فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی

با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

نقش سیلیکون در فعالیت مولکولی ژن های ضداکسنده جو تحت تنش خشکی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) - دانشکده فنی و مهندسی- گروه بیوتکنولوژی کشاورزی

2 دانشیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

چکیده

سیلیکون از جمله عناصری است که باعث القای مقاومت به انواع تنش‌ها به ویژه تحت تنش خشکی در گیاهان می‌شود.‌ در این پژوهش به بررسی اثر سیلیکون در فعالیت آنزیم‌های ضداکسنده کاتالاز، اسکوربات پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز و الگوی بیانی ژن‌های مربوطه و محتوای هیدروژن پراکساید بر روی دو رقم نیمروز (مقاوم به خشکی) و گرگان (رقم نیمه حساس) در مرحله چهار برگی، تحت سه تیمار خشکی، سیلیکون-خشکی و شاهد به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه پرداخته شد. بر اساس نتایج تجزیه، میزان فعالیت آنزیم CAT تحت تنش خشکی در رقم حساس کاهش و تیمار سیلیکون در هر دو رقم باعث افزایش آن گردید. در صورتیکه فعالیت دو آنزیم دیگر (آسکوربات پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز) در اثر تنش خشکی افزایش یافته و تیمار سیلیکون باعث تشدید فعالیت آن‌ها نسبت به شاهد شد. الگوی بیان ژنی فعالیت این آنزیم‌ها مشابه با تغییرات آنزیمی آنها بود. از نتایج حاصل از این آزمایش می‌توان چنین نتیجه گرفت که نقش سیلیکون در افزایش تحمل به تنش خشکی در گیاه جو بدلیل افزایش فعالیت آنزیم‌های ضداکسنده و تشدید بیان ژن‌های مسئول پاسخ به تنش بوده و احتمالا باعث کاهش آسیب‌های ناشی از فعالیت گونه‌های فعال اکسیژن حاصل تحت تنش خشکی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Silicon role in molecular activity of barley antioxidant genes under drought stress

نویسندگان [English]

  • Roya Heidari 1
  • Raheem Haddad 2

1 M.Sc. in Agricultural Biotechnology, Imam Khomeini International University. Qazvin, Iran

2 Associated Professor, Agricultural Biotechnology Department, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

چکیده [English]

Silicon is accounted as one of the elements that induces resistance to different kinds of stresses especially drought stress in plants. In this study, the effect of silicon was analyzed on the activity of antioxidant enzymes Catalase, Ascorbate peroxidase and Superoxide dismutase and also related genes expression pattern and H2O2 content on two varsities, NIMROOZ (drought resistant) and GORGAN (semi-resistant) under three treatments of drought, silicon-drought and control in a completely randomized design with three replications in four leaf developmental stage in a green house. Based on the results of factorial test, catalase activity was decreased in semi-sensitive varity and silicon treatment increased such activity in both varieties under drought stress. While the activity of two other enzymes (Ascorbat peroxidase and Superoxide dismutase) was increased under drought stress and silicon treatment intensified their activity in comparison with control. Their pattern of gene expression changed in a similar way of enzyme activity. It might be concluded that, the role of silicon in enhancing drought tolerance in barley plant is because of increasing activity of antioxidant enzymes and expression of stress responsible genes, and therefore, causes reduction in activity of reactive oxygen spices produced under drought stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidants enzymes
  • Gene expression
  • Drought stress
  • Barley
  • Silicon
مراجع
Aebi HE (1984) Catalase in vitro. Methods Enzymology. 105: 121-126.
Agarie S, Uchida H, Agata W, Kubota F, Kaufman PT (1998) Effects of silicon on transpiration and leaf conductance in rice plants (Oryza sativa L.). Plant Production Science. 1: 89-95.
Al-Aghabary K, Zhujun Z, Qinhua S (2004) Influence of silicon supply on chlorophyll content, chlorophyll fluorescence, and antioxidative enzyme activities in tomato plants under salt stress. Plant Nutrition. 27:2101-2115.
Arnon DI (1949) Copper enzymes in isolated chloroplast. Poly pheol oxide in Beta vulgaris. Plant Physiology. 24:1-15.
Arora A, Sairam RK, Srivastava GC (2002) Oxidative stress and antioxidant system in plants. Plant Physiology. 82:1227-1237.
Bailey-Serres J, Mittler R. (2006) The Roles of Reactive Oxygen Species in Plant Cells.Plant Physiology. 141(2): 311.
Balakhnina TI, Matichenkov VV, Wodarczyk T, Borkowska A, Nosalewicz M, Fomina IR (2012) Effects of silicon on growth processes and adaptive potential of barley plants under optimal soil watering and flooding. Plant Growth Regulation. 67: 35-43.
Beachamp C, Fridovich F (1971) Superoxide dismutase: cadmium assay and an assay applicable to acryl amide gels. Annual Biochemistry. 44:276-27.
Beauchamp C, Fridovich I (1971) Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Analytical Biochemistry. 44: 276-287.
Beyer W, Imlay J, Fridovich I (1991) Superoxide dismutase progress in nucleic acids. Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology. 40: 221-253.
Bradford MM (1979) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 72: 248-254.
Epstein E (1999) Silicon. Plant Physiology. 50: 641-664.
Gong HZ, Chen K, Wang S, Zhang C (2005) Silicon alleviates oxidative damage of wheat plants in pots under drought. Elesevier Science, Shannon, IRLANDE. 169: 313-321.
Gunes A, Inal A, Baggi EG, Coban S, Pilbean DJ (2007) Silicon mediates changes to some physiological and enzymatic parameters symptomatic for oxidative stress in spinach (Spinacia oleracea L.) grown under B toxicity. Scientia Horticulturae.  113: 113-119.
Gunes A, Pilbeam DJ, Inal A, Coban S (2008) Influence of silicon on sunflower cultivars under drought stress, I: growth, antioxidant mechanisms, and lipid peroxidation. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 39: 1885-1903.
Hammond KE, Evans DE, Hodson MJ (1995) Aluminium/silicon interactions in barley (Hordeum vulgare L.) seedlings. Plant and Soil. 173: 89-95.
Levitt J (1980) Responses of plants to environmental stresses. Volume II: water, radiation, salt and other stresses, Academic Press, NewYork Lockhart JA.
Liang Y, Chen Q, Zhang W, Ding R (2003) Exogenous silicon increases antioxidant enzyme activity and reduces lipid peroxidation in root of salt-stressedbareley (Hordeum vulgare L.). Plant Physiology. 160: 1157-67.
Luna CM, Pastori G M, Driscoll S, Groten K, Bernard S, Foyer CH (2005) Drought controls on H2O2 accumulation, catalase (CAT) activity and CAT gene expression in wheat. Journal of Experimental Botany. 56: 417-423.
Ma JF, Yamaji N (2006) Silicon uptake and accumulation in lower plants. Trends in Plant Science. 11: 392-397.
McCord JM, Keele BB, Fridovich I (1971) An enzyme-based theory of obligate anaerobiosis: the physiological function of superoxide dismutase. Proceedings of the National Academy of Sciences. 68: 1024-1027.
Nakano Y, Asada K (1981) Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiology. 22: 867-880.
Nakano Y, Asada K (1983) Purification of ascorbate peroxidase in spinach chloroplasts; Its inactivation in ascorbate-depleted medium and reactivation by monodehydroascorbate radical. Plant & Cell Physiology. 28: 131-140.
Rao MV, Paliyath G, Ormrod DP (1996) Ultraviolet-B and ozone- induced of protein biochemical change in antioxidant enzymes of Arabidopsis thaliana. Plant Physiology 110: 125-136.
Robertson EF, Dannelly HK, Malloy PJ, Reeves HC (1987). Rapid isoelectric focusing in a vertical polyacrylamide minigel system. Annual Biochemistry 167: 290-294.
Schmidt RE, Zhang X, Chalmers DR (1999) Response of photosynthesis and superoxide dismutase to silica applied to creeping bentgrass grown under two fertility levels. Journal of Plant Nutrition. 22: 1763-1773.
Shahryari R, Mollasadeghi V (2011) Introduction of two principle components for screening of wheat genotypes under end seasonal drought. Advances in Environmental Biology.  5: 519-522.
Sharma P, Dubey RS (2005) Drought induces oxidative stress and enhances the activities of antioxidant enzymes in growing rice seedlings. Plant Growth Regulation. 46: 209-221.
Shiriga K, Sharma R, Kumar K, Yadav SK, Hossain F, Thirunavukkarasu N (2014) Genome-wide identification and expression pattern of drought-responsive members of the NAC family in maize. Meta Gene. 2: 407-417.
Tale Ahmad S, Haddad R (2011) Study of silicon effects on antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment of wheat under drought stress. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding. 47: 17-27.
Yoshimura K, Yabuta Y, Tamoi M, Ishikawa T, Shigeoka S (1999) Alternatively spliced mRNA variants of chloroplast ascorbate peroxidase isoenzymes in spinach leaves. Biochemical Journal.  338: 41-48.
Zhu Z, Wei G, Li J, Qian Q, Yu J (2004) Silicon alleviates salt stress and increases antioxidant enzymes activity in leaves of salt-stressed cucumber (Cucumis sativus L.). Plant Science. 167: 527-533.
 
 
فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی
دوره 4، شماره 1 - شماره پیاپی 9
خرداد 1394
صفحه 65-76
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار