۲۳۷۵۴پ
per
شناسایی پروتئین‌های موثر در تحمل به خشکی ریشه چغندرقند به روش پروتئومیک
Identification of Proteins Affecting Drought Tolerance in Sugar Beet Roots Through Proteomics
/حامد شمس
: کشاورزی
، ۱۳۹۹
، میرزائی
۱۰۱ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
بیوتکنولوژی کشاورزی
۱۳۹۹/۰۹/۲۴
تبریز
موجودات زنده، از جمله گیاهان، همواره تحت تاثیر عوامل محیطی مختلف قرار می‌گیرند .از جمله مهم‌ترین این‌موارد به ویژه در مناطق با آب‌وهوای گرم و خشک تنش خشکی است .گیاهان برای حفظ بقا و افزایش بازدهی در شرایط کم آبی از سازوکارهای مختلفی استفاده می‌کنند و ارتباط ژن‌های دخیل و پروتئین‌های تحت بیان آنها برای مقابله با اثرات سوء تنش حائز اهمیت میباشد .با توجه به این‌که پروتئین‌ها بازوهای عملکردی گیاهان هستند، بنابراین برای درک سازوکار پاسخ گیاه به تنش، باید اطلاعات جامعی از پروتئین‌های درگیر در تحمل خشکی به دست آورد .گیاه چغندرقند به دلیل اهمیت آن در صنعت تولید شکر و همچنین در موارد خاصی تولید اتانول، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخورداراست .همچنین از تفاله این‌گیاه در تغذیه دام نیز استفاده می‌شود .هدف از این‌تحقیق شناسایی پروتئین‌های موثر در تحمل تنش خشکی در ریشه چغندرقند میباشد .برای این‌منظور ژنوتیپ چغندرقند متحمل به خشکی که طی آزمایش‌های اولیه انتخاب شده بود، تحت شرایط عادی و تنش کمبود آب مورد ارزیابی قرار گرفت .بذور در لوله‌های پلیکا به طول یک‌متر با قطر ۲۰ سانتی‌متر کشت و چهارهفته پس از کاشت، تنش کمبود آب با قطع آبیاری به مدت هفت روز به صورت دوره‌ای اعمال گردید .نمونه‌برداری از برگ و ریشه چغندرقند به‌منظور اندازه‌گیری صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی مختلف انجام گردید .تجزیه آماری صفات طول اندام زمینی و طول غده اختلاف معنی‌داری مابین شرایط تنش کمبود آب و عادی نشان داد و تنش کمبود آب منجر به کاهش در پارامترهای فوق همچنین افزایش میزان پرولین ریشه گردید .نتایج تجزیه‌های آماری روی صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی برگ همانند مقادیر مالون‌دی‌آلدهید، پرولین، قندهای محلول، پراکسیدهیدروژن و کلروفیل a و b نشانگر وجود اختلاف معنی‌دار مابین شرایط عادی و تنش کمبود آب بود .تنش کمبود آب باعث کاهش معنی‌دار قندهای محلول و افزایش معنی‌دار میانگین سایر صفات گردید .استخراج پروتئین از بافت ریشه به روش TCA انجام والکتروفورز دو بعدی در بعد اول به روش متمرکزسازی بر اساس نقطه ایزوالکتریک و در بعددوم به روشPAGE - SDSانجام و در نهایت رنگ‌آمیزی به روش آبی‌کوماسی صورت گرفت .تعداد ۵۹ لکه پروتئینی از ژل‌های حاصل از الکتروفورز دوبعدی با استفاده از نرم‌افزار PDQuest شناسایی گردید .از بین این‌لکه‌ها،۱۵ لکه پروتئینی اختلاف معنی‌داری را مابین شرایط عادی و تنش کمبود آب نشان دادند به طوری که تعداد سه‌لکه کاهش و۱۲ لکه پروتئینی افزایش بیان داشتند .نتایج نشان داد که حدود۵۳ درصد از پروتئین‌های دارای تغییرات بیان در سازگاری به تنش و مکانیسم‌های دفاعی،۲۷ درصد در متابولیسم،۱۳ درصد در تولید انرژی و۷ درصد در تنش‌اکسایشی دخیل بودند .از بین پروتئین‌های درگیر در تنش و مکانیسم‌های دفاعی آروژنات‌دهیدروژناز، استراز/لیپاز GDSL و چپرونینCPN۶۰ ، پروتئین‌های درگیر در متابولیسم، متیونین‌سنتتاز، یوبی‌کوئیتین‌کنجوگیتینگ‌آنزیم وGUT۱ ، پروتئین‌های موثر در تولید انرژی، مالات‌دهیدروژناز و گلیسرآلدهید۳-فسفات‌دهیدروژناز و پروتئین‌های درگیر در تنش اکسایشی، تیوریدوکسین و الترناتیواکسیداز را می‌توان نام برد .ایننتایج نشان می‌دهد که گیاه چغندرقند مورد مطالعه از سازوکارهای مختلفی برای مقابله با اثرات تنش خشکی استفاده کرده است که از جمله مهم‌ترین آنها می‌توان به کنترل گونه‌های فعال اکسیژن، افزایش تولید لیگنین، افزایش پاسخ دفاعی در برابر عوامل بیماری‌زا ، افزایش تولید ترکیبات استری، حفاظت از سازوکارهای مختلف زیستی از جمله فتوسنتز، احیای نیتروژن و سرهم‌بندی پروتئین‌ها، تجمع ترکیباتی نظیر گلیسرول در داخل سلول و مدیریت استفاده از منابع آمینواسیدی به منظور تولید ترکیبات پروتئینی ضروری در شرایط کمبود آب اشاره کرد
Organisms, including plants, are always affected by various environmental factors. Drought stress is one of the most important disasters, especially in areas with hot and dry climates. Plants use various mechanisms to maintain survival and increase yields under dehydrated conditions and the relationships between the genes involved and the proteins under their expression is important to encounter the adverse effects of stress conditions. Since that the proteins are the functional arms of plants, therefore to understand the mechanism of plant response to stress, it is necessary to obtain comprehensive information about the proteins involved in drought tolerance. Sugar beet plant is extremely important due to its importance in the sugar industry and also in special cases of ethanol production. The pulp of this plant is also used in animal feed. The aim of this study was to identify proteins effective in tolerating drought stress in sugar beet root. For this purpose, the dry-tolerant sugar beet genotype selected during the initial experiments was evaluated under normal and water stress conditions. Seeds were sown in PVC tubes with a length of one meter and a diameter of 20 cm and four weeks after stress, water stress was imposed by stopping irrigation for seven days. Sampling of sugar beet leaves and roots was performed to measure different morphological and physiological traits. Statistical analysis of root length and tuber length showed a significant difference between normal and water stress conditions. Water stress led to a decrease in the shoot parameters as well as an increase in root proline content. The results of statistical analysis on physiological and biochemical traits of leaves such as malondialdehyde, proline, soluble sugars, hydrogen peroxide and chlorophyll a and b showed a significant difference between normal conditions and water deficit stress. Water stress caused a significant decrease in soluble sugars and increase in the mean of remaining traits. Protein extraction from root tissue was performed by TCA method. Two-dimensional electrophoresis was performed in the first dimension by isoelectric focusing and in the second dimension by SDS- PAGE methods. Finally, The gels were stained using Coomassie Brilliant Blue. A total of 59 protein spots were detected by 2D electrophoresis using PDQuest software. Among these spots, 15 protein spots showed a significant difference between normal and water deficit stress conditions, in which the three spots decreased and 12 protein spots increased. The results showed that about 53 of the proteins with differentially changes expression were involved in stress adaptation and defense mechanisms, 27 in metabolism, 13 in energy production and 7 in oxidative stress. Among the proteins involved in stress and defense mechanisms Arogenate Dehydratase, GDSL esterase / lipase and Chaperonin CPN60, proteins involved in metabolism, Methionine Synthase, Ubiquitin-conjugating enzyme and GUT1, proteins involved in energy production, Malate Dehydrogenase and Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and proteins involved in oxidative stress, Thioredoxin and Alternative Oxidase Can be named. These results showed that sugar beet plant used different mechanisms to deal with the effects of drought stress. The most important mechanism could be the control of reactive oxygen species, increment of lignin production, Increased defense response against pathogens, Increased production of ester compounds, protection of various biological mechanisms such as photosynthesis, nitrogen reduction and protein synthesis, the accumulation of compounds such as glycerol within the cell, and the management of the use of amino acid sources to produce essential water-deficient protein compounds
Identification of Proteins Affecting Drought Tolerance in Sugar Beet Roots Through Proteomics
شمس، حامد
Shams, Hamed
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
