عنوان

تغییرات الگوی پروتئوم برگ کلزا رقم Dexter تحت تنش کمبود آب با استفاده از الکتروفورز دو بعدی

پ۲۵۲۲۲

per

تغییرات الگوی پروتئوم برگ کلزا رقم Dexter تحت تنش کمبود آب با استفاده از الکتروفورز دو بعدی

زاهده هوشیار

کشاورزی

۱۳۹۷

۸۳ص

سی دی

کارشناسی ارشد

بیوتکنولوژی کشاورزی

۱۳۹۷/۱۱/۱۷

چکیدهکلزا (Brassica napus L.) یکی از دانه‌های روغنی با ارزش می‌باشد. با وجود اهمیت زیاد این گیاه در تغذیه و اقتصاد بشر، رشد و بهره‌وری آن همانند سایر گیاهان زراعی متأثر از تنش‌های زیستی و غیر زیستی است. تنش خشکی اصلی‌ترین عامل محدود کننده تولید محصولات کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک می¬باشد. امروزه با پیشرفت¬های انجام شده در بیولوژی مولکولی و علم پروتئومیک، امکان شناسایی پروتئین‌های درگیر در تحمل به تنش کمبود فراهم گردیده است و از این طریق می¬توان گام اساسی در ایجاد ارقام متحمل و افزایش عملکرد کلزا برداشت. برای مطالعه و تجزیه و تحلیل اثر تنش کمبود آب (Fc60-50%) بر الگوی پروتئوم برگ کلزا آزمایشی به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با ده تکرار در شرایط گلخانه‌ای طراحی و اجرا شد. در این تحقیق از رقم Dexter به‌عنوان رقم حساس به تنش کم آبی استفاده شد و تیمار کم آبی، پس از مرحله 6-5 برگی به مدت سه هفته اعمال شد. نتایج نشان داد که از نظر آماری اختلاف بین تیمارها برای تمام صفات به جز میزان پرولین برگ معنی‌دار بود. اثر تنش خشکی باعث کاهش معنی‌دار صفات وزن تر و خشک گیاهچه، ریشه، طول ریشه، ارتفاع بوته، میزان کلروفیل و محتوای نسبی آب برگ در سطح احتمال 1% شده است. تجزیه و تحلیل پروتئوم بافت برگ به روش الکتروفورز دو بعدی و مقایسه الگوی ژل الکتروفورز دو بعدی برای دو شرایط شاهد و تنش کمبود آب منجر به شناسایی 100 لکه پروتئینی شد که از بین این 100 لکه‌ی پروتئینی، تعداد 13 لکه پروتئینی تغییرات بیان معنی‌دار نشان داد که 8 لکه دارای افزایش بیان و 5 لکه دارای کاهش بیان بودند. در بین پروتئین‌های شناسایی شده در این پژوهش، پروتئین Protein STAY-GREEN 2 ، Casein kinase II subunit alpha-3 ، Small RNA-binding protein 11 و ATP-dependent Clp protease adapter protein CLPS1 در شرایط تنش کمبود آب کاهش بیان معنی‌داری داشتند، که پروتئین STAY-GREEN در مکانیسم جداسازی مجموعه (LHCP II) سالم در غشای تیلاکوئید دخیل می‌باشد و عامل تضعیف‌کننده تخریب کلروفیل II در طی سقط جنین و پیری زودرس برگ می‌باشد. پروتئین Small RNA-binding protein 11 در مواجهه با تنش اکسیداتیو و شوری در تنظیم ویرایش Pre-mRNA، پلی آدنیلاسیون، ثبات RNA ،آزادسازی RNA و همچنین تغییر کروماتین نقش دارد. پروتئین‌هایGeneral transcription and DNA repair factor IIH subunit TFB5 ، rRNA-processing protein EBP2 homolog و GLABROUS1 enhancer-binding protein افزایش بیان معنی‌داری داشتند. پروتئین General transcription and DNA repair factor IIH subunit TFB5 از عوامل رونویسی است که در بازسازی DNA آسیب دیده نقش دارد.

Canola is one of the valuable oil seeds. Despite the importance of this plant in human nutrition and economy, its growth and productivity, like other crops, is affected by biotic and abiotic stresses. Water deficit stress is the main factor limiting crop production in arid and semiarid regions. Nowadays, with the advances in molecular biology and proteomic approach, it has been possible to identify proteins involved in water deficit stress tolerance and, thus it can be an essential step in the development of tolerant cultivars and increase the yield of canola. In order to study and analyze the effect of water deficit stress (50-60% Fc) on canola leaf proteome pattern, an experiment was carried out as a randomized complete block design with 10 replications under greenhouse conditions. In this study, Dexter cultivar was used as a susceptible cultivar to water deficit stress. The results of analysis revealed that there were statistically significant differences among treatments for all traits except leaf proline content. The effect of drought stress significantly reduced the fresh and dry weight of seedling, root weight, root length, plant height, chlorophyll content and relative leaf water content (RWC) at 1% probability level. Water deficit treatment was applied for three weeks after 5-6 leaf stage. Leaf proteome analysis using two-dimensional electrophoresis and comparing two-dimensional gel electrophoresis pattern for two control and water deficit conditions, led to the identification of 100 protein spots. Among them, 13 protein spots showed significant abundance changes, 8 of which had increased in abundance and 5 of them had decreased abundance. Among the identified proteins, STAY-GREEN 2, Casein kinase II subunit alpha-3, Small RNA-binding protein 11 and ATP-dependent Clp protease adapter protein CLPS1, significantly decreased abundance under water deficit condition. The abundance of General transcription and DNA repair factor IIH subunit TFB5 protein, rRNA-processing protein EBP2 homolog and GLABROUS1 enhancer-binding protein significantly were increased under water deficit stress condition. The STAY-GREEN protein is involved in the healthy LHCP II complex assembly mechanism in thylakoid membrane, which it is an attenuating factor in degradation of Chlorophyll II during embryo abortion and leaf accelerated aging. Small RNA-binding protein 11 is involved in the regulation of pre-mRNA editing, polyadenylation, RNA stability, releasing of RNA, and chromatin alteration in the face of oxidative and salinity stress. In this study General transcription and DNA repair factor IIH subunit protein TFB5, rRNA-processing protein EBP2 homolog and GLABROUS1 enhancer-binding protein abundance significantly increased under water deficit stress. DNA repair factor IIH subunit TFB5 protein is one of the transcription factors involved in the repair of damaged DNA.

Proteome changes in Dexter cultivar of canola leaf under water deficit stress using two-dimensional electrophoresis

‏هوشیار،

‏زاهده

تهيه کننده

‏ نوروزی،

تورچی،

‏مجید

‏محمود

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز