can use data-informed decisions made possible by DNN algorithms to get practical insights into crop health, growth trends, and ideal farming practices.<br /><br />Results<br />A Real-Time Crop Monitoring and Management (R-CMM) system integrating DNN, Internet of Things (IoT), and Biotechnology (BT) is proposed in this research as an application of Smart Agriculture. By collecting biological signals from the environment using tiny, renewable, and non-invasive sensors, IoBT provides real-time data on plant health, soil conditions, and climate parameters. With this, automated administration of crop systems and continuous monitoring from a distance are both made possible, cutting down on personnel expenses and increasing overall efficiency.<br /><br />Conclusions<br />Indoor crop plantation management relies on a number of critical characteristics, including temperature, humidity, soil moisture, and light intensity, all of which the R-CMM system uses to keep checks on. The platform’s use of DNN algorithms allows for more effective and accurate farming by predicting when crops may experience stress, optimizing the allocation of resources, and detecting early indications of disease or pest infestations.<br /><br /> هدف: مشکلات مدرن از جمله افزایش تقاضای غذا، منابع محدود، و تخریب محیط زیست را می‌توان به طور موثر از طریق عمل انقلابی کشاورزی هوشمند (SA) حل کرد. پاسخگویی به تقاضای جهانی و در عین حال کاهش اثرات زیست محیطی چالشی برای شیوه‌های کشاورزی سنتی است. ترکیب بیوتکنولوژی (BT) با SA یک راه حل انقلابی با تقویت روش‌های کشاورزی، افزایش بازده محصول و کاهش مصرف منابع ارائه می‌کند.<br />مواد و روش‌ها: ادغام سیستم‌های کشاورزی هوشمند از تجزیه و تحلیل داده‌ها و شبکه‌های عصبی عمیق (DNN) پتانسیل بهینه‌سازی کشاورزی را حتی بیشتر افزایش داده است. به منظور بهبود مدیریت محصول، کاهش ضایعات و افزایش تولید کلی مزرعه، کشاورزان می‌توانند از تصمیمات مبتنی بر داده استفاده کنند که توسط الگوریتم های DNN ممکن شده است تا بینش عملی در مورد سلامت محصول، روند رشد و شیوه‌های کشاورزی ایده آل به دست آورند.<br /><br />نتایج: یک سیستم نظارت و مدیریت محصول در زمان واقعی (R-CMM) که DNN، اینترنت اشیا (IoT) و بیوتکنولوژی (BT) را یکپارچه می‌کند در این تحقیق به عنوان یک کاربرد کشاورزی هوشمند پیشنهاد شده است. IoBT با جمع‌آوری سیگنال‌های بیولوژیکی از محیط با استفاده از حسگرهای کوچک، تجدیدپذیر و غیر تهاجمی، داده‌های بلادرنگ را در مورد سلامت گیاه، شرایط خاک و پارامترهای آب و هوایی ارائه می‌کند. با این کار، مدیریت خودکار سیستم‌های محصول و نظارت مستمر از راه دور هر دو امکان پذیر می‌شود و هزینه‌های پرسنل را کاهش و کارایی کلی را افزایش می‌دهد.<br />نتیجه‌گیری: مدیریت مزارع داخلی به تعدادی از ویژگی‌های حیاتی، از جمله دما، رطوبت، رطوبت خاک و شدت نور متکی است که سیستم R-CMM از همه آنها برای حفظ کنترل استفاده می‌کند. استفاده از الگوریتم‌های DNN در این پلتفرم با پیش‌بینی زمان استرس، بهینه‌سازی تخصیص منابع و شناسایی نشانه‌های اولیه بیماری یا هجوم آفات، کشاورزی مؤثرتر و دقیق‌تر را امکان‌پذیر می‌سازد. <br /><br /> https://jab.uk.ac.ir/article_4677_51f1b2f15f4101528a720c656ffadaad.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 A big data-driven agricultural system for remote biosensing applications یک سیستم کشاورزی مبتنی بر داده‌های بزرگ برای کاربردهای سنجش زیستی از راه دور 321 334 4678 10.22103/jab.2025.23995.1603 FA دبرقی بیسواس گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. آنکیتا تیواری گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />This study explores two big data (BD)-driven agricultural models backed by the National Institute of Food and Agriculture (NIFA). It examines the benefits of thorough agricultural records, efficient phenotyping techniques, and teamwork in promoting agriculture, highlighting the role of technological advancements like sensors, robotics, machine learning (ML), big data analytics, remote sensing, and genomics in addressing global food and water security issues. The study's primary goals were to examine the advantages of maintaining accurate agricultural records for better breeding and agronomy, investigate strategies for efficient phenotyping and data collection in agricultural systems, then support interaction between plant breeders, agricultural scientists, and specialists in ML, remote biosensing (RBS), and BD, and to determine the financial requirements for the ongoing advancement of BD-driven agriculture models.<br /><br />Materials and methods<br />The AVIRIS Indian Pines database was utilized in these tests. The Indian Pines database encompasses the farming industry. The dataset consists of 16 different groups. The studies used an Intel i5 laptop with a 2.4-GHz Central Processing Unit (CPU) (four cores) and 16 gigabytes of Memory.<br /><br />Results<br />The integration of technology, including sensors, remote sensing, robots, and BD analytics, enhances high-throughput phenotyping and precision farming. Multidisciplinary cooperation accelerates crop breeding and management. Future financing is needed for predictive machine learning models and scalable phenotyping techniques.<br /><br />Conclusions<br />BD analytics, remote sensing, and machine learning have the ability to transform agronomy and plant breeding, tackling issues related to food security. Sustained cooperation and sufficient infrastructure investment are essential for successful implementation, with specific funding required for the development of cutting-edge instruments and technologies that guarantee sustainable farming methods.<br />. هدف: این مطالعه به بررسی دو مدل کشاورزی مبتنی بر داده‌های بزرگ (BD) می‌پردازد که توسط موسسه ملی غذا و کشاورزی (NIFA) پشتیبانی می‌شوند. مزایای سوابق کشاورزی کامل، تکنیک‌های فنوتیپ کارآمد و کار گروهی در ترویج کشاورزی را بررسی می‌کند و نقش پیشرفت‌های تکنولوژیکی مانند حسگرها، روباتیک، یادگیری ماشینی (ML)، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ، سنجش از دور، و ژنومیکس را در پرداختن به غذا، مواد غذایی جهانی و مسائل امنیتی آب برجسته می‌کند. اهداف اولیه این مطالعه بررسی مزایای حفظ سوابق کشاورزی دقیق برای اصلاح نژاد و زراعت بهتر، بررسی استراتژی‌هایی برای فنوتیپ‌سازی کارآمد و جمع‌آوری داده‌ها در سیستم‌های کشاورزی، سپس حمایت از تعامل بین اصلاح‌کنندگان گیاه، دانشمندان کشاورزی، و متخصصان ML، سنجش زیستی از راه دور (RBS) و BD، و برای تعیین الزامات مالی برای پیشرفت مداوم کشاورزی مبتنی بر مدل‌های BD بود. <br />مواد و روش‌ها: پایگاه داده AVIRIS Indian Pines در این آزمایش‌ها مورد استفاده قرار گرفت. پایگاه داده Indian Pines صنعت کشاورزی را در بر می‌گیرد. مجموعه داده از 16 گروه مختلف تشکیل شده است. در این مطالعات از یک لپ‌تاپ Intel i5 با واحد پردازش مرکزی (CPU) 2.4 گیگاهرتز (چهار هسته) و 16 گیگابایت حافظه استفاده شد. <br />نتایج: ادغام فناوری، از جمله حسگرها، سنجش از راه دور، ربات ها و تجزیه و تحلیل BD، فنوتیپ سازی با توان بالا و کشاورزی دقیق را افزایش می‌دهد. همکاری چند رشته‌ای پرورش و مدیریت محصول را تسریع می‌کند. تامین مالی آینده برای مدل‌های یادگیری ماشینی پیش‌بینی‌کننده و تکنیک‌های فنوتیپ مقیاس‌پذیر مورد نیاز است.<br />نتیجه‌گیری: تجزیه و تحلیل BD، سنجش از دور، و یادگیری ماشینی توانایی تغییر زراعت و اصلاح نباتات را دارند و مسائل مربوط به امنیت غذایی را حل می‌کنند. همکاری پایدار و سرمایه گذاری زیرساختی کافی برای اجرای موفقیت آمیز ضروری است. به بودجه خاصی که برای توسعه ابزارها و فن آوری‌های پیشرفته که روش‌های کشاورزی پایدار را تضمین می‌کنند، مورد نیاز است. https://jab.uk.ac.ir/article_4678_9cb287541f51a782c2d78706e1c3da4c.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Using agricultural big data analytics in plant breeding and genetics to increase food yield استفاده از تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ کشاورزی در اصلاح نباتات و ژنتیک برای افزایش عملکرد غذا 335 348 4679 10.22103/jab.2025.24002.1610 FA اشو نایاک گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. کاپش سابهاش راغاته استادیار، گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />When it comes to a healthy economy and population, the agriculture sector is essential. Smart Agriculture (SA) is a game-changing strategy that optimizes agricultural techniques with the use of cutting-edge technology like Big Data Analytics and the Internet of Things (IoT), in response to the rising need for food on a worldwide scale. The Internet of Things (IoT) gathers massive quantities of data from farms, allowing for more accurate disease control, irrigation methods, and crop output predictions. The goal of this research is to predict and improve grape plant production using an N-stage Convolutional Neural Network (CNN) trained using data from the SA database.<br /><br />Materials and Methods<br />Optimal irrigation scheduling and amount prediction methods are also implemented in the research via the use of Machine Learning approaches. One useful method for early detection and treatment of plant illnesses is being investigated in this research: a Double Generative Adversarial Network (DGAN). This network might be used by farmers.<br /><br />Results<br />The primary goal of this study is to develop a multi-stage convolutional neural network (CNN) model that can considerably boost agricultural output, with a focus on grape production. <br /><br /><br />Conclusions<br />A comprehensive strategy for grape plant development management is offered by the model via the integration of critical characteristics such as irrigation scheduling and disease diagnosis. Farmers are able to maximize their resources and output with the aid of this method, which also enhances the accuracy of yield predictions and facilitates better management decisions. In order to increase food production on a worldwide scale and promote sustainable agricultural techniques, this study's findings may lead to the wider use of Smart Agriculture methods.<br /><br /> هدف: وقتی صحبت از اقتصاد و جمعیت سالم می‌شود، بخش کشاورزی ضروری است. کشاورزی هوشمند (SA) یک استراتژی تغییر‌دهنده بازی است که تکنیک‌های کشاورزی را با استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و اینترنت اشیا (IoT) در پاسخ به نیاز روزافزون به غذا در مقیاس جهانی بهینه می‌کند. اینترنت اشیا (IoT) مقادیر انبوهی از داده‌ها را از مزارع جمع‌آوری می‌کند و امکان کنترل دقیق‌تر بیماری، روش‌های آبیاری و پیش‌بینی محصول را فراهم می‌کند. هدف از این تحقیق، پیش‌بینی و بهبود تولید گیاه انگور با استفاده از شبکه عصبی کانولوشنال (CNN) مرحله N آموزش دیده با استفاده از داده‌های پایگاه داده SA بود. <br />مواد و روش‌ها: روش‌های برنامه‌ریزی بهینه آبیاری و پیش‌بینی مقدار نیز با استفاده از روش‌های یادگیری ماشینی در تحقیق اجرا می‌شوند. یکی از روش‌های مفید برای تشخیص و درمان زودهنگام بیماری‌های گیاهی در این تحقیق مورد بررسی قرار می‌گیرد: شبکه متخاصم دوگانه (DGAN). این شبکه ممکن است توسط کشاورزان استفاده شود.<br />نتایج: هدف اصلی این مطالعه توسعه یک مدل شبکه عصبی کانولوشنال چند مرحله‌ای (CNN) بود که می‌تواند به طور قابل‌توجهی بازده کشاورزی را با تمرکز بر تولید انگور افزایش دهد.<br />نتیجه‌گیری: یک استراتژی جامع برای مدیریت توسعه گیاه انگور توسط این مدل از طریق ادغام ویژگی‌های حیاتی مانند برنامه‌ریزی آبیاری و تشخیص بیماری ارائه شده است. کشاورزان با کمک این روش می‌توانند منابع و بازده خود را به حداکثر برسانند، که همچنین دقت پیش‌بینی عملکرد را افزایش می‌دهد و تصمیمات مدیریتی بهتر را تسهیل می‌کند. به منظور افزایش تولید مواد غذایی در مقیاس جهانی و ترویج تکنیک‌های کشاورزی پایدار، یافته‌های این مطالعه ممکن است منجر به استفاده گسترده‌تر از روش‌های کشاورزی هوشمند شود. <br /><br /> https://jab.uk.ac.ir/article_4679_5264f7d22b9dc0137a51b27606f7457f.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 The integration of artificial intelligence (AI) and high-throughput phenotyping (HTP) to estimate agricultural traits in crop development ادغام هوش مصنوعی (AI) و فنوتیپ با توان عملیاتی بالا (HTP) برای تخمین صفات کشاورزی در توسعه محصول 349 362 4680 10.22103/jab.2025.24005.1613 FA کاملش کومار یاداو گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. بالاسوبرامانیام کوماراسوامی گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند. Journal Article 2024 09 06 Objective<br />The growing demand for food throughout the world is a serious problem that requires creative agricultural solutions to guarantee food security and sustainable farming methods. Artificial Intelligence (AI) and High-Throughput Phenotyping (HTP) are two new technologies that allow for the quick and accurate measurement and analysis of agricultural characteristics, allowing for the discovery of critical elements influencing quality and growth. HTP uses cutting-edge sensors, imaging, and other technologies to gather enormous databases on plant characteristics.<br /><br />Materials and methods<br />Finding underlying patterns and correlations between phenotypic features and genetic data has become easier because to the combination of HTP with AI and Machine Learning (ML) algorithms. These large datasets may be processed effectively by AI-driven algorithms, which speeds up the process of identifying desired crop features for breeding initiatives.<br /><br />Results<br />Predictive technologies that support data-driven decision-making in crop breeding have been made possible by the combination of HTP, AI, and ML. By increasing accuracy and speeding up the breeding process, these instruments help raise agricultural production and sustainability. However, issues including data complexity, established procedures, and ongoing advancements in computational models still stand in the way of completely integrating these technologies throughout agricultural systems. For AI and HTP technologies to be successfully implemented on a broader scale, cooperation between researchers, industry, and farmers is also required.<br /><br />Conclusions<br />The benefits of these technologies, such as improved efficiency and accuracy in selecting ideal breeding characteristics, are examined in this study as it investigates the safe and efficient integration of HTP and AI to improve crop growth and quality. It shows the latest progress and real-world uses of HTP and AI in farming, showing how these new technologies have already started to change the way crops are cultivated. هدف: تقاضای فزاینده برای غذا در سراسر جهان یک مشکل جدی است که نیازمند راه حل‌های خلاقانه کشاورزی برای تضمین امنیت غذایی و روش‌های کشاورزی پایدار است. هوش مصنوعی (AI) و فنوتیپ با توان بالا (HTP) دو فناوری جدید هستند که امکان اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل سریع و دقیق ویژگی‌های کشاورزی را فراهم می‌کنند و امکان کشف عناصر حیاتی مؤثر بر کیفیت و رشد را فراهم می‌کنند. HTP از حسگرهای پیشرفته، تصویربرداری و سایر فناوری‌ها برای جمع‌آوری پایگاه‌های اطلاعاتی عظیم در مورد ویژگی‌های گیاه استفاده می‌کند.<br />مواد و روش‌ها: یافتن الگوهای اساسی و همبستگی بین ویژگی‌های فنوتیپی و داده‌های ژنتیکی به دلیل ترکیب HTP با الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین (ML) آسان‌تر شده است. این مجموعه داده‌های بزرگ ممکن است به طور موثر توسط الگوریتم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی پردازش شوند، که روند شناسایی ویژگی‌های محصول مورد نظر را برای طرح‌های اصلاحی سرعت می‌بخشد. <br />نتایج: فن‌آوری‌های پیش‌بینی‌کننده که از تصمیم‌گیری مبتنی بر داده در اصلاح محصول پشتیبانی می‌کنند، با ترکیب HTP، AI و ML امکان‌پذیر شده‌اند. این ابزار با افزایش دقت و سرعت بخشیدن به فرآیند اصلاح به افزایش تولید و پایداری کشاورزی کمک می‌کند. با این حال، مسائلی از جمله پیچیدگی داده‌ها، رویه‌های تعیین‌شده، و پیشرفت‌های مداوم در مدل‌های محاسباتی همچنان مانع از ادغام کامل این فناوری‌ها در سراسر سیستم‌های کشاورزی هستند. برای اجرای موفقیت آمیز فناوری‌های هوش مصنوعی و HTP در مقیاس وسیع تر، همکاری بین محققان، صنعت و کشاورزان نیز لازم است. <br />نتیجه‌گیری: مزایای این فناوری‌ها، مانند بهبود کارایی و دقت در انتخاب ویژگی‌های اصلاحی ایده‌آل، در این مطالعه بررسی شد، زیرا ادغام ایمن و کارآمد HTP و AI برای بهبود رشد و کیفیت محصول را بررسی می‌کند. این آخرین پیشرفت‌ها و استفاده‌های واقعی از HTP و AI در کشاورزی را نمایش می‌دهد و نشان می‌دهد که چگونه این فناوری‌های جدید شروع به تغییر روش کشت محصولات کرده اند. https://jab.uk.ac.ir/article_4680_576bf170ee0ed46d84928278116e67a9.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 The effect of biological soil disinfestation on dry rot disease in industrial potatoes caused by Fusarium oxysporum تاثیر ضد عفونی بیولوژیکی خاک بر بیماری پوسیدگی خشک در سیب زمینی صنعتی ناشی از قارچ Fusarium oxysporum 363 376 4681 10.22103/jab.2024.24371.1629 FA مآب هشی ، گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی و علوم مهندسی، دانشگاه بغداد، عراق طارق کریم گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی و علوم مهندسی، دانشگاه بغداد، عراق Journal Article 2024 11 13 Objective<br />Biological soil disinfestation methods have been employed as an alternative to methyl bromide, as they are effective in eliminating soil-borne pathogens, environmentally safe, and cost-effective. The aim of this study was to evaluate the efficiency of the biological disinfestation method using three local organic materials in controlling the pathogenic fungus Fusarium oxysporum on industrial potato crops.<br />Materials and methods<br />Industrial potato tubers were collected from various potato-growing regions in Baghdad Province. Three tubers were used for each fungal isolate. The inoculated tubers were stored in an incubator at 15°C with 70–85% humidity for 30 days. This study identified 30 isolates of Fusarium spp. from infected potato tubers and roots, showing significant variation in growth rates, colony colors, and mycelia density. The severity of infection was calculated based on a scale related to root weight, and various growth parameters were measured, including the number of branches, branch length, number of tubers, tuber weight, and the fresh and dry weight of the root system. The experiment was conducted using a randomized complete block design (RCBD).<br />Results<br />Pathogenicity tests on potato buds revealed that isolates F1, F5, F8, F10, F15, F20, F21, F28, and F30 caused the highest infection severity, ranging from 75% to 100%. Similarly, the tests on potato tubers confirmed that all isolates could induce dry rot, with damaged tissue areas ranging from 39.16 to 59.64 mm², significantly differing from the control treatment. In Biological disinfestation tests, wheat bran at concentrations of 100, 200, and 300 g/m² significantly reduced infection severity, ranging from 5% to 26%, compared to the 100% infection in the pathogenic fungus control. Sawdust also showed significant reductions, with infection severity between 46% and 60%, while corn husks reduced infection severity to a range between 60% and 80%. Wheat bran demonstrated superior performance in tuber weight, producing tuber weights of 282 g, 362.10 g, and 469.53 g per plant, significantly higher than the control (150 g per plant). In additional biological disinfestation tests, wheat bran reduced infection severity by 25% to 50%, sawdust by 50% to 75%, and corn husks by 66% to 91%, compared to the control with 100% infection.