الگوی بیان ژن های کدکننده آنزیم‌های کربنیک آنهیدراز، پراکسیداز و گلوتاتیون اس- ترانسفراز در گندم نان تحت شرایط کمبود روی (Zn)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

4 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

از استراتژی­های گیاهان در مقابله با تنش­ها، به­ویژه تنش‏های مربوط به کمبود ریزمغذی‏ها، استفاده از سیستم دفاعی آنتی­اکسیدان­های آنزیمی است. به­منظور بررسی اثر تنش کمبود روی بر بیان ژن­های کدکننده آنزیم­های کربنیک آنهیدراز (CAN)، پراکسیداز (PRX) و گلوتاتیون اس- ترانسفراز (GST) در ارقام روی- کارا (هامون) و روی- ناکارا (هیرمند) گندم نان، آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه اجرا شد. ارقام در شرایط کمبود روی (صفر) و کفایت آن (5 میلی­گرم روی در کیلوگرم خاک) کشت و بیان نسبی این ژن‏ها در ریشه و برگ در دو مرحله رشدی شامل یک ماه بعد از جوانه­زنی (رویشی) و 30 درصد سنبله­دهی (زایشی) با روش Real time PCR اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که بیش­ترین میزان افزایش بیان ژن­ کربنیک آنهیدراز (211 برابر شاهد) در مرحله زایشی در ریشه رقم روی- کارای هامون مشاهده شد. این ژن در برگ نیز در مرحله زایشی بیان نسبی بالایی در هر دو رقم نشان داد. بیش­ترین میزان افزایش بیان ژن­های پراکسیداز (187 برابر شاهد) و گلوتاتیون اس- ترنسفراز (230 برابر شاهد) در برگ رقم روی- ناکارا (هیرمند) در مرحله زایشی مشاهده شد. به­طور کلی بیان هر سه ژن در ریشه رقم روی- کارا (هامون) در مرحله زایشی بیش­تر از رقم روی- ناکارا (هیرمند) بود. البته بیان ژن کربنیک آنهیدراز در برگ رقم روی- کارا نیز به­طور معنی­داری بیش­تر از رقم روی- ناکارا بود. نتایج این آزمایش نشان داد که در مرحله زایشی، ژنوتیپ­های روی- کارای گندم نان با افزایش بیش­تر بیان این ژن­ها در ریشه، به­طور مؤثرتری می­توانند نسبت به ژنوتیپ­های روی- ناکارا در برابر آسیب­های حاصل از تنش تحت شرایط کمبود روی مقابله کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Expression pattern of genes encoding carbonic anhydrase, peroxidase and glutathione S-transferase enzymes in bread wheat under zinc deficiency conditions

نویسندگان [English]

  • Sahar Salehi 1
  • Babak Abdollahi Mandoulakani 2
  • Hadi Alipour 3
  • Kamran Moradi Gangachin 4
1 M. Sc. Student, Dept. of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
2 Prof, Dept. of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
3 Assist. Pro., Dept. of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
4 Ph.D. Student, Dept. of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

One of the plant strategies against stresses, especially micronutrient deficiencies, is the use of enzymatic antioxidant defense system. To investigate the effect of Zn deficiency on the genes expression of carbonic anhydrase (CAN), peroxidase (PRX) and glutathione S-transferase (GST) enzymes in Zn-efficient (Hamun) and -inefficient (Hirmand) bread wheat cultivars, a factorial experiment was carried out in completely randomized design (CRD) with three replications in greenhouse. The cultivars were grown in Zn deficient (zero) and adequacy (5 mg Zinc per kg soil) conditions and relative expression of the studied genes was measured using real time PCR technique in root and leaf of the cultivars at two growth stages, one month after germination (vegetative stage) and 30 % of flowering (reproductive stage). The results revealed the highest increase in CAN  (211 fold) expression in the root of Zn-efficient (Hamoon) cultivar in the reproductive stage. A realtively high expression of this gene was observed in the leaf of both cultivars in the reproductive stage. The highest increase in PRX (187 fold) and GST (230 fold)  expression was observed in the leaf of Zn-inefficient (Hirmand) cultivar at the reproductive stage. Generally, the expression of all three studied genes in the root of Zn-efficient (Hamoon) cultivar in the reproductive stage was higher than those of Zn-inefficient (Hirmand) cultivar. Also, the CAN expression in the leaf of Zn-efficient cultivar was significantly higher than that of Zn-inefficient cultivar. In conclusion, the results of the current study show that in the reproductive stage, Zn-efficient cultivars can effectively face against stress-induced damages through increasing the expression of the above-mentioned genes in the roots under Zn deficiency conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidant enzymes
  • Real time PCR
  • Zn-efficient cultivars
  • Zn-inefficient cultivar