عنوان

ارزیابی ژنوتیپ‌های کلزا و تجزیه پروتئوم برگ دو ژنوتیپ متحمل و حساس تحت تنش شوری

‭۱۸۲۲۰پ‬

per

ارزیابی ژنوتیپ‌های کلزا و تجزیه پروتئوم برگ دو ژنوتیپ متحمل و حساس تحت تنش شوری

/نیما دولت‌آبادی

: کشاورزی

، ‮‭۱۳۹۶‬

، میرزائی

چاپی

دکتری

اصلاح‌نباتات گرایش ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک

‮‭۱۳۹۶/۰۶/۰۷‬

تبریز

به منظور ارزیابی واکنش ژنوتیپ‌صهای کلزا به شوری کلرید سدیم و بررسی الگوی پروتئوم برگ جهت شناسایی سازوکار مسیرهای مولکولی موثر در تحمل تنش شوری، آزمایشی گلخانه‌صای به روش کشت هیدروپونیک به صورت کرت‌صهای خرد شده بر پایه طرح بلوک‌صهای کامل تصادفی با سه تکرار در مرحلة رشد رویشی) گیاهچه‌صای (انجام گرفت .تیمار شوری از نوع کلرور سدیم در سه سطح صفر) شاهد(، ‮‭۱۵۰‬ و ‮‭۳۰۰‬ میلی مولار به عنوان فاکتور اصلی و ‮‭۱۶‬ ژنوتیپ کلزای بهاره به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شد .صفات مورد مطالعه شامل وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه، تعداد برگ در بوته، ارتفاع بوته، طول ریشه، حجم ریشه، محتوای آب نسبی برگ، نشت الکترولیتی، پرولین اندام هوایی، پرولین ریشه، میزان سدیم و پتاسیم اندام هوایی و ریشه، نسبت پتاسیم به سدیم اندام هوایی، نسبت پتاسیم به سدیم ریشه، میزان کلروفیل برگ و فلورسانس کلروفیل برگ بودند .تجزیه واریانس داده‌صها نشان داد که تمامی صفات به طور معنی داری تحت تاثیر شوری قرار گرفتند .همچنین در اکثر صفات مورد مطالعه به استثنای حجم ریشه، فلورسانس کلروفیل برگ، پرولین برگ و ریشه، پتاسیم برگ و ریشه، سدیم ریشه و نسبت سدیم به پتاسیم ریشه بین ژنوتیپ‌صها اختلاف معنی داری مشاهده گردید .مقایسه میانگین ژنوتیپ‌صها بر اساس داده‌صهای مطلق، نسبی و شاخص مقاومت ‮‭MSTI‬ انجام شد .رتبه‌صبندی ژنوتیپ‌ها به روش آروناچالام منجر به تعیین ‮‭Safi۷‬ به عنوان متحمل-ترین و ‮‭Option۵۰۰‬ به عنوان حساس‌صترین ژنوتیپ‌صها گردید .تجزیه پروتئوم بافت برگی ژنوتیپ‌صهای متحمل و حساس تحت شرایط عادی و تنش به روش الکتروفورز دو بعدی و رنگ آمیزی با آبی کوماسی صورت گرفت .مقایسه الگوی بیان پروتئوم بافت برگی دو ژنوتیپ ‮‭Safi۷‬ و ‮‭Option۵۰۰‬ به روش الکتروفورز دو بعدی منجر به شناسایی ‮‭۱۱۰‬ لکه‌صی پروتئینی تکرارصپذیر شد ‮‭۳۷‬ .لکه براساس شاخص) ‮‭IF‬ فاکتور القا(، دارای تغییرات بیان معنی‌دار در ژنوتیپ‌های متحمل و حساس بودند .در ژنوتیپ‮‭Safi۷‬ پنج لکه پروتئینی در سطح احتمال ‮‭۵‬ معنی‌دار گردید، که یک لکه افزایش بیان و چهار لکه کاهش بیان نشان داد .در ژنوتیپ حساس ‮‭Option۵۰۰‬ هفت لکه در سطح احتمال ‮‭۵‬ معنی‌دار شد که یک لکه افزایش بیان و شش لکه کاهش بیان نشان دادند .با استفاده از روش طیف سنجی‮‭MS/MS - LC‬لکه‌های پروتئینی دارای تغییرات بیان معنی‌دار مورد شناسایی قرار گرفتند .این پروتئین‌ها عمدتا در چرخه تولید انرژی و فتوسنتز نقش داشتند .از مهمترین پروتئین‌های مورد شناسایی می‌توان به فروکتوز بیس فسفات آلدولاز اشاره نمود، که آنزیم کلیدی در مسیر گلیکولیز قندها است و واکنش شکسته شدن‮‭D‬ - فروکتوز‮‭۱‬ و‮‭۶‬- بیس فسفات به دی هیدروکسی استون فسفات و‮‭D‬ - گلیسرآلدهید‮‭۳‬ - فسفات را کاتالیز کرده و نقش مهمی در تولید انرژی برعهده دارد .علاوه بر این، آلدولاز از آنجاییکه می‌تواند بطور مستقیم با‮‭ATPase -+ H‬تونوپلاست تعامل داشته باشد و فعالیت نقل و انتقالی آنرا فعال کند نقش مهمی در بسته‌بندی یون‌های موثر شوری در واکوئل برعهده دارد .این آنزیم به طور معنی‌داری در ژنوتیپ ‮‭Safi۷‬ تحت تنش افزایش بیان نشان داد .پروتئین فسفوریبولوکیناز که باعث تسریع فسفریلاسیون وابسته به‮‭ATP‬ ، ریبولوز ‮‭۵‬ فسفات به ریبولوز‮‭۱‬ و‮‭۵‬- بیس فسفات که یک مرحله مهم در مسیر پنتوز فسفات است، در فتوسنتز نقش دارد .از آنجاییکه این مسیر وابسته به گلوکز‮‭۶‬ - فسفات می‌باشد و با توجه به اینکه با بسته شدن روزنه‌ها در پاسخ به تنش اسمزی و کاهش دی اکسید کربن در دسترس و کاهش میزان بیان آنزیم روبیسکو تولید گلوکز با محدودیت روبرو است، کاهش فعالیت این آنزیم به عنوان یک راهکار موثر در مواجهه با تنش شوری می‌باشد .فعالیت متفاوت این آنزیم تحت تنش شوری یکی از دلایل اصلی پاسخ متفاوت این دو ژنوتیپ به تنش شوری تشخیص داده شد

