بخشی از مقاله
چکیده
تغییر در میزان بیان بسیاري از ژنهاي گیاهی بر واکنش گیاه به استرس هاي محیطی موثر است. ژن FRY1/RON1 از جمله ژنهاي واکنشگر به تنشهاي محیطی میباشد و به عنوان یک تنظیم کنندهي سیگنالینگ تنشهاي غیر زنده عمل میکند. ژن RON1 داراي دو فعالیت آنزیمی اینوزیتول پلی فسفات--1 فسفاتاز و5- 2-3 بی فسفات نوکلئوتیداز بوده و داراي فعالیت اختصاصی بر خصوصیات مرفولوژیکی ریشه میباشد. . ازجمله این ژنها RON1 است که داراي عملکرد ویژه اي برتشکیل ریشه جانبی است. RON1 توسعه ریشه جانبی را از طریق فعالیت بر آدنوزین 3 و 5 بیوفسفات - PAP - تنظیم میکند. اغلب جهشهاي موجود در این ژن مانند جهش fry1-1 درگیاه آرابیدوپسیس سبب تغییر واکنش گیاهان موتانت به تنش محیطی شده است. دراین پژوهش به منظور مطالعه تأثیر جهش ron1-1 در ژن RON1 در واکنش به ABA و تنش اسمزي القائی توسط مانیتول و NACl، برخی خصوصیات مورفولوژیکی ریشه بررسی شد. این صفات در ژنوتیپ موتانتron1-1 در واکنش به شرایط تنش در ژنوتیپ هاي موتانت و مادري داري تفاوت معنی داري بودند و با افزایش غلظتABA و اسمولیتها مقادیر صفات فوق در هر دو ژنوتیپ کاهش مییابد، در حالیکه که مقدار کاهش طول ریشه و تعداد ریشهجانبی در ژنوتیپ موتانت بسیار بیشتر از ژنوتیپ مادري میباشد. بنابراین جهش در ژنRON1 باعث تجمعPAP در سلولهاي گیاهان موتانت شده که این تجمع باعث کاهش عملکرد ژن شده و موجب کاهش تعداد ریشه جانبی ، طول ریشه در گیاهچه هاي موتانتron1-1 در شرایط نرمال و تنش شده است.
کلمات کلیدي: تنش اسمزي، مانیتول، ABA، NaCl، ژن FRY1
مقدمه
تنش به مفهوم تغییر شرایط مطلوب و بهینه رشد و مطابق با آن وقوع تغییرات فیزیولوژي گیاه است که در اثر تغییرات خارج از دامنه مطلوب عوامل محیطی ایجاد میشود . - 4 - از انواع تنش هاي غیر زنده می توان به خشکی، شوري، سرما و دماي بالا اشاره نمود . - 5 - گیاهان براي پاسخ به تنش خشکی از مکانیسمهاي متفاوتی استفاده می کنند. درمیان تنشهاي غیرزیستی، تنش اسمزي از جمله تنشهایی محسوب می شود که میتواند بوسیله خشکی، شوري و سرما ایجاد شود .این تنش یک تنش فراگیر محسوب می شود . - 10 - خشکی، شوري و سرما بیان بسیاري از ژنهاي گیاهی را تغییر میدهد . - 7 - ژن RON1/FRY1 در مسیر پاسخ به تنشهاي وابسته به ABA و غیر وابسته به ABA بعنوان یک تنظیمکننده منفی عمل میکند . - 9 - ژن FRY1/RON1 همچنین به عنوان یکی از عوامل تنظیم کنندهي سیگنالینگ تنشهاي غیر زنده عمل میکند . - 2 - این ژن شامل 7 اگزون بوده و در انتهاي بازوي کوچک کروموزوم شماره 5 آرابیدوپسیس قراردارد . - www.Tair.com - ژن RON1/FRY1 داراي دو فعالیت آنزیمی شامل اینوزیتول پلی فسفات--1 فسفاتاز و 5- 2-3 بی فسفات نوکلئوتیداز در سلول هاي گیاهی میباشد. فعالیت آنزیمی اینوزیتول پلی فسفات--1 فسفاتاز باعث تجزیهي مولکول اینوزیتول-1و4و5 تري فسفات - IP3 - میشود . - 2 - فعالیت 2-3و 5 بی فسفات نوکلئوتیداز کاتابولیسم -3′ - PAP پلی آدنوزین -5′ فسفات - را به AMP - آدنوزین منو فسفات - و Pi - فسفات - برعهده دارد . - 2 - محتوي IP3 در موتانت fry1 قبل از تیمار تنش بسیار بیشتر از ژنوتیپ مادري بود و سطح IP3 ممکن است منجر به بیان چندین ژن مسئول تنش محیطی، به محض درك شرایط تنش باشد . - 9 - موتانتهاي بسیاري در ژن FRY1 شناسایی شده است. از جمله این موتانتها میتوان به ron1-1 اشاره کرد. جهش ron1-1 در ژن RON1/FRY1 در مرز اگزون 5 و اینترون رخداده که در آن نوکلئوتید G به A تغییر یافته است. گیاهان موتانت ron1-1 داراي تفاوتهاي مورفولوژیکی قابل توجهی با ژنوتیپ مادري خود هستند که میتوان به طول گل آذین کوتاهتر، تعداد برگ روزت بیشتر، ایجاد گل آذینهاي ثانویه بیشتر و همچنین تاخیر درگلدهی اشاره کرد. از آنجائیکه فعالیت ژن RON1 در پاسخ به شرایط تنش محیطی مؤثر است. در این مطالعه تأثیر تغییر فعالیت ژن RON1 بر برخی خصوصیات مورفولوژیکی شامل طول ریشهاصلی و تعداد ریشهجانبی در ژنوتیپ موتانتron1-1 در واکنش به تنش اسمزي و شوري و هورمون گیاهی ABA در محیط in vitro انجامشد و با خصوصیات مشابه در گیاه مادري - Ler-0 - مقایسه شد.
مواد و روش
این آزمایش در سال 1393 در آزمایشگاه بیوتکنولوژي دانشکده علوم کشاورزي دانشگاه گیلان انجام شد. جهت استریل نمودن بذورمادري Ler-0 و موتانت ron1-1 از محلول هیپوکلریدسدیم %1 به مدت 10دقیقه استفاده شد، سپس در سه مرحله - هر مرحله به مدت 10 دقیقه - بذور با آب مقطر استریل شست و شو شدند و سپس به مدت - 72-48 - ساعت در دماي 4°C وشرایط تاریکی مطلق نگهداري شدند . - 2 - جهت انجام آزمون مانیتول SIGMA-ALDRICH - با وزن ملکولی 182/17 گرم بر مول - ابتدا بذور به مدت 4 روز در محیط کشت MS فاقد مانیتول کشت شدند، سپس در روز چهارم گیاهچه هاي هماندازه از هر ژنوتیپ انتخاب و در محیط کشت MS حاوي غلظتهاي مختلف مانیتول 0 - ، 100، 200، 400میلیمول - در سه تکرار کشت شدند و در روز چهاردهم 10 - روز بعد - خصوصیات مورفولوژیکی مورد نظر شامل طول ریشه تعداد ریشه جانبی اندازهگیري شد. جهت انجام آزمون ABA - ساخت شرکت SERVA با وزن ملکولی - 264/3 بذور هرکدام از ژنوتیپها در محیط غذایی MS حاوي غلظتهاي مختلف - 0 ، 0,5، 2 میکرومول - ABA در سه تکرار کشت وبه مدت 14روز در ژرمیناتور نگهداري شدند. و جهت انجام آزمون SIGMA-ALDRICH - NaCl با وزن ملکولی 58/44 گرم بر مول - بذور در محیط کشت MS حاوي غلظتهاي مختلف 0 - NaCl، 100، 200، 300میلیمول - در سه تکرار کشت و در روز چهاردهم خصوصیات مورفولوژیکی مورد نظر شامل طول ریشه و تعداد ریشه جانبی اندازهگیري شد. پتري هاي حاوي بذور در ژرمیناتور - Growth chamber ساخت کمپانیWEISS TECHNIK مدل - ZPR-2000 در دماي 22±1درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی %75 وشرایط نوري 16ساعت روشنایی و8 ساعت تاریکی قرار گرفتند. و خصوصیات مورفولوژیکی مورد نظر پس از عکسبرداري توسط نرم افزار IMAGE J1, 4, 3, 67 اندازهگیري شد. آزمایش فوق به صورت فاکتوریل که شامل فاکتورهاي تیمار تنش و ژنوتیپ میباشد بر پایه طرح پایه کاملاً تصادفی با 3 تکرار بررسی شد. در نهایت تجزیههاي آماري بااستفاده از نرم افزار SAS 9.1 انجام و از روش مقایسه میانگین LSD جهت مقایسه میانگین بهره گرفته شد و نمودارهاي مربوط با استفاده از نرمافزار EXCEL 2007 ترسیم شد.
نتایج
