تعداد نشریات | 23 |
تعداد شمارهها | 368 |
تعداد مقالات | 2,890 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,566,166 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,821,828 |
ارزیابی بیان ژنهای TaWRKY10 ، TaWRKY53،NAC2 و برخی صفات بیوشیمیایی و آنزیمی تحت تنش شوری در ارقام گندم نان | ||
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات | ||
مقاله 1، دوره 3، شماره 2، تیر 1403، صفحه 232-250 اصل مقاله (628.11 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22126/cbb.2024.10996.1078 | ||
نویسندگان | ||
حنیفه بهلکه1؛ سعید نواب پور* 2؛ مصطفی حمیدی3 | ||
1دانشجوی کارشناسی ارشد ژنتیک و به نژادی گیاهی ، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی دانشگاه منابع طبیعی و علوم کشاورزی گرگان، گرگان، گلستان، ایران. | ||
2استاد گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی دانشگاه منابع طبیعی و علوم کشاورزی گرگان، گرگان، گلستان، ایران. | ||
3دانشآموخته دکتری، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی دانشگاه منابع طبیعی و علوم کشاورزی گرگان، گرگان، گلستان، ایران. | ||
چکیده | ||
مقدمه: تنش شوری یکی از محدودکنندهترین عامل غیرزنده در تولید گندم است، برای غلبه بر این مشکل با شناخت نحوه پاسخ و عمل ژنها در تنش میتوان اطلاعات مفیدی برای اصلاح گیاهان بهمنظور تحمل تنشهای محیطی فراهم کرد. واکنش بیوشیمیایی و مولکولی گندم به تنش شوری بسیار متنوع است. با توجه به نقش مؤثرخانواده مهم عوامل رونویسیNAC و WRKY در تقابل با تنشها، در این پژوهش میزان بیان سه ژن مهم این خانوادهها شامل TaWRKY10 و TaWRKY53 وNAC2 و همچنین میزان محتوای کلروفیل، مالوندیآلدئید، آنزیمهای کاتالاز و پلیفنل اکسیداز در ارقام گندم نان (کلاته، بهاران و گنبد) مورد ارزیابی قرار گرفتند. مواد و روشها: آزمایش بهصورت کرتهای خرد شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار در شرایط گلخانه انجام شد. عامل اصلی، تیمار شوری (شاهد، 9 و 12 دسیزیمنس) با اعمال آب آبیاری پس از جوانه زنی و استقرار گیاهان اعمال شد. عامل فرعی سه رقم گندم (کلاته، گنبد و بهاران ) بود. نمونهبردای جهت ارزیابی بیان ژن و صفات بیوشیمیایی انجام شد. جهت بررسی بیان ژنها تکنیک Real Time PCR مورد استفاده قرار گرفت. یافتهها: در هر سه رقم با افزایش میزان شوری از میزان محتوای کلروفیل کاسته شد، بیشترین میزان کلروفیل a و b به ترتیب با (5/14 و 2/18میلیگرم بر گرم وزن تر) در تیمار شاهد رقم کلاته مشاهده گردید. در هر سه رقم با افزایش میزان شوری نسبت به شاهد میزان آنزیمهای کاتالاز و پلیفنلاکسیداز و همچنین بیان ژنهای مورد بررسی (TaWRKY10 ، TaWRKY53 وNAC2) افزایش یافت. بیشترین میزان آنزیمها در تیمار شوری 12 دسیزیمنس شوری رقم کلاته مشاهده شد. بیشترین میزان مالون دیآلدئید 31 میکرومول بر گرم وزن تر در رقم بهاران تحت تنش شوری 12 دسیزیمنس مشاهده شد که تخریب بیشتر غشای سلولی این رقم را نشان میدهد. بر اساس نتایج حاصل از رقم کلاته با این پژوهش متحمل بودن بیشتر رقم کلاته به تنش شوری نسبت به دو رقم بهاران و گنبد را تأیید کرد. نتیجهگیری: در بهبود و اصلاح گیاهان در مقاومت به شوری فاکتورهای رونویسی نقش مهمی دارند. نتایج این تحقیق در راستای تأیید نقش فاکتورهای رونویسی در مقاومت به شوری مورد توجه است و در ایجاد و معرفی ارقام گندم متحمل میتواند به کار گرفته شود. | ||
کلیدواژهها | ||
بیان ژن؛ کاتالاز؛ کلروفیل؛ گندم نان؛ شوری | ||
مراجع | ||
Abdelaziz, M., Xuan, T., Mekawy, A., Wang, H., & Khanh, T. 2018. Relationship of Salinity Tolerance to Na+ Exclusion, Proline Accumulation, and Antioxidant Enzyme Activity in Rice Seedlings. Agriculture, 8(11), 166. https://doi. org/10.3390/agriculture8110166. Al-Tawaha A.R., Samarah, N., & Ranga, A.D. 2021. Soil Salinity and Climate Change. In: Sustainable soil and land management and climate change. CRC Press, UK, 83-93. https://doi. 10.1201/9781003108894. Amini, A., Amirnia, R., & Gazvini, H. 2016. Evaluation of the relationship between physiological and agronomic traits related to salinity tolerance in bread Wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Iranian