۲۱۰۶۶پ
per
تجزیه پروتئوم و ارزیابی ژنوتیپ های چغندرقند در شرایط تنش شوری
Proteome analysis and evaluation of sugar beet genotypes under salinity stress conditions
/مهدی تقی‌زادگان
: کشاورزی
، ۱۳۹۷
، میرزائی
۱۷۴ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
اصلاح نباتات گرایش ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
۱۳۹۷/۱۱/۱۴
تبریز
به منظور ارزیابی واکنش ژنوتیپ‌صهای چغندرقند به شوری کلرید سدیم و بررسی الگوی پروتئوم برگ برای شناسایی سازوکار مسیرهای مولکولی موثر در تحمل تنش شوری، آزمایش‌صهای گلخانه‌صای به صورت طرح کرت‌صهای خرد شده بر مبنای طرح بلوک‌صهای کامل تصادفی با سه تکرار و مزرعه‌ای در دو مکان بر مبنای بلوک‌های کامل تصادفی انجام گرفت .در آزمایش گلخانه‌ای تیمار شوری از نوع کلرور سدیم در دو سطح صفر) شاهد (و ۱۶ دسی‌صزیمنس به عنوان فاکتور اصلی و ۴۴ ژنوتیپ چغندرقند به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند .صفات مورد مطالعه شامل وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه، تعداد برگ در بوته، طول ریشه، وزن تر ریشه، محتوای آب نسبی برگ، نشت الکترولیتی، پرولین اندام هوایی، میزان سدیم و پتاسیم اندام هوایی، نسبت پتاسیم به سدیم اندام هوایی، میزان مالون‌صدی‌صآلدهید و پراکسیدصهیدروژن بودند .در تجزیه واریانس داده‌های گلخانه‌صای اثر سطوح شوری، ژنوتیپ و اثر متقابل شوری ژنوتیپ برای اکثر صفات معنی‌صدار شد .در آزمایش مزرعه‌ای صفات عملکرد ریشه، عیار قند، عملکرد شکر، عملکرد شکر سفید، میزان سدیم برگ، میزان پتاسیم برگ، نسبت پتاسیم به سدیم، درصد قند ملاس، محتوای آب نسبی برگ، محتوای آب از دست رفته برگ و سطح برگ اندازه‌صگیری شدند .در تجزیه واریانس داده‌صهای مزرعه‌صای اختلاف بین دو مکان که از نظر سطح شوری متفاوت بودند، برای کلیه صفات معنی‌صدار شد و در مورد ژنوتیپ و اثر متقابل شوری ژنوتیپ، F معنی‌صدار برای اکثر صفات به دست آمد .مقایسه میانگین ژنوتیپ‌صها بر اساس داده‌های مطلق، نسبی و شاخص مقاومت STI انجام شد .رتبه‌صبندی ژنوتیپ‌ها به روش آروناچالام منجر به تعیین ۳ به‌صعنوان متحمل‌صترین و ۶ به‌عنوان حساس‌صترین ژنوتیپ‌صها شد .ژنوتیپ‌صها با توجه به نتیجه تجزیه خوشه‌ای، به سه گروه تقسیم شدند .ژنوتیپ ۳ در گروه اول و ۶ در گروه سوم قرار گرفتند .این نتایج تائید کننده رتبه‌بندی بر مبنای آروناچالام بود .افزون بر بررسی‌های فوق، از راهکار پروتئومیک نیز برای بررسی تغییرات مولکولی ایجاد شده در اثر این تنش در سطح پروتئین‌های برگ استفاده شد .به این منظور 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 ۳ و ۶ به روش الکتروفورز دو بعدی منجر به شناسایی به‌صترتیب ۱۰۰ و ۸۷ لکه‌صی پروتئینی تکرارصپذیر شد .از این میان ۴۳ لکه در ژنوتیپ ۳ و ۳۱ لکه در ژنوتیپ ۶ براساس آزمونt ، دارای تغییرات بیان معنی‌دار بودند .تغییرات بیان ۹ لکه پروتئینی در ژنوتیپ متحمل و ۸ لکه از ژنوتیپ حساس براساس فاکتور القا مورد بررسی قرار گرفت .لکه‌های پروتئینی دارای تغییرات بیان معنی‌دار با استفاده از روش MALDI TOF/TOF MS طیف سنجی شده مورد شناسایی قرار گرفتند .پروتئین‌های شناسایی شده در چهار گروه متابولیسم و تولید انرژی، فتوسنتز، دفاع و سم‌زدایی، تا شدگی و تخریب پروتئین نقش داشتند .از مهمترین پروتئین‌های مورد شناسایی می‌توان ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase activase کلروپلاستی را نام برد که در رقم متحمل افزایش و در رقم حساس کاهش بیان داشتند .پروتئین‌صهای تولید انرژی ATP synthase beta subunit, chloroplastic و malat dehydrogenase [NADP] ۱, chloroplastic در رقم متحمل افزایش بیان داشتند که وظیفه تامین انرژی گیاه در شرایط تنش‌زا را به عهده داشتند .به نظر می‌رسد افزایش بیان پروتئین‌صهای سم‌صزدایی گونه-های فعال اکسیژنperoxidase ۱ - CatalaseوCatalase - ۲در رقم متحمل دلیلی بر تحمل آن در شرایط تنش‌زا است .در عین حال Peroxiredoxin از این گروه در رقم حساس کاهش یافت که حساس بودن آن را توجیه می‌صکند .فعالیت متفاوت این آنزیم تحت تنش شوری می‌تواند یکی از دلایل اصلی پاسخ متفاوت این دو ژنوتیپ به تنش شوری تشخیص باشد
genotype, F ratio was significant for most traits. Genotypes were compared based on absolute, relative data and stress tolerance index. Ranking of genotypes by Arunachalam method led to the determination of 3 as the most tolerant and 6 as the most sensitive genotypes. According to cluster analysis, genotypes were divided into three groups. Genotype 3 was in the first group and 6 was in the third group. These results confirmed the ranking based on Arunachalam method. In addition to the above studies, a proteomic analysis was carried out to express the genes responsible for salinity stress and molecular changes caused by this stress. For this purpose, the analyses of leaf tissue proteins were carried out for tolerant and susceptible genotypes under normal and stress conditions by two-dimensional electrophoresis and Coomassie brilliant blue staining. Comparison of the expression pattern of leaf tissue proteins in 3 and 6 genotypes led to the identification of 100 and 87 repetitive protein spots, respectively. Among them, 43 spots in 3 and 31 spots in the 6 showed significant change in expression according to t-test. The change in the expression of 9 protein spots in the tolerant genotype and 8 spots in the susceptible genotype were investigated based on induction factor. MALDI TOF / TOF MS method was used for spectrophotometry and the protein spots with significant changes in expression were identified. These proteins play a role in the metabolism of energy production, photosynthesis, ROS inhibition or detoxification, and in folding and degradation of proteins. Among the most prominent proteins identified, Ribulosebisphosphate carboxylase/oxygenaseactivase, chloroplastic showed an increase of expression in the tolerant cultivar and a reduction of expression in the sensitive cultivar. Energy producing proteins, ATP synthase beta subunit, chloroplastic, and malat dehydrogenase [NADP] 1, chloroplastic, increased in the tolerant cultivar and were responsible for supplying plant energy under stress conditions. Increasing the expression of detoxification proteins of catalase-peroxidase 1 and catalase-2 in the tolerant cultivar may be is a reason for its resistance to saline stress. On the other hand, peroxiredoxin reduced in the sensitive cultivar which justifies its sensitivity. Different activity of this enzyme under salt stress could be one of the main reasons for the different responses of these two genotypes to salinity stress genotype were significant for most traits. The studied traits in the field experiment included root yield, sugar content, white sugar yield, sugar yield, sodium and potassium of shoot, potassium/sodium ratio in shoot, relative water content of leaf, relative water loss of leaf, leaf area, percentage of sugar in molasse. Analysis of variance of field data showed that differences between two locations, which differed in terms of salinity, were significant for all traits. For genotypes and interaction of salinity In order to evaluate the response of sugar beet genotypes to salinity of sodium chloride and investigate the pattern of leaf proteome to identify the mechanism of effective molecular pathways in tolerance to salinity stress, greenhouse and field experiments were conducted. The experiment in the greenhouse was arranged as a split plot design based on randomized complete blocks with three replications and field experiment was carried out in two locations based on randomized complete blocks at vegetative growth stage. In the greenhouse experiment two levels of sodium chloride salinity, zero (control) and 16 ds were included in main plots and 44 sugar beet genotypes as sub-plots. The studied traits iwere shoot and root dry weight, leaf number per plant, root length, leaf area, root volume, relative water content of leaf, relative water loss of leaf, electrolyte leakage, shoot proline content in shoot, sodium and potassium content in shoot, potassium/sodium ratio in shoot and the levels of malondialdehyde and hydrogen peroxide. In the analysis of variance of the greenhouse data, the effects of salinity levels, genotype and interaction of salinity
Proteome analysis and evaluation of sugar beet genotypes under salinity stress conditions
تقی‌زادگان، مهدی
Taghizadegan, Mehdi
تورچی، محمود، استاد راهنما
مقدم واحد، محمد، استاد راهنما
خیامیم، سمر، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