<br />Conclusions<br />Tuber weights for these treatments were also significantly higher than the control, with wheat bran showing the best results. Overall, biological soil disinfestation treatments, especially wheat bran, are promising methods for controlling Fusarium infections and improving potato tuber yield. هدف: روش‌های بیولوژیکی ضد عفونی خاک به عنوان جایگزینی برای متیل بروماید استفاده شده است، زیرا آن‌ها در از بین بردن پاتوژن های موجود در خاک موثر هستند و از نظر زیست محیطی ایمن و مقرون به صرفه هستند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی روش ضد عفونی بیولوژیکی با استفاده از سه ماده آلی محلی در کنترل قارچ بیماریزا Fusarium oxysporum بر روی محصولات سیب زمینی صنعتی بود.<br />مواد و روش‌ها: غده‌های سیب زمینی صنعتی از مناطق مختلف پرورش سیب زمینی در استان بغداد جمع آوری شد. برای هر جدایه قارچی از سه غده استفاده شد. غده‌های تلقیح شده در انکوباتور در دمای 15 درجه سانتی گراد با رطوبت 70 تا 85 درصد به مدت 30 روز نگهداری شدند. این مطالعه 30 جدایه گونه‌های فوزاریوم را شناسایی کرد. از غده‌ها و ریشه‌های آلوده سیب‌زمینی، تغییرات قابل‌توجهی در نرخ رشد، رنگ کلنی و تراکم میسلیوم نشان می‌دهد. آزمایش با استفاده از طرح بلوک‌های کامل تصادفی (RCBD) انجام شد.<br />نتایج: آزمایش‌های بیماری‌زایی روی جوانه‌های سیب‌زمینی نشان داد که جدایه‌های F1، F5، F8، F10، F15، F20، F21، F28 و F30 بیشترین شدت آلودگی را داشتند که از 75% تا 100% متغیر بود. در آزمایش‌های ضد عفونی بیولوژیکی، سبوس گندم در غلظت‌های 100، 200 و 300 گرم در متر مربع، شدت عفونت را به طور قابل‌توجهی، در محدوده 5% تا 26%، در مقایسه با عفونت 100% در کنترل قارچ بیماری‌زا کاهش داد. خاک اره نیز کاهش قابل توجهی را نشان داد، با شدت عفونت بین 46 تا 60 درصد، در حالی که پوسته ذرت شدت عفونت را بین 60 تا 80 درصد کاهش داد. سبوس گندم عملکرد بهتری، با تولید غده‌های 282، 10/362 و 53/469 گرم در بوته در وزن غده نشان داد که به طور قابل توجهی بیشتر از شاهد (150 گرم در بوته) بود. در آزمایش‌های ضد عفونی بیولوژیکی اضافی، سبوس گندم شدت آلودگی را بین 25 تا 50 درصد، خاک اره را 50 تا 75 درصد و پوسته ذرت را 66 تا 91 درصد در مقایسه با شاهد با 100 درصد آلودگی کاهش داد.<br />نتیجه‌گیری: وزن غده برای این تیمارها نیز به طور قابل توجهی بالاتر از شاهد بود و سبوس گندم بهترین نتایج را نشان داد. به طور‌کلی، درمان‌های بیولوژیکی ضد عفونی خاک، به ویژه سبوس گندم، روش های امیدوارکننده‌ای برای کنترل عفونت‌های فوزاریوم و بهبود عملکرد غده سیب زمینی هستند. https://jab.uk.ac.ir/article_4681_298acb30daa7b0937bca2ba137c9ae8c.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Exploring the role of Alk, PAH and CYP153 genes in removing of bitumen contaminants بررسی نقش ژن‌های Alk، PAH و CYP153 در حذف آلاینده‌های قیر 377 390 4682 10.22103/jab.2024.24493.1634 FA ذحی مجید حسونی مرکز ملی آزمایشگاه ها و تحقیقات ساختمانی، آزمایشگاه ساختمانی واسط، الکوت، واسط، عراق. ملاد خلف محمد گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه واسط، عراق. Journal Article 2024 12 11 Objective<br />Alkane hydroxylase is an enzyme involved in the first stage of alkane degradation the alkB gene is important for the biodegradation of bitumen because bitumen contains a lot of hydrocarbons such as alkanes, bacteria with the is alkane monooxygenase (AlkB) gene can break it down. The regulatory mechanisms can be intricate and species-specific; there are enzymes encoded by the PAH gene that initiate the breakdown of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs); and PAHs are dangerous pollutants that can be detected in water and soil. An alkane hydroxylase, specifically a cytochrome P450 enzyme, is encoded by the cytochrome P450 Class I P450 (CYP153) gene. this enzyme is essential for the biodegradation of hydrocarbons, which includes bitumen. Enzymes belonging to the cytochrome P450 family play an important role in the metabolism of many different compounds, including those that are foreign to the body. One of bitumen's main components, alkanes, can be oxidized by the enzyme CYP153. Thus, the aim of this study was to explore the role of Alk, PAH and CYP153 genes in removing of bitumen contaminants.<br /><br />Materials and Methods<br />Genomic DNA was extracted using the standard DNA extraction Kit. The quality and quantity of extracted DNA were determined using nanodrop device. The specific primers were used to amplify AlkB, PAHs and Cyp153 genes. Visualization of the amplified fragments was performed using a transilluminator under ultraviolet light and photographed. <br /><br />Results <br />Extracted DNA had good quality and quantity (10ng/μL). Alkane monooxygenase (alkB), PAH, and CYP153 are three key enzyme-encoding genes that play an essential role in the mineralization of aliphatic and PAH chemicals, respectively. The presence of these three genes (alkB, PAH, and CYP153) was detected based on PCR amplification and visualized on agarose gel. Frequency of bitumen utilization genes was different. It was the highest for CYP152 gene and the lowest for AlkB gene.