Journal of Crop Sciences, 17(4): 329-348. [In Persian]. Ashwini, N., Sajeevan, R. S., Udayakumar, M., & Nataraja, K. N. 2016. Identification and characterization of OsWRKY72 variant in indica genotypes. Rice Science, 23(6), 297-305. https://doi. 10.1016/j.rsci.2016.07.002. Askari Kolestani, A., R., Ramadanpour, S., S., Barzoui, A., Sultanlou, H. & Nawabpour, S. 2016. Study of biochemical and molecular changes of salt tolerance in bread wheat lines (Triticum aestivum L.) irradiated with gamma rays. PhD thesis, Gorgan University of Agriculture and Natural Resources.(petion). Apel, K., & Hirt, H. 2004. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. Plant Biology, 55:373-399. https://doi. 10.1146/annual.arplant.55.031903.141701. Baillo, E. H., Hanif, M. S., Guo, Y., Zhang, Z., Xu, P., & Algam, S. A. 2020. Genome-wide Identification of WRKY transcription factor family members in sorghum (Sorghum bicolor (L.) moench). PloS one, 15(8), e0236651. https://doi.10.1371. Bandeoglu, E., F. Eyidogan, M. Yucel. & H.A. Oktem. 2004. Antioxidant response of shoots and roots of lentil to NaCl Salinity stress. Plant Growth Regulation. 42:69-77. https://doi.10.1023/B:GROW.0000014891.35427.7b Bartles, D., & Sunkar., R. 2015. Drought and salt tolerance in plants. Plant Science, 24: 23-58. https://doi.10.1080/07352680590910410. Chen, L., Song,Y., Li, S., Zhang, L., Zou,C. & Yu., D.. 2012. The role of WRKY transcription factors in plant abiotic stresses. Biochimica Biophysica Acta (BBA) -Gene Regulatory Mechanisms, 18: 120 -128. https://doi.10.1016/j.bbagrm.2011.09.002. Ghasemi Mosremi, A., Selouki, M., Golkari,S., Mahdinejad, N., Fakheri, B.A., Ghalaji, M. H., & Jabari, M. 2022. Comparison of photosystem II performance in native Iranian wheat genotypes using chlorophyll fluorescence parameters under salinity stress, production, and Plant Genetics, (1)3 67-84. (in Persian). https://doi.10.34785/J020.2022.154 Gholizadeh, D., Amini, A., & Akbarpour, O. A. 2016. Investigating the genetic diversity of Iranian bread wheat germplasms in terms of tolerance to salt stress. Agricultural Plant Breeding Journal, 10(26), 173-184. (In Persian). https://doi.10.29252/jcb.10.26.173. Gonzalez, E.M., Ancos, B., & Cano, M.P. 1999. Partial characterization of polyphenol oxidase activity in raspberry fruits. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47: 4068 -4072. https://doi.10.1021/jf000169w. Gunes, A., Inal, A., Alpuslan, M., Fraslan, F., Guneri, E., & Cicek., N. 2007. Salicylic acid induced changes in some physiological parameters symptomatic for oxidative stress and mineral nutrition in maize grown under salinity. Journal of Plant Physiology, 164: 728-736. https://doi.10.1016/j.jplph.2005.12.009. Guo, Z., Ou, W., Lu, S., & Zhong, Q. 2006. Differential responses of antioxidative system to chilling and drought in four rice cultivars differing in sensitivity. Plant Physiology and Biochemistry, 44(11): 828–836. . https://doi.10.1016/j.plaphy.2006.10.024. Hagege, D., Nouvelot, A., Boucard, J. & Gaspar, T. 1990. Malondialdehyde titration with thiobarbiturate in plant extracts: avoidance of pigment interference. Phytochem Anal, 1: 86-89. https://doi.org/10.24200/nst.2019.236. Han, D., , Du, M., Zhou, Z., Wang, S., Li, T., Han, J., Xu, T., & Yang ,G . 2022. Overexpression of a Malus baccata NAC Transcription Factor Gene MbNAC25 Increases Cold and Salinity Tolerance in Arabidopsis. Int J Mol Sci, 21(4), 1198. https://doi. 10.3390/ijms21041198. Hnilickova, H., Kraus, K., Vachova, P., & Hnilicka, F. 2021. Salinity stress affects photosynthesis, malondialdehyde formation, and proline content in Portulaca oleracea L. Plants (Basel), 10, 845. 10.3390/plants10050845. Huang, Q., Y. Wang, B. Li, J. Chang, M. Chen, K. Li, G.Yang, & G. He. 2015. TaNAC29, a NAC transcription factor from wheat, enhances salt and drought tolerance in transgenic Arabidopsis, BMC Plant Biology, 15: 268. https://doi.10.1186/s12870-015-0644-9 Ishihama, N. Yoshioka, H. 2012. Post-translational regulation of WRKY transcription factors in plant immunity. Plant Biology,15: 431-437. https://doi. 10.1016/j.pbi.2012.02.003 Jia, S., Lv, J., Jiang, S., Liang ,T., Liu, C., & Jing, Z. 2015. Response of wheat ear photosynthesis and photosynthate carbon distribution to water deficit. Photosynthetica, 53(1): 95-109. https://doi. 10.1007/s11099-015-0087-4. Kamyab, S., Alami -Saeid, Kh., Eslahi, M.R., & Moradi, M. 2022. Key Genes Involved in Wheat Response to Salinity Stress and Mapping their Gene Network. Journal of Crop Breeding, 14(43),201-207. https://doi.10.52547/jcb.14.43.201 Khanzadeh, P. 2017. Effects of seed inoculation by cycocel and biofertilizers on grain filling period in various levels of soil salinity. MSc thesis, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran (In Persian). Kiani, D., Soltanloo, H., Ramezanpour, S.S., Qumi, A.A.N., Yamchi, A., Nezhad, K.Z. & Tavakol, E. 2017. A barley mutant with improved salt tolerance through ion homeostasis and ROS scavenging under salt stress. Acta physiologiae plantarum, 39(3), p.90. doi:10.1007/s11738-017-2359-z. Liu, E.K., Mei, X.R., Yan, C.R., Gong, D.Z., & Zhang, Y.Q. 2016. Effects of water stress on photosynthetic characteristics, dry matter translocation, and WUE in two winter wheat genotypes. Agricultural Water Management, 167: 75-85. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.12.026 Miao, Y. Zentgraf, U. 2010. A HECT E3 ubiquitin ligase negatively regulates Arabidopsis leaf senescence through degradation of the transcription factor WRKY53. Plant Journal, 63(2):179-188. https://doi. 10.1111/j.1365-313X.2010.04233.x Moharramnejad, S. & Valizadeh, M. 2015. Variation of pigment content and antioxidant enzyme activities in pinto bean (Phaseolus vulgaris L.) seedlings under salt stress. Journal of Crop Ecophysiology 9: 153 -166 (In Persian). Moloudi, F., Navabpour, S., Soltanloo, H., Ramezanpour, S.S., & Sadeghipour, H.(2013). Catalase and metallothionein gene expression analysis in wheat cultivars under drought stress conditions. Journal of Plant Molecular Breeding. 1(2), 58-64. https://doi. 10.22058/JPMB.2013.3262. Moore, J.W., Loake G.J., & Spoel, S.H. 2011 .Transcription dynamics in plant immunity. Plant Cell, 23: 2809-2820. https://doi. 10.1105/tpc.111.087346. Munns, R., James, R. A., Gilliham, M., Flowers, T. J., & Colmer, T. D. 2016. Tissue tolerance: an essential but elusive trait for salt-tolerant crops. Functional Plant Biology, 43(12), 1103-1113. https://doi.org/10.1071/FP16187. Nabiollahi, K., Taghizadeh -Mehrjardi, R., Kerry, R. & Moradian, S. 2017. Assessment of soil quality indices for salt - affected agricultural land in Kurdistan Province, Iran. Ecological Indicators, 83: 482 -494. (In Persian). Nakashima, K., Takasaki, H., Mizoi, J., Shinozaki, K. & Yamaguchi-shinozaki, K. 2012. NAC transcription factors in plant abiotic stress responses. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, Vol. 26, No.1, 2018. https://doi. 10.1016/j.bbagrm.2011.10.005. Price, R. M., Budzyński, M. A., Shen, J., Mitchell, J. E., Kwan, J. Z., & Teves, S. S. 2023. Heat shock transcription factors demonstrate a distinct mode of interaction with mitotic chromosomes. Nucleic acids research, 51(10), 5040-5055. https://doi.org/10.1093/nar/gkad304. Porra, R.J., Thompson , W.A., & Kriedmann, P.E. 1989. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: vertification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy. Biochem. Biophys. Acta, 975:384-394. https://doi.org/10.1016/S0005-2728(89)80347-0. Rahaie, M., Gomarian, M., Alizadeh, H., Malboobi, M.A. & Naghavi, M.R. 2011. The expression analysis of transcription factors under long term salt stress in tolerant and susceptible wheat (Triticum aestivum L.) genotypes using Reverse Northern Blot. Iranian Journal of Crop Science, 3(51): 580-595. (in Persian). Reynolds, M.P., A. Mujeeb‐Kazi, & M. Sawkins. 2005. Prospects for utilising plant‐adaptive mechanisms to improve wheat and other crops in drought‐and salinity‐prone environments. Annals of Applied Biology,146(2): 239-259. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2005.040058.x Rushton, P. J., Somssich, I.E., Ringler, P. & Shen, Q.J. 2010. WRKY transcription factors. Trends in Plant Science, 15: 247 -258. https://doi. 10.4161/psb.27700 Safdar, H., Amin, A., Shafiq, Y., Ali, A., Yasin, R., Shoukat, A., & Sarwar, M.I. 2019. A review: Impact of salinity on plant growth. Nat. Sci, 17(1): 34-40. https://doi.10.7537/marsnsj170119.06. Sharma, P., Jha, A.B., Dubey, R.S., & Pessarakli, M. 2012. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanism in plants under stressful conditions. J. Bot. https://doi.org/10.1155/2012/217037. Sreenivasulu, N., Grimm, B., Wobns, U., & Weschke, W. 2000. DifferentialDifferential response of antioxidant compounds to salinity stress in salt-tolerant and salt-sensitive seedling of foxtail millet. Physiology Plantarum, 109: 435-442. https://doi.10.1034/j.1399-3054.2000.100410.x Sun, Y., & Yu, D. 2015. Activated expression of AtWRKY53 negatively regulates drought tolerance by mediating stomatal movement. Plant Cell Reports, 34: 1295-1306. https://doi.10.1007/s00299-015-1787-8 Torabi, A. & Farzami Sepehr, M. 2015. The effect of salt pretreated Glomus fasciculationfasciculation salinity tolerance induction of barley plants. Iranian Journal of Plant Physiology, 5: 1323 -1331. (in Persian). Wang, C. Deng, P., Chen, L. Wang, X. Ma, H. Hu, W. Yao, N. Feng, Y. Chai, R. Yang, G. & He, G. 2013. A Wheat WRKY Transcription Factor TaWRKY10 Confers Tolerance to Multiple Abiotic Stresses in Transgenic Tobacco, PLoS ONE. 8(6):1356-1371.https://doi.10.1371/journal.pone.0065120 Wei, L., Wang, L., Yang, Y., Wang, P., Guo, T. & Kang ,G. 2015. Abscisic acid enhances tolerance of wheat seedlings to drought and regulates transcript levels of genes encoding ascorbate-glutathione biosynthesis, Frontiers in Plant Science. 6(20):1-11. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00458 You, J. & Z. Chan. 2015. Protein kinases and ROS regulation during abiotic stress response in crop plant. Plant Science, 176(5): 669-677. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.01092 Zheng, X., Chen, B., Lu, G., & Han, B. 2009. Overexpression of a NAC transcription factor enhances rice drought and salt tolerance. Biochemical and Biophysical Research Communications, 379(4), 985-989. https://doi.10.1016/j.bbrc.2008.12.163 Zhong, L., Xu, Y. & Wang, J. 2009. DNA-methylation changes induced by salt stress in wheat Triticum aestivum. African Journal of Biotechnology,8(22): 6201-6207. https://doi. 10.5897/AJB09.1058 Zhou, Q.Y. Tian, A. G. Zou, H. F, Xie, Z. M. Lei, G. Huang, J. Wang, C. M. Wang, H. W Zhang, J. S. & Chen, S. Y. 2008. Soybean WRKY-type transcription factor genes, GmWRKY13, GmWRKY21, and GmWRKY54, confer differential tolerance to abiotic stresses in transgenic Arabidopsis plants. Plant Biotechnology Journal, 6(5):486- 503. https://doi. 10.1111/j.1467-7652.2008.00336.x | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 73 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 55 |