تعداد نشریات | 23 |
تعداد شمارهها | 368 |
تعداد مقالات | 2,890 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,566,197 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,821,856 |
بررسی عناصر تنظیم کننده ژنهای کدکننده آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در گندم | ||
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات | ||
مقاله 4، دوره 2، شماره 1، فروردین 1402، صفحه 64-73 اصل مقاله (324.68 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22126/cbb.2023.8692.1034 | ||
نویسندگان | ||
آرمین ساعدموچشی* 1؛ هوشمند صفری2 | ||
1بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمانشاه، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمانشاه، | ||
2بخش تحقیقات جنگلها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمانشاه، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، | ||
چکیده | ||
مقدمه: گندم نیز مانند سایر گیاهان در مقابله با تولید بالای رادیکالهای آزاد اکسیژن از آنزیمهای آنتیاکسیدانی جهت تخریب آنها استفاده میکند. آنزیمهای آنتیاکسیدان، پروتئین یا پلیپپتیدهایی هستند که در همکاری با مواد سلولی یا عناصر معدنی فعال شده و در موجودات نقش سمیتزدایی گونههای فعال اکسیژن را بر عهده دارند. سوپراکسید دیسموتاز یکی از آنزیمهای آنتیاکسیدانی مهم در پاسخ گیاهان به تنش های غیرزنده است. این پژوهش با هدف بررسی ناحیه پروموتوری مربوط به ژنهای رمزکننده سوپراکسید دیسموتاز در ژنوم گندم جهت یافتن عناصر تنظیمی تأثیرگذار بر بیان آنها انجام شد. مواد و روشها: برای بررسی نحوه تنظیم بیان ژن و فاکتورهای مؤثر در تنظیم ژن مربوط به آنزیم سوپراکسید دیسموتاز با استفاده از روشهای بیوانفورماتیک، بررسی ناحیه پروموتوری در ژنهای MnSOD، Cu/Zn-SOD و FeSOD انجام شد. دلیل انتخاب این ژنها، اهمیت آنها در کنترل شرایط تنش و حذف رادیکاهای آزاد اکسیژن است. همچنین نحوه تنظیم بیان این ژنها در شرایط تنش بسیار حایز اهمیت است. برای بررسی ناحیه پروموتوری این ژنها، ابتدا با استفاده از سایت NCBI توالی مربوط به ژنهای رمزکننده این آنزیم در گیاه گندم دانلود شد. پس از دریافت توالی ژنهای مورد نظر، توالی مربوط به ژنهای MnSOD، Cu/Zn-SOD با هدف یافتن نسخههای مختلف ژن SOD در ژنوم گندم در مقابل توالی ژنومی این گیاه که تا زمان نگارش این مقاله در این سایت شناسایی و گزارش شده است، جستجو شد. هر یک از این توالیهای پروموتوری دریافت شده مورد بررسی قرار گرفته و عناصر تنظیمی موجود در آنها مشخص شد. پانزده ژن رمزکننده سوپراکسید دیسموتاز در کروموزمهای مختلف ژنومهای A و D گندم شناسایی شدند و سپس 1500 جفت نوکلئوتید از توالیهای بالادست به عنوان ناحیه پروموتوری جهت شناسایی عناصر تنظیمی مؤثر و معنیدار از لحاظ آماری بررسی شدند. توالیهای جدا شده به صورت تکتک و گروهی تجزیه و تحلیل شده و عناصر تنظیمی آنها مشخص گردید. بررسی تکی پروموتورها با استفاده از ابزار آنلاین در سایت PlantCare و بررسی گروهی نیز با استفاده از سایت RSAT انجام گرفت. یافتهها: نتایج نشان داد که عناصر تنظیمی متنوعی که در مسیرهای بیوشیمیایی مختلف دخالت دارند، میتوانند بر میزان بیان ژنهای سوپراکسید دیسموتاز در گندم تأثیرگذار باشند. از جمله عناصر تنظیمی که بوسیله آنالیز گروهی و تکی پروموتور شناسایی گردید، میتوان G-Box, I-box,MBS, TGA-element, A-box, ABRE ARE را نام برد. در این بررسی ژنهای رمزکننده سوپراکسید دیسموتاز اکثراً روی کروموزمهای مختلف ژنومهای A و D گندم شناسایی شدند. این، نشاندهنده این است که این ژنها احتمالاً از والدینی از گندم که دارای این دو ژنوم اصلی بودهاند، به گندم انتقال یافته است. نتیجهگیری: در نهایت تحلیلها نشان داد که عناصر تنظیمی مهم شناسایی شده در این مسیر میتواند شامل ABRE، ARE، CCAAT-box، G-Box، Skn-1_motif و circadian باشد که به ترتیب دارای نقش در مسیر پاسخ به آبسیزیک اسید، پاسخ به واکنشها غیر هوازی، مکان اتصال عناصر مربوط به ژنهای رمزکننده عامل رونویسی MYB، واکنش به شرایط نوری، مسیر بیانی آندوسپرم و مسیر تنظیم واکنشهای دورهای نور هستند. اکثر عناصر تنظیمی این ژنها به گونهای در پاسخ به واکنشهای نوری و همچنین تنشهای محیطی درگیر بوده و موجب حفاظت از گیاه در برابر آسیبهای ناشی از آن میگردند. | ||
کلیدواژهها | ||
پروموتور؛ SOD؛ تنش محیطی؛ عناصر تنظیمی؛ گندم | ||
مراجع | ||
Allen, R.D., 1995. Dissection of oxidative stress tolerance using transgenic plants. Plant physiology 107, 1049-1065. Alscher, R.G., Erturk, N., Heath, L.S., 2002. Role of superoxide dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants. Journal of experimental botany 53, 1331-1341. Kliebenstein, D.J., Monde, R.