<br /><br />Conclusions<br />The results highlight the potential for bioremediation applications, especially in bitumen-contaminated areas of employing native bacteria such as Pseudomonas aeruginosa to validate these bacteria's effectiveness in practical settings and create scalable bioremediation techniques for reducing hydrocarbon contamination field research is necessary. هدف: آلکان هیدروکسیلاز آنزیمی است که در مرحله اول تجزیه آلکان نقش دارد و ژن alkB برای تجزیه زیستی قیر مهم است زیرا قیر حاوی مقدار زیادی هیدروکربن مانند آلکان است، باکتری‌هایی با ژن alkane monooxygenase (AlkB) می‌توانند آن را تجزیه کنند. مکانیسم‌های تنظیمی می‌توانند پیچیده و مختص گونه باشند. آنزیم‌هایی وجود دارند که توسط ژن PAH کدگذاری شده‌اند که تجزیه هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای (PAHs) را آغاز می‌کنند وPAH ها آلاینده های خطرناکی هستند که می توانند در آب و خاک شناسایی شوند. یک آلکان هیدروکسیلاز، به ویژه آنزیم سیتوکروم P450، توسط ژن سیتوکروم P450 کلاس I P450 (CYP153) کدگذاری می‌شود. این آنزیم برای تجزیه بیولوژیکی هیدروکربن ها، که شامل قیر است، ضروری است. آنزیم‌های متعلق به خانواده سیتوکروم P450 نقش مهمی در متابولیسم بسیاری از ترکیبات مختلف، از جمله آن‌هایی که برای بدن خارجی هستند، ایفا می‌کنند. یکی از اجزای اصلی قیر، آلکان ها، می توانند توسط آنزیم CYP153 اکسید شوند. بنابراین، هدف از این مطالعه بررسی نقش ژن‌هایAlk، PAH و CYP153 در حذف آلاینده‌های قیر بود.<br />مواد و روش‌ها: DNA ژنومی با استفاده از کیت استاندارد استخراج DNA استخراج شد. کیفیت و کمیت DNA استخراج شده با استفاده از دستگاه نانو دراپ تعیین شد. از پرایمرهای اختصاصی برای تکثیر ژن‌های AlkB، PAHs و Cyp153 استفاده شد. مشاهده قطعات تکثیر شده با استفاده از ترانس‌ایلمیناتور در زیر نور ماوراء بنفش انجام و عکسبرداری شد.<br />نتایج: DNA استخراج شده کیفیت و کمیت خوبی (10ng/μL) داشت. آلکان منواکسیژناز (alkB)، PAH و CYP153 سه ژن کلیدی کدکننده آنزیم هستند که به ترتیب نقش اساسی در کانی سازی مواد شیمیایی آلیفاتیک و PAH دارند. حضور این سه ژن (alkB، PAH و CYP153) بر اساس تکثیر PCR شناسایی و روی ژل آگارز مشاهده شد. فراوانی ژن‌های استفاده‌کننده از قیر متفاوت بود. بالاترین فراوانی برای ژن CYP152 و کمترین فراوانی برای ژن AlkB بود.<br />نتیجه‌گیری: نتایج پتانسیل کاربردهای زیست پالایی را به ویژه در مناطق آلوده به قیر با استفاده از باکتری‌های بومی مانند سودوموناس آئروژینوزا برای تایید اثربخشی این باکتری‌ها در محیط‌های عملی و ایجاد تکنیک‌های زیست پالایی مقیاس‌پذیر برای کاهش آلودگی هیدروکربنی نشان می‌دهد. https://jab.uk.ac.ir/article_4682_8ea21af67cbb198e62449323f882bf24.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 Production of keratinase enzyme from a local isolate of Kocuria rosea using environmental waste تولید آنزیم کراتیناز از جدایه محلی Kocuria rosea با استفاده از زباله های محیطی 391 412 4683 10.22103/jab.2025.24585.1642 FA احمد عبدالامیر دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زیست شناسی، دانشکده آموزش علوم محض، دانشگاه انبار، انبار، عراق. ذافر فخری الراوی استاد گروه زیست شناسی، دانشکده آموزش علوم محض، دانشگاه انبار، انبار، عراق. محمد قیس العانی استاد گروه زیست شناسی، دانشکده آموزش علوم محض، دانشگاه انبار، انبار، عراق. Journal Article 2024 12 26 Objective<br />Keratinase is an enzyme that belongs to the metalloprotease group, along with many other protein-degrading enzymes. Keratinase is a specialized enzyme that acts on the substrate (keratin). It breaks the strong chemical bonds of keratin. This study aimed to produce the enzyme keratinase using local bacterial isolates obtained from soil samples and poultry waste from different areas in Al-Anbar province, using various waste materials such as hooves, horns, and hides. <br /><br />Materials and methods<br />Seventeen bacterial isolates were obtained, which demonstrated a high ability to grow on feather agar medium used for isolation, from 20 soil and poultry waste samples. The five most efficient bacterial isolates were selected based on the diameter of the colonies growing on the feather agar medium. Among them, the bacterial isolate designated with the local code A2 was chosen as the most efficient in keratin degradation after culturing the five selected isolates on pure keratin medium. The bacterial isolate was identified based on morphological, cultural, microscopic characteristics, and biochemical tests. The VITEK 2 Compact device was used to confirm the identification.<br /><br />Results<br />The results indicated that the isolate was Kocuria rosea. The optimal conditions for enzyme production from Kocuria rosea, including temperature, pH, inoculum size, carbon source and its concentration, nitrogen source and its concentration, and incubation time were studied. Based on the experiments and their results, the medium prepared using sheep hooves was selected for the growth of Kocuria rosea and the production of keratinase, particularly since it is an environmentally available and inexpensive waste in the local environment. The results of the optimal conditions study showed that the best production of keratinase enzyme was at a temperature of 30°C, a pH of 8.0, shaking speed of 150 rpm, with 3g/100mL of sheep hooves in the medium, 5mL/100mL inoculum, using urea as the nitrogen source at a concentration of 0.1g/100mL, and an incubation time of 72 hours. The enzymatic activity reached 0.301 U/mL.<br /><br />Conclusions<br />These findings underscore the potential of Kocuria rosea in bioindustrial applications, particularly in processes involving keratin waste recycling and sustainable waste management. هدف: کراتیناز آنزیمی است که به همراه بسیاری دیگر از آنزیم‌های تجزیه کننده پروتئین به گروه متالوپروتئازها تعلق دارد. کراتیناز یک آنزیم تخصصی است که روی سوبسترا (کراتین) عمل می‌کند و پیوندهای شیمیایی قوی کراتین را می‌شکند. این مطالعه با هدف تولید آنزیم کراتیناز با استفاده از جدایه‌های باکتری محلی به‌دست‌آمده از نمونه‌های خاک و ضایعات طیور از مناطق مختلف استان الانبار عراق با استفاده از مواد زاید مختلف مانند سم، شاخ و پوست انجام شد.<br />مواد و روش‌ها: از 20 نمونه خاک و ضایعات طیور، 17 جدایه باکتریایی به دست آمد که توانایی بالایی برای رشد در محیط کشت پر آگار مورد استفاده برای جداسازی را نشان دادند. پنج ایزوله باکتریایی کارآمد بر اساس قطر کلنی‌های رشد کرده روی محیط کشت پر آگار انتخاب شدند. در این میان، ایزوله باکتری با کد محلی A2 پس از کشت پنج ایزوله منتخب بر روی محیط کراتینه خالص، به عنوان کارآمدترین جدایه در تجزیه کراتین انتخاب شد. جدایه باکتری بر اساس ویژگی‌های مورفولوژیکی، فرهنگی، میکروسکوپی و آزمایش‌های بیوشیمیایی شناسایی شد. برای تایید هویت از دستگاه VITEK 2 Compact استفاده شد.<br />نتایج: نتایج نشان داد که جدایه Kocuria rosea بود. شرایط بهینه برای تولید آنزیم از Kocuria rosea شامل دما، pH، اندازه تلقیح، منبع کربن و غلظت آن، منبع نیتروژن و غلظت آن و زمان انکوباسیون مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آزمایش‌ها و نتایج آن‌ها، محیط تهیه‌شده با سم‌های گوسفندی برای رشد کوکوریا رزا و تولید کراتیناز انتخاب شد، به‌ویژه که این ضایعات در دسترس و ارزان قیمت در محیط محلی است. نتایج مطالعه شرایط بهینه نشان داد که بهترین تولید آنزیم کراتیناز در دمای 30 درجه سانتی گراد، pH برابر 8/0، سرعت تکان دادن 150 دور در دقیقه، با 3 گرم در 100 میلی لیتر سم گوسفند در محیط، 5 میلی لیتر در 100 میلی لیتر تلقیح بود. با استفاده از اوره به عنوان منبع نیتروژن در غلظت 1/0 گرم در 100 میلی لیتر و زمان انکوباسیون 72 ساعت فعالیت آنزیمی به U/ml 301/0 رسید.<br />نتیجه‌گیری: این یافته‌ها بر پتانسیل Kocuria rosea در کاربردهای بیوصنعتی، به ویژه در فرآیندهای مربوط به بازیافت زباله‌های کراتین و مدیریت زباله پایدار تأکید می‌کند. https://jab.uk.ac.ir/article_4683_aa260688c451055a7754e698cd6db8c5.pdf

دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 16 4 2024 12 21 The role and diverse applications of machine learning in genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry نقش و کاربردهای متنوع یادگیری ماشین در ژنتیک و اصلاح نژاد و بیوتکنولوژی دام و طیور 413 442 4684 10.22103/jab.2025.24662.1644 FA محمدرضا محمدآبادی استاد بخش علوم دامی دانشگاه شهید باهنر کرمان علیرضا اخترپور گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران امین خضری دانشیار بخش علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران. اولنا بابنکو گروه علوم دامی، دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اوکراین. روسلانا ولودیمیریونا استاوتسکا گروه علوم دامی، دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اوکراین. ایرینا تیتارنکو گروه علوم دامی، دانشگاه ملی کشاورزی بیلا تسرکوا، بیلا تسرکوا، اوکراین. یولیا ایوستافیوا گروه فناوری‌های تولید و فرآوری دام، دانشگاه دولتی پودیلیا، اوکراین ویتا بوچکوفسکا گروه فناوری های تولید و فرآوری دام، دانشگاه دولتی پودیلیا، اوکراین. ویکتور اسلینکو دانشگاه کشاورزی دولتی پولتاوا، اوکراین. ولودیمیر آفاناسنکو دانشگاه ملی علوم زیستی و محیطی اوکراین، اوکراین. Journal Article 2025 01 11 Objective<br />Machine learning is a subset of artificial intelligence that is uniquely suited to address challenges in the fields of genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry. By using algorithms that can learn patterns from data, machine learning enables accurate predictions, automated decision-making, and innovative solutions to complex problems in animal