بررسی نیمه کمی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز در گیاه سیب‌زمینی (Solanum tuberosum cv. Agria) تحت تنش شوری

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 دانشیار گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.

5 استادیار گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی نقش نیتریک‌اکسید بر میزان بیان ژن بتائین آلدئیددهیدروژناز و سنتز گلایسین‌بتائین در سیب‌زمینی رقم آگریا تحت تنش شوری در شرایط درون شیشه‌ای انجام شد. تیمار‌های آزمایش شامل چهار سطح سدیم‌نیترو پروساید به عنوان دهنده نیتریک‌اکسید (0، 3-10، 4-10 و 5-10 میلی‌مولار) و دو سطح سدیم‌کلرید (0 و 70 میلی‌مولار) بود. در این تحقیق از محیط کشت MS استفاده گردید و پس از اعمال تنش شوری از سدیم‌نیترو پروساید جهت تیمار ریزنمونه‌ها به منظور افزایش احتمالی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز (ژن مسئول سنتز گلایسین‌بتائین) استفاده شد. چهار هفته بعد از اعمال تیمار، RNA کل از بافت‌های نمونه‌های تیمار شده استخراج شد و به منظور ارزیابی نسبی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز از روش RT-PCR نیمه‌کمی استفاده گردید. بررسی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز نشان داد که میزان بیان این ژن در گیاهچه‌های تحت تنش شوری افزایش داشته، در حالی‌که تیمار سدیم‌نیترو پروساید در شرایط تنش شوری میزان بیان آن را کاهش داد. همچنین میزان گلایسین‌بتائین در بافت‌های نمونه‌های گیاهی رشد یافته در شرایط معمولی با به کار بردن سدیم‌نیترو پروساید افزایش نشان داد، درحالی‌که سدیم‌نیتروپروساید تأثیر منفی روی محتوای گلایسین‌بتائین گیاهچه‌ها تحت شرایط تنش شوری داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Semi quantitative analysis of betaine aldehyde dehydrogenase gene expression in potato plant under salinity stress

نویسندگان [English]

  • Zhila Mohammadi 1
  • Alireza Motallebi-Azar 2
  • Fariborz Zaree-Nahandi 3
  • Alireza Tarinejad 4
  • Gholamreza Gohari 5
1 Former M.Sc. Student of Horticulture, Department of Horticulture, Faculty Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
2 Associate Professor, Department of Horticulture, Faculty Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
3 Associate Professor, Department of Horticulture, Faculty Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran.
5 Assistant Professor, Department of Horticulture, Faculty Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
چکیده [English]

The present study was aimed to investigate of nitric oxide effect on betaine aldehyde dehydrogenase gene expression and glycine betaine synthesis in Solanum tuberosum cv. Agria under salinity stress on in vitro condition. The experiment treatments included four level of sodium nitroprussideas a nitric oxide donor (0, 10-3, 10-4 and 10-5mM) and two level of sodium chloride (0 and 70 mM). In the present study, MS media culture was used and sodium nitroprusside was applied for increasing the betaine aldehyde dehydrogenase gene expression (the responsible gene of glycine betaine synthesis) under salinity stress. Four weeks after treatment, total RNA of treated explants was extracted and semi quantitative RT-PCR was used for the analysis of expression of betaine aldehyde dehydrogenase gene. The glycinbetaine content was measured with iodide potassium. The survey of betaine aldehyde dehydrogenase gene expression showed that the expression of this gene was increased under salinity stress however, the sodium nitroprusssid decreased its expression under salinity stress. Also sodium nitroprussid increased the glycine betaine content in grown plantlets which were grown under normal condition however under salinity stress this compound showed negative effect on glycinbetaine content.

کلیدواژه‌ها [English]

  • salinity stress
  • glycinbetaine
  • betaine aldehyde dehydrogenase
  • Gene expression
  • semi quantitative RT-PCR

مراجع

Bündig C, Vu TH, Meise P, Seddig S, Schum A. Winkelmann T (2017) Variability in osmotic stress tolerance of starch potato genotypes (Solanum tuberosum L.) as revealed by an in vitro screening: role of proline, osmotic adjustment and drought response in pot trials. J. Agro. Crop. Sci. 203: 206–218.
Chen TH, Murata N (2011) Glycinebetaine protects plants against abiotic stress: mechanisms and biotechnological applications. Plant. Cell. Environ. 34: 1-20.
Chen THH, Murata N (2002) Enhancement of tolerance to abiotic stress by metabolic engineering of betaines and other compatible solutes. Curr. Opin. Plant. Biol. 5: 250-257.
Cromwell BT, Rennie SD (1953) The biosynthesis and metabolism of betaines in plants. The estimation and distribution of glycinebetaine (betaine) in Beta vulgaris L. and other plants. Biochem. J. 55: 189-192.
Fan W, Zhang M, Zhang H, Zhang P (2012) Improved tolerance to various abiotic stresses in transgenic sweet potato (Ipomoea batatas) expressing spinach betaine aldehyde dehydrogenase. Plos One. 7: 37344.
Gholivandan E, Dadpoorm MR, Movafeghi A, Zaree Nahandi F, Zare Haghi D, Kosari-Nasab M (2015) Identification and cloning of PIP1 gene in carrizo citrange (Citrus sinensis × Citrus trifoliate). J. Biodivers. Environ. Sci.7: 16-22.
Ghoulam C, Foursy A, Fares K (2002) Effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. Environ.  Exp. Bot. 47: 39-50.
Grieve CM, Grattan SR (1983) Rapid assay for determination of water soluble quaternary ammonium compounds. Plant. Soil. 70: 303-307.
Hanson AD, May A, Grumet, MR, Bode J, Jamieson GC, Rhods D (2007) Betaine synthesis in chenopods: Localization in chloroplasts. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 82: 3678-3682.
Hasthanasombut S, Valentine N, Supaibulwatana K, Mii M, Nakamura I (2010) Expression of Indica rice OsBADH1 gene under salinity stress in transgenic tobacco. Plant. Biotechnol. Rep. 4: 75-83.
Iqbal N, Masood A, Khan NA (2012) Phytohormones in salinity tolerance: ethylene and gibberellins cross talk. In: Khan NA, Nazar R, Iqbal N, Anjum NA (eds.) Phytohormones and abiotic stress tolerance in plants. Berlin, Germany, Springer.
Jamali B, Eshghi S, Kholdebarin B (2014) Response of strawberry ‘Selva’ plants on foliar application of sodium nitroprusside (nitric oxide donor) under saline conditions. J. Hort. Res. 22(2): 139-150.
Khan MA, Ungar IA, Showalters AM (2000) The effect of salinity on the growth, water status, and ion content of a leaf succulent perennial halophyte, Suaeda fruticosa (L.). Forssk. J. Arid Environ. 45: 73-84.
Lamattina L, Garcia-Mata C, Graziano M, Pagnussat G (2003) Nitric oxide: the versatility of an extensive signal molecule. Ann. Rev. Plant. Biol. 54: 109-136.
Lei Y, Yin C, Ren J, Li C (2007) Effect of osmotic stress and sodium nitroprusside pretreatment on proline metabolism of wheat seedlings. Biol. Plant. 51(2): 386-390.
Liu ZH, Zhang HM, Li GL, Guo XL, Chen SY, Liu GB, Zhang, YM (2011) Enhancement of salt tolerance in alfalfa transformed with the gene encoding for betaine aldehyde dehydrogenase. Euphytica. 178: 363-372.
Murashige T, Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and bios assay with tobacco tissue culture. Plant. Physiol. 15: 473-497.
Rhodes D, Hanson AD (1993) Quaternary ammonium and tertiary sulfonium Compounds in higher-plants. Annu. Rev. Plant. Physiol. Plant. Mol. Biol. 44: 357-384.
Sakamoto A, Murata N (2000) Genetic engineering of glycine betaine synthesis in plants: current status and implications for enhancement of stress tolerance. J. Exp. Bot. 51: 81-88.
Santisree P, Bhatnagar-Mathur P, Sharma KK (2015) NO to drought-multifunctional role of nitric oxide in plant drought: Do we have all the answers? Plant. Sci. 239: 44-55.
Storey R, Ahmad N, Wyn Jones RG (1977) Taxonomic and ecological aspects of the distribution of glycinebetaine and related compounds in plants. Oecologia. 27: 319-332.
Sunkar R, Chinnusamy V, Zhu J, Zhu JK (2007) Small RNAs as big players in plant abiotic stress responses and nutrient deprivation. Trends. Plant. Sci. 12: 301-309.
Wang W, Vinocur B, Altman A (2003) Plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance. Planta. 218: 1-14.
Wani SH, Sing NB, Haribhushan A, Mir JI (2013) Compatible solute engineering in plants for abiotic stress tolerance-role of glyssinebetaine. Curr. Genom. 14(3): 157-165.
Weimberg R, Lerner HR, Poljakoff-Mayber A (1984) Changes in growth and water soluble solute concentrations in Sorghum bicolor stressed with sodium and potassium. Plant. Physiol. 62: 472-480.
Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K (2006) Transcriptional regulatory network in cellular responses and tolerance to dehydration and cold stresses. Annu. Rev. Plant. Biol. 57: 781-803.
Yang X, Lu C (2005) Photosynthesis is improved by exogenous glycine betaine in salt-stressed maize plants. Plant. Physiol. 124: 343-352.
Yordanov I, Velikova V, Tsonev T (2000) Plant responses to drought, acclimation, and stress tolerance. Photosynthetica. 38: 171-186.
Zaman MS, Ali GM, Muhammad A, Farooq K, Hussain I (2015) In vitro screening of salt tolerance in potato (Solanum tuberosum L.) varieties Sarhad. J. Agric. 31 (2): 106-113.
Zhang LX, Zhao YN, Zhai YY, Zho M, Zhang XF, Wang K, Nan W, Lio J (2012) Effects exogenous nitric oxide on glycinebetain metabolism in maize (Zea mays L.) seedlings under drought stress. Pak. J. 44(6): 1837-1844.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار