بخشی از مقاله
چکیده
شوری یکی از مشکلات مهم در اراضی کشاورزی دنیا می باشد، به طوریکه سالانه میلیون ها تن نمک از طریق آبیاری وارد خاک های زراعی می شود. گندم اولین و مهم ترین گیاه زراعی دنیا است که غذای اصلی بیش از یک سوم مردم جهان را تأمین می کند .روش های نوین ژنتیکی هم چون توالی یابی امکان ارزیابی دقیق و سریع مواد ژنتیکی در سطح DNA و RNA را فراهم نموده است.
ژن های HKT گروه مهمی از ژن ها در انتقال یون های سدیم و پتاسیم می باشند، بنابراین به منظور شناسایی تنوع آللی ژن HKT از گونه های زراعی گندم نان استفاده شد. لذا این پژوهش در سال 1395 -96 در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان مورد بررسی و اجرا قرار گرفت. بذور 25 رقم گندم نان در گلدان های پلاستیکی کشت شدند و در مرحله -2 3 برگی DNA به روش دلاپورتا استخراج گردید.
PCR با یک جفت آغازگر اختصاصی تکثیر و محصولات PCR مورد هضم آنزیمی، آنزیم برشی Sac I قرار گرفتند. درخت فیلوژنتیکی که بر اساس توالی DNA با روش UPGMA با کمک نرم افزار NTSYS ترسیم شد، نتایج نشان داد بیشترین تشابه بین لاین20 و قدس و بین ارقام کویر و خارچیا و کمترین تشابه بین ارقام بولانی و هامون و بین ارقام قدس و پیشتاز می باشد و بر این اساس 25 رقم گندم نان در چهار گروه قرار گرفتند.
.1 مقدمه
شوری خاک عامل اصلی محدودکننده کشاورزی، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک است .[2] به طوری که سالانه میلیون ها تن نمک از طریق آب آبیاری وارد خاک های زراعی می شود .[1] براساس برآوردها، در حدود 400-900 میلیون هکتار از اراضی دنیا با مشکل شوری مواجه هستند [3]، و میزان اراضی شور در ایران 25 میلیون هکتار است که به دلیل مدیریت ضعیف آبیاری، این سطح رو به افزایش است
پژوهش ها نشان داده است که تنش های غیرزنده از جمله تنش شوری عملکرد گیاهان زراعی را 50 درصد و در گندم تا 80 درصد کاهش می دهند .[5] تنش شوری در مراحل مختلف رشد روی بخش های مختلف گیاه تأثیرات نامطلوبی دارد به طوری که باعث کاهش کیفیت و کمیت دانه گیاهان زراعی [6]، کاهش تولید ماده خشک، سطح برگ و نسبت ساقه به ریشه [7] می گردد. همچنین، تنش شوری شاخص سطح برگ، تولید پنجه، ارتفاع بوته، رشد سنبله و عملکرد گندم نان را کاهش می دهد .شوری، به دلیل کاهش پتانسیل اسمزی در محیط ریشه و تأثیر بر تعادل آبی گیاه و کاهش فشار آماس، در مراحل مختلف رشدی گندم اثرات مخربی دارد .
تحمل گیاهان به شوری شامل واکنش های پیچیده و هماهنگ در سطوح سلولی، سوخت وسازی و حتی کل گیاه است که در گونه های مختلف گیاهی متفاوت است. خانواده - HKT ناقل پتاسیم با کارایی بالا - گروه مهمی از ژن های درگیر در انتقال یون های سدیم و پتاسیم می باشند .[9] ژن HKT در پوست ریشه هر دو یون سدیم و پتاسیم را از محیط ریشه و ساقه وارد سلول های پارانشیمی می کند، این ژن همچنین در آوند چوبی یون سدیم را به سلول های پارانشیمی انتقال می دهد.[10] ژن های HKT در دو گروه "یک و دو" بر اساس اولین حلقه اسید آمینه قرار می گیرند که گروه اول با داشتن اسید آمینه سرین در انتقال یون های سدیم و گروه دوم با اسید آمینه گلیسین به احتمال بیشتر در انتقال یون های پتاسیم نقش دارند
ژن HKT در اندام های هوایی گیاه در بازیافت سدیم از آوند چوبی و انتقال آن به شیره آوند آبکش برای انتقال آن به ریشه و خروج آن از گیاه نقش ایفا می کند[11] .هوانگ و همکاران - 2008 - نقشه ژنتیکی ژن های HKT در گندم، برنج و جو را در تحمل به یون سدیم مقایسه کردند و به این نتیجه رسیدند که ژن های HKT نقش بالقوه ای در انتقال سدیم در گیاهانی مانند برنج، گندم و جو دارند.
هوری و همکاران - 2008 - پژوهشی را عنوان عملکرد حامل HKT در انتقال سدیم در ریشه ها و محافظت برگ ها از تنش شوری انجام دادند و نتیجه گرفتند که، حامل های HKT در تعادل یون سدیم، مقاومت به شوری و رشد تحت شرایط کمبود یون پتاسیم نقش اساسی ایفا می کنند.[13] با توجه به این که ایران دارای گونه های مختلف گندم وحشی و زراعی بوده و تنوع ژنتیکی بسیار بالایی را نشان می دهد. بنابراین هدف از این مطالعه شناسایی روابط فیلوژنتیکی و بررسی تنوع آللی ژن HKT8-B2 در گندم های نان بوده تا از این نتایج بتوان در برنامه های آینده اصلاح برای تحمل به شوری در گندم نان استفاده نمود.
.2 مواد و روشها
این پژوهش در زمستان 1395 درآزمایشگاه تحقیقاتی پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی شروع شد. در این پژوهش از بذرهای 25 ژنوتیپ گندم نان - - Triticom aestivum استفاده شد
در مرحله نخست بذور ضد عفونی شده و در گلدان های کوچک کشت شده و بعد از دو هفته از برگ های جوان نمونه های DNA ژنومی به روش دلاپورتا استخراج گردید. کیفیت و کمیت DNA ژنومی روی ژل آگارز بررسی و تأیید شد. یک جفت آغازگر اختصاصی با توالی زیر:
از روی توالی ژن HKT8-B2 گندم نان موجود در پایگاه اطلاعاتی NCBI با کد دسترسی DQ646341.1، به وسیله نرم افزار OLigo برای تکثیر بخشی از ژن HKT8-B2 طراحی شد. حجم نهایی هر واکنش 11/5 PCR میکرو لیتر - - µL بود که شامل Master mix به میزان 4/5 میکرولیتر، آغازگرهای رفت و برگشت از هر کدام به میزان 0/5 میکرو لیتر، آب دو بار تقطیر به میزان 5 میکرولیتر و یک میکرولیتر DNA ژنومی بود.
واکنش PCR با یک مرحله واسرشت سازی اولیه در دمای 95 درجه سانتی گراد به مدت 5 دقیقه آغاز شد و پس از آن 35 چرخه تکثیری شامل سه مرحله متوالی 94 درجه سانتی گراد به مدت 1 دقیقه، 65 درجه به مدت 1 دقیقه و 72 درجه به مدت 2 دقیقه انجام شد که در ادامه، یک مرحله تکثیر نهایی در دمای 72 درجه به مدت 5 دقیقه در نظر گرفته شد. برای اطمینان از اندازه قطعه مورد نظر، محصولات PCR روی ژل آگارز 1 درصد برده شدند. سپس توالی محصولات PCR مورد هضم آنزیمی، آنزیم محدودگر Sac I قرار گرفته، و مواد لازم برای انجام واکنش هضم آنزیمی در جدول - 2 - آورده شده است.
جدول - : - 1 اسامی ارقام گندم مورد بررسی