science. Unlike traditional statistical methods, which often assume linearity and independence among variables, machine learning is able to capture nonlinear relationships and interactions between genomic, environmental, and phenotypic factors. Therefore, the purpose of this study was to review the common types of machine learning algorithms used in livestock and poultry breeding, to outline their advantages and disadvantages, and to provide practical examples for these algorithms in the fields of genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry. <br />Materials and Methods<br />In this study, by reviewing relevant databases and journals, studies related to machine learning in the field of genetics and breeding and biotechnology of livestock and poultry were searched using keywords. These studies were evaluated based on their design, methodology, results and relevance, and the main findings and concepts were extracted from them. <br />Results<br />The results showed that machine learning methods significantly outperform conventional methods. So that machine learning methods improve prediction accuracy and have smaller mean square error (MSE) and mean absolute error (MAE) in all scenarios. The findings also show the potential of combining classical bioinformatics methods with machine learning techniques to improve genomic prediction in the future. The results suggest machine learning algorithms as a promising tool to improve decision-making for livestock farmers. Machine learning analysis improves monitoring methods and allows livestock farmers to identify animals that are likely to have problems in the future. <br />Conclusions<br />This study shows that the use of machine learning methods in the field of genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry is increasing, and with this increase, the quality of machine learning methods used is also improving. Therefore, machine learning can play an important and prominent role in the sustainable development of livestock farming and provide benefits such as increased productivity in this field. Therefore, this study recommends that the use of machine learning methods and algorithms be promoted among the activists in the field of genetics, breeding, and biotechnology of livestock and poultry to identify and predict problems earlier and more accurately and prevent problems and economic losses. هدف: یادگیری ماشین، زیرمجموعه‌ای از هوش مصنوعی است که به طور منحصر به فردی برای مقابله با چالش‌های حوزه ژنتیک و اصلاح نژاد و بیوتکنولوژی دام و طیور بسیار مناسب است. با استفاده از الگوریتم‌هایی که می‌توانند الگوها را از داده‌ها یاد بگیرند، یادگیری ماشین پیش‌بینی‌های دقیق، تصمیم‌گیری خودکار و راه‌حل‌های نوآورانه برای مسائل پیچیده در علوم حیوانات را امکان‌پذیر می‌کند. برخلاف روش‌های آماری سنتی، که اغلب خطی بودن و استقلال را در بین متغیرها فرض می‌کنند، یادگیری ماشین قادر است روابط و تعاملات غیرخطی بین عوامل ژنومی، محیطی و فنوتیپی را ثبت کند. لذا، هدف این پژوهش بررسی انواع رایج الگوریتم‌های یادگیری ماشین که در پرورش دام و طیور استفاده می‌شوند، بیان مزایا و معایب آن‌ها و نیز بیان مثال‌های کاربردی برای این الگوریتم‌ها در حوزه ژنتیک و اصلاح نژاد و بیوتکنولوژی دام و طیور بود.<br />مواد و روش‌ها: در این پژوهش با بررسی پایگاه‌های داده و مجلات مربوطه، مطالعات مربوط به یادگیری ماشین در حوزه ژنتیک و اصلاح نژاد و بیوتکنولوژی دام و طیور با استفاده از کلمات کلیدی جستجو شدند. این مطالعات بر اساس طراحی، روش شناسی، نتایج و ارتباط آنها ارزیابی شد و یافته ها و مفاهیم اساسی از آن‌ها استخراج گردید. <br />نتایج: نتایج نشان داد که روش‌های یادگیری ماشین به طور قابل‌توجهی از روش‌های مرسوم بهتر عمل می‌کنند. به طوری که روش‌های یادگیری ماشین دقت پیش‌بینی را بهبود می‌بخشند و میانگین مربعات خطا (MSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) کوچک‌تری را در همه سناریوها به همراه دارند. یافته‌ها همچنین پتانسیل ترکیب روش‌های بیوانفورماتیک کلاسیک با تکنیک‌های یادگیری ماشین را برای بهبود پیش‌بینی ژنومی در آینده نشان می‌دهد. نتایج الگوریتم‌های یادگیری ماشین را به عنوان ابزاری امیدوارکننده برای بهبود تصمیم‌گیری برای دامپروران پیشنهاد می‌کند. تجزیه و تحلیل یادگیری ماشین روش‌های نظارت را بهبود می‌بخشد و به دامپروران می‌کند تا حیواناتی را که احتمالاً در آینده مشکلاتی داشته باشند از قبل شناسایی کنند.<br />نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از روش‌های یادگیری ماشین در حوزه ژنتیک و اصلاح نژاد و بیوتکنولوژی دام و طیور رو به افزایش است و با این افزایش کیفیت روش‌های یادگیری ماشین استفاده شده نیز رو به بهبود است. لذا، یادگیری ماشین می‌تواند در توسعه پایدار دامپروری و ارائه مزایایی مانند افزایش بهره‌وری در این حوزه نقش مهم و پررنگی را ایفا کند. https://jab.uk.ac.ir/article_4684_08c78b0c5b81449d02f66ec165b8f91f.pdf