عنوان پروژه: شناسایی ژنهای دخیل در تحمل به خشکی در دانه رستهای گندم با استفاده از راهکار پروتئومیکس
مجری پروژه: پریسا کوباز
همکاران پروژه: منظر حیدری، فواد مرادی، قاسم حسینی سالکده
بیان مسئله و اهداف پروژه:
لنگرتنش خشکی یک علامت پیچیدهای است که نه تنها موجب فقدان آب میشود بلکه محدودیت مواد غذایی، شوری و تنش اکسیداتیو را نیز به دنبال دارد. میزان نور برای گیاهان رشد یافته در شرایط طبیعی(در آب کافی) برای گیاهان تحت تنش خشکی زیاد بوده و به آنها ضرر میزند(Luna et al., 2005). خشکی شایعترین تنش محیطی است که تولید موفقیتآمیز محصولات زراعی در ایران را به مخاطره انداخته است. با توجه به اینکه بخش وسیعی از زمینهای زیر کشت محصولات عمده کشاورزی نظیر گندم و جو در مناطق خشک و نیمهخشک ایران قرار گرفته است و این گیاهان در معرض شرایط نامطلوب محیطی قرار دارند، افزایش توان گیاهان جهت تحمل به تنشهای محیطی ناشی از کمبود آب و حضور املاح اضافی در خاک، از نظر تقلیل افت عملکرد، مهم میباشد. بجز تعداد کمی از دانهها تقریبا تمامی گونههای گیاهی در محتوای آبی 20% از بین میروند. گیاهانی که میتوانند با 10% محتوای آبی زنده بمانند به عنوان گیاهان متحمل به خشکی طولانی مدت شناخته میشوند .(Tweddle et al., 2003)
بررسی روی گیاهچههای چهار روزه گندم نشان داده است که آنها میتوانند خشکی شدید را به خوبی تحمل نموده و با آبیاری مجدد دوباره زندگی خود را ادامه دهند در حالی که این امکان در گیاهان 5 روزه به نصف تقلیل یافته و با ظهور برگ اول و خروج گیاه از مرحله هتروتروفی (وابسته به دانه) به اتوتروف این مقاومت از بین خواهد رفت (Bodgan, 2009). تحمل شدید به خشکی در برگهای گیاه رستاخیزی Sلنگرporobolus stapfianus گزارش شده است. این گیاه از خانواده پوییده(Poaceae) بوده و نزدیکترین گیاه رستاخیزی تک لپه به گندم میباشد. این گیاه یک ابزار تحقیقاتی چند بعدی برای تحقیق درباره تحمل به خشکی در بافتهای رویشی با ویژگیهای مفید ( به دلیل وجود ژنهای سازگار با خشکی طولانی مدت) است. برخی از ژنهای ارتولوگ خشکی از این گیاه جدا شده و تا کنون به شکل موفقی برای افزایش تحمل به شوری و خشکی در گیاهان مدل به کار گرفته شدهاند. مطالعات پروتئومیکس در برگهای این گیاه نشان دهنده کاهش و افزایش برخی پروتئینها در افزایش تحمل این گیاه به خشکی میباشد(Oliver, 2010)
حضور عوامل تنشزا در محیط منجر به بروز پاسخهای متعدد گیاهی در سطح مولکولی میشود، از این رو افزایش تحمل گیاهان در برابر عوامل تنشزا، نیازمند تشخیص ژنها، پروتئینها و مکانیسمهای فیزیولوژیک دخیل در تحمل به تنش(ها) میباشد(عبد میشانی و همکاران، 1376 ).
بررسی نقش پروتئینهای موثر در برگ و بذر در ایجاد این مقاومت و مقایسه آن با گیاه رستاخیزی نقش موثری در استفاده از این ژنها (بیان در مراحل مختلف رشد) در ایجاد مقاومت به تنش خشکی طولانی مدت در رقمهای مختلف گندم میتواند داشته باشد.
اقدامات انجام شده و نتایج:
تحقیق حاضر به منظور مطالعه فیزیولوژی٬ پروتئوم و بیان ژنها و پروتئینهایی است که پاسخ به تنش را تنظیم میکنند و در آبشارهای پیام رسانی و کنترل نسخه برداری نقش دارند یا به عنوان اسموپروتکتان، آنتیاکسیدان و خاموشکنندههای گونههای فعال اکسیژن در گیاهچههای 4 روزه گندم در شرایط تنش خشکی و آبیاری مجدد عمل میکنند. نتایج نشان داد اغلب پروتئینهای مورد بررسی تحت تنش ازجمله پروتئینهای موثر چرخه کالوین٬ تولید انرژی٬ فتوسنتزی و آنزیمهای آنتی اکسیدان کاهش بیان نشان دادند و در آبیاری مجدد بیشتر آنها به شرایط شاهد برگشته و حتی بیشتر از شاهد شدند. در برخی نیز افزایش و کاهش بیان همزمان مشاهده شد که به دلیل هگزاپلوییدی بودن گندم است.
|