-A., Last, R.L., 1998. Superoxide dismutase in Arabidopsis: an eclectic enzyme family with disparate regulation and protein localization. Plant physiology 118, 637-650. Mao, H., Chen, M., Su, Y., Wu, N., Yuan, M., Yuan, S., Brestic, M., Zivcak, M., Zhang, H., Chen, Y., 2018. Comparison on Photosynthesis and Antioxidant Defense Systems in Wheat with Different Ploidy Levels and Octoploid Triticale. International journal of molecular sciences 19, 300-306. Nakashima, K., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K., 2014. The transcriptional regulatory network in the drought response and its crosstalk in abiotic stress responses including drought, cold, and heat. Frontiers in plant science 5, 170. Oberoi, H., Gupta, A., Kaur, S., Singh, I., 2014. Stage specific upregulation of antioxidant defence system in leaves for regulating drought tolerance in chickpea. Journal of Applied and Natural Science 6, 326-337. Riasat, M., Kiani, S., Saed-Mouchehsi, A., Pessarakli, M., 2019. Oxidant related biochemical traits are significant indices in triticale grain yield under drought stress condition. Journal of Plant Nutrition 42, 111-126. Saed-Moucheshi, A., Heidari, B., Zarei, M., Emam, Y., Pessarakli, M., 2013. Changes in antioxidant enzymes activity and physiological traits of wheat cultivars in response to arbuscular mycorrhizal symbiosis in different water regimes. Iran Agricultural Research 31, 35-50. Saed-Moucheshi, A., Pakniyat, H., Pirasteh-Anosheh, H., Azooz, M.M., 2014a. Role of ROS as signaling molecules in plants, In: Oxidative damage to plants. Elsevier, pp. 585-620. Saed-Moucheshi, A., Pessarakli, M., Mikhak, A., Ostovar, P., Ahamadi-Niaz, A., 2017. Investigative approaches associated with plausible chemical and biochemical markers for screening wheat genotypes under salinity stress. Journal of Plant Nutrition 40, 2768-2784. Saed-Moucheshi, A., Pessarakli, M., Mozafari, A.A., Sohrabi, F., Moradi, M., Marvasti, F.B., 2022. Screening barley varieties tolerant to drought stress based on tolerant indices. Journal of Plant Nutrition 45, 739-750. Saed-Moucheshi, A., Razi, H., Dadkhodaie, A., Ghodsi, M., Dastfal, M., 2019. Association of biochemical traits with grain yield in triticale genotypes under normal irrigation and drought stress conditions. Australian Journal of Crop Science 13, 272-281. Saed-Moucheshi, A., Shekoofa, A., Pessarakli, M., 2014b. Reactive oxygen species (ROS) generation and detoxifying in plants. Journal of Plant Nutrition 37, 1573-1585. Saed-Moucheshi, A., Sohrabi, F., Fasihfar, E., Baniasadi, F., Riasat, M., Mozafari, A.A., 2021. Superoxide dismutase (SOD) as a selection criterion for triticale grain yield under drought stress: a comprehensive study on genomics and expression profiling, bioinformatics, heritability, and phenotypic variability. BMC plant biology 21, 1-19. Shamloo-Dashtpagerdi, R., Razi, H., Aliakbari, M., Lindlöf, A., Ebrahimi, M., Ebrahimie, E., 2015. A novel pairwise comparison method for in silico discovery of statistically significant cis-regulatory elements in eukaryotic promoter regions: Application to Arabidopsis. Journal of Theoretical Biology 364, 364-376. Sheoran, S., Thakur, V., Narwal, S., Turan, R., Mamrutha, H., Singh, V., Tiwari, V., Sharma, I., 2018. Differential activity and expression profile of antioxidant enzymes and physiological changes in wheat (Triticum aestivum L.) under drought. Applied biochemistry biotechnology, Agronomy, Society 179, 1282-1298. Tabarzad, A., Ayoubi, B., Riasat, M., Saed-Moucheshi, A., Pessarakli, M., 2017. Perusing biochemical antioxidant enzymes as selection criteria under drought stress in wheat varieties. Journal of Plant Nutrition 40, 2413-2420. Tepperman, J.M., Dunsmuir, P., 1990. Transformed plants with elevated levels of chloroplastic SOD are not more resistant to superoxide toxicity. Plant molecular biology 14, 501-511. Vosough, A., Ghouchani, R., Saed-Moucheshi, A., 2015. Genotypic variation and heritability of antioxidant related traits in wheat landraces of Iran. Biological Forum 7, 43-47. Wang, Y., Mandal, A.K., Son, Y.-O., Pratheeshkumar, P., Wise, J.T., Wang, L., Zhang, Z., Shi, X., Chen, Z.J.T., pharmacology, a., 2018. Roles of ROS, Nrf2, and autophagy in cadmium-carcinogenesis and its prevention by sulforaphane. 353, 23-30. Zhao, Q., Zhou, L., Liu, J., Du, X., Huang, F., Pan, G., Cheng, F., 2018. Relationship of ROS accumulation and superoxide dismutase isozymes in developing anther with floret fertility of rice under heat stress. Plant Physiology Biochemistry 122, 90-101. Żur, I., Dubas, E., Krzewska, M., Janowiak, F., Hura, K., Pociecha, E., Bączek-Kwinta, R., Płażek, A., 2014. Antioxidant activity and ROS tolerance in triticale (× Triticosecale Wittm.) anthers affect the efficiency of microspore embryogenesis. Plant Cell, Tissue Organ Culture 119, 79-94. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 211 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 225 |