In order to evaluate the response of rapeseed genotypes to sodium chloride salinity and identification of the molecular mechanisms of salinity tolerance a split plot experiment based on randomized complete block design with three replications was performed in seedling stage using a hydroponic system in greenhouse. Three levels of NaCl salinity treatment (0, 150 and 300 mM) and 16 spring rapeseed genotypes were considered as main and sub factors, respectively. The traits such as shoot dry weight, root dry weight, number of leaves, plant height, root length, valume of root, relative water content, electrolyte leakage, shoot proline, root proline, Na+ and K+ content of shoot and root, shoot K+/Na+ ratio, root K+/Na+ ratio, leaf chlorophyll content and chlorophyll fluorescence were measured or calculated. Analysis of variance revealed that all the studied traits were significantly affected by salinity. Mean comparison of genotypes were done by original data, relative data and stress tolerance index. By using Arunachalam method Safi7 and Option500 were identified as the most salt tolerant and susceptible genotypes, respectively. Leaf proteome analysis of tolerant and susceptible genotypes under control and salt stress (300 mM) was performed by using two-dimensional electrophoresis and commasi brilliant blue staining method. Out of 110 repeatable protein spots identified by two-dimensional electrophoresis (2-DE) gels, 37 spots showed significant expression changes based on induction factor (IF) in tolerant and susciptible genotypes. In Safi7 genotype 5 spots were significant statistically at 5 probability level, which 1 and 4 protein spots were up-and down-regulated, respectively. In option500 seven spots were recognized significantly at 5 probability level, in which 1 and 6 spots were up and down-regulated, respectively. Identified proteinswere further analysed by LC-MS/MS mass spectrometry. These proteins were mainly involved in energy production and photosynthesis. Among the proteins involved in energy production, fructose bisphosphate aldolase protein, is a key enzyme in the glycolysis pathway, catalyzes the cleavage of fructose 1,6-bisphosphate into glyceraldehyde 3-phosphate and dihydroxyacetone phosphate and plays an important role in energy production. In addition, the aldolase also could play an important role in salt ion vacuolar compartmentation since it can directly and physically interact with tonoplast H+-ATPase and activates its transport function. This enzyme was up-regulated in Safi7 significantly. Phosphoribulokinase (PRK), is involved in the pentose phosphate pathway where CO2 is assimilated by catalyzing an ATP-dependent phosphorylation of ribulose 5-phosphate to ribulose-1,5-bisphosphate. Since this pathway is depended on glucose 6-phosphate, by closing the stomata in response to osmotic stress, available carbon dioxide and the frequency of the RuBisCO were reduced extremely, as a result, production of glucose was limited. So decreased in the activity of this enzyme can be an effective solution to exposure to salt stress. The different activity of PRK under salt stress in Safi7 and option500 can be the main reasons of different response of these two genotypes to salinity stress

دولت‌آبادی، نیما

تورچی، محمود، استاد راهنما

ولیزاده، مصطفی، استاد مشاور

بنده حق، علی، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی