عنوان

بررسی بیوشیمیایی و فیزیولوژیک اثرات فلز سنگین کادمیوم در گیاه گندم با تاکید بر عملکرد ژن های COX-2 و PIOX

شماره

پ۲۵۳۸۴

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی بیوشیمیایی و فیزیولوژیک اثرات فلز سنگین کادمیوم در گیاه گندم با تاکید بر عملکرد ژن های COX-2 و PIOX

نام نخستين پديدآور

زهرا وطن پور

نام ناشر، پخش کننده و غيره

علوم طبیعی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۱۶۶ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

زیست شناسی گرایش فیزیولوژی گیاهی

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۱۱/۳۰

متن يادداشت

امروزه بررسی آثار فلزات سنگین در گیاهان از جمله غلات از حیث فیزیولوژی، مولکولی، سلولی، ژنتیکی و سایر موارد واجد اهمیت بسزایی است چرا که غلات و در راس آن گندم نقش اساسی در تامین غذای انسان داشته و دارد. کادمیوم یکی از فلزات سنگین است که افزایش غلظت آن در محیط باعث بروز اختلالات متابولیسمی در گیاه می¬گردد. امروزه محققان سعی می¬کنند با بررسی الگوهای بیان ژن¬ها در سطح RNA و فرم¬های پروتئینی در موجودات مختلف به مکانیسم¬های بیان آن دسترسی پیدا کنند. یکی از ترکیبات بحث¬برانگیز در بیماری انسان¬ها پروستاگلندین¬ها و آنزیم سیکلواکسیژناز سنتز¬کننده آنها است. سیکلواکسیژنازها از آنزیم¬های کلیدی در مسیر متابولیسم آراشیدونیک اسید هستند و آراشیدونیک اسید آزاد را به پروستوگلندین اچ 2 تبدیل می¬¬کنند که خود پیش¬ساز سایر پروستاگلندین¬هاست. محصولات این تبدیل در بسیاری از عملکردهای فیزیولوژیک مختلف درگیر هستند و همچنین تنظیم-کننده¬های مهمی در بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیک به شمار می¬آیند. در این پژوهش دو رقم گندم ( آبی و دیمی) تحت تیمار تنش کادمیوم و باکتری¬های افزاینده رشد قرار گرفتند و تغییرات مربوط به مورفوفیزیولوژیک، بیوشیمایی و بیان ژن¬های PIOX و RAB17 مورد ارزیابی قرار گرفت. گیاهان در شرایط گلخانه در بستر پرلیت آبیاری شده با محلول غذایی به صورت هیدروپونیک رشد یافتند. تیمارهای کادمیوم و باکتری¬های افزاینده رشد در مرحله برگی ارقام گندم اعمال شدند. آزمایش مورد استفاده در این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار بود. عامل اول شامل غلظت های مختلف کلریدکادمیوم ( 0، 75، 150 و 300 میکرومولار)، عامل دوم باکتریهای افزاینده رشد (ازتوباکتر کروکوکوم، سودوموناس پوتیدا و بدون باکتری) و عامل سوم دو رقم مختلف کریم و گنبد گندم بودند. جهت مطالعه¬ تاثیر کادمیوم، گیاهان در چهار مرحله¬ی نموی مشخص (24 ساعت بعد از اعمال تیمار کلریدکادمیوم، 48 ساعت، 72 ساعت و مرحله ساقه¬دهی¬) بررسی شدند. تنش کادمیوم موجب کاهش رنگیزه¬های فتوسنتزی، فلاونوئیدها، عملکرد کوانتومی و شاخص سبزینگی گردید اما میزان کارتنوئیدها افزایش یافت. حضور باکتری‌های محرک رشد موجب تخفیف اثرات تنش کادمیوم بر گیاهان گندم شد بطوریکه شاخص‌های مذکور در گیاهان تلقیح شده با باکتری‌ها به صورت معنی‌داری افزایش نشان دادند با کاربرد ازتوباکتر بیشینه عملکرد دانه، وزن خشک ساقه، وزن هزار دانه، تعداد دانه در سنبله مشاهده گردید. بررسی نتایج حاصل از اثر کادمیوم روی صفات زراعی اندازه‌‌‌گیری شده، بیشینه میزان این صفات را در شاهد (بدون کادمیوم) و کمینه را در بالاترین غلظت کادمیوم ( 300 میکرومولار) نشان داد. کمترین میزان کادمیوم دانه در حضور باکتریها بدست آمد. بیشترین میزان قندهای محلول در هر دو رقم در حضور کادمیوم و کمترین میزان در تيمار شاهد بدست آمد و ازتوباکتر نسبت به سودوموناس در مورد این صفت از برتری برخوردار بود. باکتری‌ها اثرات افزایشی پرولین در حضور کادمیوم را کاهش دادند و بیشترین میزان پرولین و متیونین از تیمار شاهد بدست آمد، برعکس میزان لیزین در حضور باکتری‌ها کاهش یافت. درمورد آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت حضورکادمیوم میزان کاتالاز و پراکسیداز را افزایش ولی میزان پلی فنل‌اکسیداز را کاهش داد. در کل حضور باکتری‌ها سمیت حاصل از کادمیوم را کاهش داد و اثر باکتری روی جذب کادمیوم معنی‌دار بود و نیزمشخص شد رقم کریم نسبت به رقم گنبد در مقابل تنش‌ها مقاوم‌تر هست.کادمیوم بیان ژن رمز کننده آنزیم PIOX و RAB17را افزایش داد. زیرا این ژن¬ها در شرایط تنش ناشی از فلزات سنگین بیان¬شان افزایش می¬یابد.

متن يادداشت

Nowadays, the study of the effects of heavy metals in plants, including Geramineae, is physiologically, molecularly, cellularly and genetically important because cereals, and above all wheat, have a key role in providing human food. Cadmium as one of the heavy metals causes metabolic disorders in the plant with the increasing concentration in environment. Today, researchers are trying to access the mechanisms of expression of genes in different organisms by examining the expression patterns of genes at the RNA level and protein forms in different organisms. Therefore, the study of the expression of important proteins involved in intracellular metabolism in humans and plants is one of the major challenges for researchers. One of the most controversial compounds in human disease is prostaglandins and the enzyme. Cyclooxygenases are key enzymes in the metabolism of arachidonic acid, converting free arachidonic acid to prostaglandin H2, which is a precursor to other prostaglandins. The products of this conversion are involved in many different physiological functions and are also important regulators in many physiological processes. In this study, two wheat cultivars (irrigated and rainfed) were treated with cadmium stress and growth promoting bacteria and changes related to morphophysiological, biochemical and expression of PIOX and RAB17 genes were evaluated. Plants were grown hydroponically under greenhouse conditions in a perlite bed irrigated with nutrient solution. Cadmium and growth-promoting bacteria treatments were applied in the three-leaf stage of Karim and Gonbad cultivars. The experiment used in this study was factorial in a completely randomized design with three replications. The first factor included different concentrations of cadmium chloride (0, 75, 150 and 300 μM), the second factor was growth-promoting bacteria (Azotobacter crococum, Pseudomonas putida and no bacteria) and the third factor was two different dry and irrigated wheat cultivars. To study the effect of cadmium, plants were studied in four specific developmental stages (24 hours after cadmium chloride treatment, 48 hours, 72 hours and stem stage). Cadmium treatment (in the form of cadmium chloride) for plants was started in the three-leaf stage. Cadmium stress decreased the cotent of photosynthetic pigments, flavonoids, quantum yield and greenness index, but increased carotenoids. The presence of growth-promoting bacteria mitigated the effects of cadmium stress on wheat plants so that the mentioned indices in plants treated with bacteria inoculated significantly increased. Maximum grain yield, shoot dry weight, 1000-seed weight, and number of seeds per spike were observed using Azotobacter. Examination of the results of the effect of cadmium on the measured crop traits showed the maximum of these traits in the control (without cadmium) and the minimum in the highest concentration of cadmium. The lowest amount of cadmium was obtained in the presence of bacteria. The highest amount of soluble sugars in both cultivars was obtained in the presence of cadmium and the lowest amount was obtained in the control sample and Azotobacter was superior to Pseudomonas in this trait. Bacteria decreased the additive effects of proline in the presence of cadmium and the highest amount of proline and methionine was obtained from the control treatment, in contrast, the amount of lysine decreased in the presence of bacteria. In the case of antioxidant enzymes, the presence of cadmium increased catalase and peroxidase levels but decreased polyphenol oxidase levels. In general, the presence of bacteria reduced the toxicity of cadmium and the effect of bacteria on cadmium uptake was significant and it was found that Karim cultivar is more resistant to stress than Gonbad cultivar. Cadmium increased the expression of genes encoding PIOX and RAB17, because these genes increase their expression under the stress of heavy metals

عنوان گونه گون

Biochemical and physiological study of the effects of heavy metal Cadmium in wheat with emphasis on the function of cox-2 and piox genes

عنصر شناسه اي

‏وطن پور،

ساير عناصر نام

‏‏ زهرا

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏متفکر آزاد،

عنصر شناسه اي

‏ جهانبخش گده کهریز

عنصر شناسه اي

‏موافقی ،

عنصر شناسه اي

‏سبزی نوجه ده،

ساير عناصر نام

‏ روح اله

ساير عناصر نام

سدابه

ساير عناصر نام

‏‏ علی

ساير عناصر نام

محسن

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

تبریز