ارزیابی بیان برخی ژن ها در مسیر تولید پرولین و صفات فیزیولوژیک در دو رقم گندم نان در واکنش به تنش شوری طی مراحل اولیه رشد (Triticum aestivum .L)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه گرگان

2 مدیر گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22124/cr.2024.27777.1826

چکیده

مقدمه: شوری در بسیاری از مناطق مختلف جهان یکی عامل‌های مهم محدود کننده در تولید تمامی محصولات کشاورزی به شمار می‌رود.در محیط شور جذب عناصر غذایی در گیاهان کاهش می‌یابد. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی الگوی بیان ژن‌های P5CS وP5CR و بررسی برخی صفات فیزیولوژیک در دو رقم گندم (احسان و بهاران) طی تنش شوری انجام شد.

مواد و روش: آزمایشی با طرح کرتهای خرد شده فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار طراحی شد که برای انجام آزمایش 32 گلدان با کوکوپیت+پرلیت به نسبت 2:1 پر شد. پس از رسیدن گیاهان به مرحله رشدی پنجه زنی و ساقه دهی از هر گلدان آزمایشی 5 بوته (به عنوان نمونه) برداشت و در هر دو مرحله از رشد گیاه صفات بیوشیمیایی شامل کلروفیل، پرولین، شاخص اکسیداسیون سلولی، میزان پتاسیم و سدیم اندازه گیری شد. همچنین ارزیابی بیان برخی ژن ها شامل P5CS و P5CR با استفاده از نمونه های برگ صورت گرفت .

یافته‌های تحقیق: نتایج نشان داد که میزان اکسیداسیون سلولی در ارقام با اعمال تنش شوری در مراحل رشدی مورد بررسی (مرحله پنجه‌دهی و ساقه‌دهی) کاهش می یابد که امر می‌تواند مبین این‌باشد که میزان تخریب در اجزای غشا در زمان تنش بسیار اندک است.در بررسی محتوای کلروفیل aوb شاهد کاهش میزان کلروفیل در ارقام بودیم که این کاهش در مرحله-ی رشدی پنجه‌دهی محسوس‌تر بوده است. بررسی میزان آنزیم کاتالازو سوپراکسید‌دیسموتاز در هر دو رقم احسان و بهاران روند افزایشی داشت خصوصا طی مرحله ساقه‌دهی در رقم احسان میزان این آنزیم افزایش چشم‌گیری داشت. در بررسی میزان سدیم در هنگام تنش شوری هر دو رقم طی مراحل رشدی با افزایش میزان این یون مواجه شدیم اما میزان پتاسیم در رقم احسان طی تنش شوری کاهش پیدا کرد در حالی که این میزان در رقم بهاران روند افزایشی داشت. بررسی میزان پرولین طی تنش شوری نشان‌دهنده این بود که میزان با افزایش سطح شوری خاک افزایش یافته است که رابطه مستقمیمی با فعالیت ژن‌ها دخیل در مسیر بیوسنتز خود یعنی P5CSو P5CR دارد. به‌طوریکه به همان میزان که فعالیت(بیان) این دو ژن افزایش یافته است میزان پرولین نیز افزاش یافت، که حاکی از اثر مثبت آن بر افزایش مقاومت گیاه به تنش شوری است. در عین حال مشخص شد رقم احسان نسبت به رقم بهاران، تحت تاثیر تنش شوری عملکرد و واکنش بهتری دارد.

نتیجه‌گیری: با توجه به تمامی عوامل بیوشیمیایی در نظر گرفته شده و همچنین ارزیابی بیان ژن‌ها می توان به این نتیجه رسید که رقم احسان می‌تواند به عنوان رقم مقاوم در شرایط تنش شوری معرفی ودر برنامه های آتی بهنژاد گران به عنوان یک رقم متحمل به شوری مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the expression of some genes in the path of proline production and physiological traits in two varieties of bread wheat in response to salt stress during the early stages of growth (Triticum aestivum L.)

نویسندگان [English]

  • elham akbari 1
  • Saeid Navabpour 2
  • Hourieh najafi 3
1 Gorgan University
2 Plant Breeding and Biotechnology Dept. Gorgan Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Introduction: Salinity is one of the important limiting factors in the production of all agricultural products in many different regions of the world. In a salty environment, the absorption of nutrients in plants decreases. The present study was conducted with the aim of evaluating the expression pattern of P5CS and P5CR genes and investigating some physiological traits in two wheat cultivars (Ehsan and Baharan) under salt stress.

Materials and methods: An experiment was designed with a factorial split plot design in the form of a randomized complete block design with four replications, and 32 pots were filled with cocopeat + perlite in a ratio of 2:1. After the plants reached the growth stage of tillering and stem formation, 5 plants (as samples) were taken from each test pot and biochemical traits including chlorophyll, proline, cell oxidation index, potassium and sodium were measured in both stages of plant growth. . Also, the expression of some genes, including P5CS and P5CR, was evaluated using leaf samples.

Findings of the research: The results showed that the amount of cell oxidation in the cultivars decreases with the application of salt stress in the examined growth stages (the stage of leaf formation and stem formation), which can indicate that the amount of destruction in the components The membrane is very small during stress. In the investigation of the content of chlorophyll a and b, we saw a decrease in the amount of chlorophyll in the cultivars, and this decrease was more noticeable in the growth stage of tillering. Examining the amount of catalase superoxide dismutase enzyme in both Ehsan and Baharan cultivars showed an increasing trend, especially during the stem formation stage in Ehsan cultivar, the amount of this enzyme increased significantly. In the analysis of the amount of sodium during the salt stress of both cultivars, we encountered an increase in the amount of this ion during the growth stages, but the amount of potassium in the Ehsan variety decreased during the salt stress, while this amount increased in the Baharan variety. Examining the amount of proline during salinity stress showed that the amount increased with the increase in soil salinity, which has a direct relationship with the activity of genes involved in its biosynthesis, namely P5CS and P5CR. As the activity (expression) of these two genes increased, the amount of proline also increased, which indicates its positive effect on increasing plant resistance to salt stress. At the same time, it was found that the Ehsan cultivar has a better performance and response under the influence of salinity stress than the Baharan cultivar.

Conclusion: Considering all the biochemical factors considered as well as the gene expression evaluation, it can be concluded that Ehsan variety can be introduced as a resistant variety under salinity stress conditions and in the future programs of Behnjad Gran as A salt tolerant cultivar should be used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • wheat
  • salt stress
  • catalase
  • superoxide dismutase
  • proline