عنوان

ارزیابی اکوتیپ‌های یونجه و بررسی سازوکارهای تحمل به شوری با رهیافت پروتئومیک,‮‭Evaluation of alfalfa ecotypes and investigation of tolerance mechanisms to salt stress using proteomic approach‬

Number

‭۲۳۳۳۷پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

ارزیابی اکوتیپ‌های یونجه و بررسی سازوکارهای تحمل به شوری با رهیافت پروتئومیک

Parallel Title Proper

‮‭Evaluation of alfalfa ecotypes and investigation of tolerance mechanisms to salt stress using proteomic approach‬

First Statement of Responsibility

/مریم حسینی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۹‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۱۲‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

رشته اصلاح نباتات گرایش ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۹/۰۷/۰۹‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

تنش شوری یکی از عوامل مهم محیطی است که تآثیر منفی روی گیاهان دارد .یونجه از مهم‌صترین گیاهان علوفه‌صای چندساله، دارای ارزش غذایی بالا و تحمل نسبی به شوری است .نظر به اهمیت تولید واریته‌صهای متحمل‌صتر به شوری در یونجه بررسی صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی یونجه و تجزیه پروتئوم حایز اهمیت است .در این راستا به منظور ارزیابی واکنش واریته‌صها و اکوتیپ‌صهای یونجه به شوری و مطالعه الگوی پروتئوم برگ آن‌صها برای بررسی سازوکارهای مسیرهای مولکولی مؤثر در تحمل تنش شوری، آزمایش گلخانه‌صای به روش هیدروپونیک در قالب طرح کرت‌صهای خرد شده بر پایه بلوک‌صهای کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد .شوری در سه سطح صفر) شاهد(، ‮‭۱۰۰‬ میلی مولار و ‮‭۲۰۰‬ میلی مولار با مخلوط نمک کلرید سدیم ‮‭(NaCl)‬ و کلرید کلسیم ‮‭(CaCl۲)‬ با نسبت ‮‭۴‬ به ‮‭۱‬ به عنوان فاکتور اصلی و ‮‭۱۱‬ واریته و اکوتیپ یونجه به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شد .معیارهای رشدی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی بعد از ‮‭۵/۲‬ ماه) وقتی گیاهان از مرحله ‮‭۱۰‬ گلدهی عبور کردند (اندازه‌صگیری شدند .صفات مورد مطالعه شامل عملکرد علوفه تر و خشک، وزن تر و خشک برگ، ساقه و ریشه، تعداد برگ در بوته، ارتفاع بوته، طول ریشه، حجم ریشه، محتوای آب نسبی برگ، نشت الکترولیتی، محتوای پرولین برگ، میزان سدیم و پتاسیم اندام هوایی، نسبت پتاسیم/سدیم، میزان کلروفیل ‮‭a‬ و ‮‭b‬ برگ، محتوای کارتنوئید و میزان قندهای محلول بودند .تجزیه واریانس داده‌صها نشان داد که کلیه صفات به استثنای وزن خشک ریشه، میزان پتاسیم و میزان کلروفیل ‮‭a‬ به طور معنی‌صداری تحت تآثیر شوری قرار گرفتند .اثر متقابل سطوح شوری ‌ واریته‌ص‍ و اکوتیپ‌ص‍ برای صفات نشت الکترولیتی، نسبت پتاسیم/سدیم، محتوای کلروفیل ‮‭a‬ و‮‭b‬ ، میزان قندهای محلول و محتوای پرولین معنی‌صدار شد .نظر به این که اثرات متقابل از نوع تغییر در مقدار بودند، در این گزارش بر مقایسه اثرهای اصلی اکتفا شد .مقایسه میانگین واریته‌صها و اکوتیپ‌صهای یونجه بر اساس داده‌صهای مطلق، نسبی و شاخص تحمل ‮‭STI‬ انجام شد .رتبه‌صبندی واریته‌صها و اکوتیپ‌صها به روش آروناچالام و باندیوپادیای منجر به تعیین واریته سنتیک ‮‭II‬ به عنوان متحمل‌صترین و خواجه به عنوان حساس-ترین اکوتیپ شد .افزون بر این، از راهکار پروتئومیک برای بررسی تغییرات مولکولی ایجاد شده در اثر تنش شوری در سطح پروتئین‌صهای برگ استفاده شد .به این منظور، تجزیه پروتئوم بافت برگی یک واریته متحمل) سنتتیک ‮‭II)‬ و یک اکوتیپ حساس) خواجه (تحت شرایط عادی و تنش ‮‭۲۰۰‬ میلی مولار به روش الکتروفورز دو بعدی و رنگ آمیزی با آبی کوماسی صورت گرفت .مقایسه الگوی بیان پروتئوم بافت برگی این دو واریته و اکوتیپ به روش الکتروفورز دو بعدی به ترتیب منجر به شناسایی ‮‭۱۰۴‬ و ‮‭۸۴‬ لکه‌صی پروتئینی شد .از این میان ‮‭۱۱‬ لکه در واریته سنتتیک ‮‭II‬ و ‮‭۷‬ لکه در اکوتیپ خواجه بر اساس آزمون‮‭t‬ ، دارای تغییرات بیان معنی‌صدار بودند .تغییر بیان ‮‭۱۱‬ لکه در واریته سنتتیک ‮‭II‬ و ‮‭۷‬ لکه در اکوتیپ خواجه بر اساس شاخص) ‮‭IF‬ فاکتور القاء (مورد بررسی قرار گرفت .سپس ‮‭۹‬ لکه پروتئینی در واریته متحمل و ‮‭۶‬ لکه پروتئین در اکوتیپ حساس بر اساس فاکتور القا انتخاب و مورد بررسی دقیق‌صتر با روش طیف سنجی ‮‭MALDI TOF/TOF‬قرار گرفتند .این پروتئین‌صها در ‮‭۹‬ گروه از نظر عملکرد بیولوژیکی احتمالی‌ص‍ مشارکت داشتند که شامل فرآیند فتوسنتز، متابولیسم انرژی، رونویسی و ترجمه، دفاع سلولی، پالایش‮‭ROS‬ با دفاع آنتی اکسیدانی و سیگنال‌صدهی فیتوهورمون‌صها، از هم پاشیدگی پروتئین، پروتئولیز، فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیولوژیکی و ناشناخته بودند .از مهم‌صترین پروتئین‌صهای شناسایی شده می‌صتوان پروتئین‌صهای درگیر در متابولیسم انرژی و فتوسنتز‮‭dehydrogenase -phosphate ۱-۶- (Glucose‬و‮‭۱)- Chaperonin CPN۶۰‬، فرآیند رونویسی و ترجمه‮‭like protein)- (Kinesin‬، آنزیم‌صهای درگیر در مهار ‮‭ROS‬ و سم‌صزدایی‮‭oxophytodienoate reductase )- (۱۲‬، فرآیند دفاعی ‮‭(Probable leaf thionin‬ و ‮‭ABC transporter G family)‬ و فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیولوژیکی‮‭galactosyltransferase ۴) -۱,۳- (Probable beta‬را نام برد .این پروتئین‌صها در رقم متحمل افزایش بیان داشتند .از طرف دیگر بیان پروتئین‌صهای درگیر در فرآیند متابولیسم انرژی‮‭(Glutamine synthetase leaf isozyme)‬ ، انتقال الکترون فتوسنتزی ‮‭(ATP synthase subunit beta‬ و ‮‭۵۰S ribosomal protein L۲۲)‬ و پروتئولیز‮‭protein ligase) - (E۳ ubiquitin‬در اکوتیپ حساس به شوری کاهش یافت که احتمالا منجر به کاهش عملکرد و حساسیت به تنش شوری این اکوتیپ شده است .به نظر می‌صرسد که کاهش بیان پروتئین‌صهای درگیر در تآمین انرژی گیاه و فتوسنتز در شرایط تنش شوری احتمالا می‌صتواند دلیل اصلی کاهش تحمل به شوری تلقی شود

Text of Note

Salinity is one of the important environmental factors that has negative impact on crop plants. Alfalfa is one of the most important perennial forage crops with high nutritional value and moderate tolerance to salinity. With regard to the importance of producing alfalfa varieties with higher salt tolerance, study of the physiological and biochemical traits and also proteome analysis is important. In order to evaluate the reaction of alfalfa varieties and ecotypes to salinity and study the pattern of leaf proteome for studying the mechanism of effective molecular path ways on salinity tolerance, a greenhouse experiment with a hydroponic like system was conducted. The experimental design was split plot based on randomized complete block design with three replication. Three salinity levels: 0, 100 mM and 200 mM (NaCl: CaCl2 2H2O, 4:1 ratio, respectively) were considered as main plots and 11 alfalfa varieties and ecotypes as subplots. After 2.5 month (when plants reached 10 percent bloom stage) the growth, physiological and biochemical characters were measured. These traits were fresh and dry forage yield, fresh and dry weight of leaves, stems and roots, number of leaves, plant height, root length, root volume, relative water content, electrolyte leakage, proline content, sodium and potassium content, potassium/sodium ratio, chlorophyll a, b content, carotenoid content and total soluble sugars. Analysis of variance revealed that all of the studied traits expect dry root weight, potassium content and chlorophyll a were significantly affected by salinity. The interaction of ecotypes and synthetic varieties with salinity levels, was only significant for electrolyte leakage, potassium/sodium ratio, chlorophyll a, b content, total soluble sugars and proline content. While type of interaction about electrolyte leakage, chlorophyll b, total soluble sugars and proline content was change in magnitude. Thus this report was interpreted by main effects. Means of varieties and ecotypes of alfalfa were compared by absolute and relative data and stress tolerance index (STI). Ranking of varieties and ecotypes by Arunachalam and Bandyopadhyay method led to the determination of Synthetic II as the most tolerant variety and Khajeh as the most sensitive ecotype. Furthermore, a proteomic approach was also used to investigate the molecular changes induced by salt stress at the leaf proteins level. For this purpose, the analysis of leaf proteomes was performed for the tolerant variety and sensitive ecotype under control and salt stress (200 mM) treatments by using two-dimensional electrophoresis and colloidal Commasi brilliant blue staining method. The comparison of the expression pattern of the leaf tissue proteome in Synthetic II and Khajeh leaves by two-dimensional electrophoresis led to detection of 104 and 84 protein spots, respectively. Of these, 11 spots in Synthetic II and 7 spots in Khajeh showed significant change in expression, based on t-test. The change in expression of 11 spots in the synthetic II variety and 7 spots in the Khajeh ecotype was examined based on IF index (induction factor). Then, 9 protein spots in the tolerant variety and 6 protein spots in the sensitive ecotype were selected based on IF and examined more closely by MALDI TOF / TOF spectroscopy. These proteins were assigned into nine different groups according to their probable biological function contributing to salinity including photosynthesis, energy metabolism, transcription/translation, cell defense, ROS purification with antioxidant defense and phytohormone signaling, protein degradation, proteolysis, physiological and biological processes and unknown proteins. The most impotent proteins identified were as follows: energy metabolism and photosynthesis: glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase and chaperonin CPN60-1; transcription/translation: kinesin-like protein; ROS purification with antioxidant defense: 12-oxophytodienoate reductase; cell defense: probable leaf thionin and ABC transporter G family; physiological and biological processes: probable beta-1,3-galactosyltransferase 4. The expression of energy metabolism proteins: glutamine synthetase leaf isozyme; electron transfer process: ATP synthase subunit beta and 50S ribosomal protein L22 and proteolyse: E3 ubiquitin-protein ligase decreased in the salt-sensitive ecotype that probably resulted in the reduction of forage yield and susceptibility to salinity. It seems that reducing the expression of proteins involved in plant energy metabolism and photosynthesis under salt conditions may be the main reason in reduction of salt tolerance

Parallel Title

‮‭Evaluation of alfalfa ecotypes and investigation of tolerance mechanisms to salt stress using proteomic approach‬

حسینی، مریم

Hosseini, Maryam

تورچی، محمود، استاد راهنما

مقدم واحد، محمد، استاد راهنما

منیری فر، حسن، استاد مشاور

نمایه‌سازی قبلی