نوع مقاله : علمی پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران، گروه زراعت و اصلاح نباتات، کرج، ایران
2 دانشیار، بخش ژنومیکش، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، کرج، ایران
چکیده
کمبود آب و دمای بالا مهمترین عوامل محیطی محدودکننده تولید گیاهان در بسیاری از مناطق دنیا است. خشکی با ممانعت از بیان پتانسیل ژنتیکی گیاهان زراعی، تولید را محدود میکند. ژنهای زیادی در شرایط خشکی تحریک میشوند که برای مطالعه نحوه بیان این ژنها از ابزارهای گوناگونی نظیر الگوی تظاهر بیان ژنی و آنالیز پروتئوم بافتهای مختلف گیاهی (پروتئومیکس) استفاده شده است. در این آزمایش با استفاده از راهکار پروتئومیکس، مطالعه جامعی برای بیان ژنهای پاسخدهنده به تنش خشکی و تغییرات ملکولی ایجاد شده در اثر این تنش در سطح پروتئینهای برگ پرچم انجام شد. این آزمایش بصورت فاکتوریل 2×2 انجام گردید. فاکتورهای آزمایشی شامل (رقم مقاوم Babexو رقم حساس Seri) و آبیاری با دو سطح (آبیاری نرمال و اعمال تنش) بودند. اعمال تنش قبل از شروع مرحله گل شکفتگی و میزان آن 50% ظرفیت مزرعهای در نظر گرفته شد. با آنالیز پروتئوم، آنزیمها و پروتئینهایی که در اثر اعمال تنش تغییر بیان نشان دادند، در گروههای پروتئینی مختلف طبقهبندی شدند. نتایج نشان داد که رقم مقاوم مکانیسمهای متفاوتی را برای تحمل خشکی مورد استفاده قرار میدهد، اما بیشترین پروتئینهای شناسایی شده در گروه پروتئینهای دخیل در تنش اکسیداتیو قرار داشتند. پروتئینهایی که در دفاع اکسیداتیو نقش دارند با سمزدایی و زدودن رادیکالهای آزاد، از مرگ سلولی جلوگیری کرده و با کمک به بقای سلولهای برگ، آنها را در انجام فعالیت هایفیزیولوژیک و به ویژه فتوسنتز پویا و فعال نگه میدارد. این موضوع با توجه به ماهیت بافت قابل توجیه میباشد، زیرا تراکم رادیکالهای آزاد در برگ بیشتر بوده ولی با فعالیت آنزیمهای دفاعی، رقم مقاوم توانسته است به خشکی مقاومت نشان دهد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Proteome Analysis of Wheat Flag Leaf Response to Drought Stress
نویسندگان [English]
- Mohammad Reza Azimi 1
- Ghasem Hosseini Salekdeh 2
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 َAssociate Professor, Department of Genomics, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Karaj, Iran.
چکیده [English]
Water shortage is one of the most important environmental factors in limiting plant production worldwide. Molecular breeding may help to develop drought tolerant plants. Proteomics approach can help in comprehensive analysis of stress responsive genes and identification of drought signaling pathways. These drought tolerance candidate genes or their regulatory genes may be further analyzed for their possible implication in increase plant tolerance to drought stress. In this studied we analyzed the changes in proteome of wheat flag leaf in response to drought. We compared a drought tolerant with drought susceptible genotypes under normal and stress well-watered and stress conditions. Stressed plants were exposed to 50% field capacity before anthesis. Out of 900 proteins analyzed across two dimensional gels, 57 protein spots showed significant differences in response to stress. Of these, 42 protein spots could be identified using mass spectrometry analysis. Differentially expressed proteins and enzymes could be grouped in different functional groups. Our results showed that tolerant genotype may use various mechanisms particularly the up-regulation of genes involved in oxidative stress defense in flag leaf. This may help the tolerant genotypes to better remove reactive oxygen species generate by stress in flag leaf and maintain its physiological and photosynthetic activities.
کلیدواژهها [English]
- Wheat
- proteomics
- Drought stress
- flag leaf