1- دانشگاه ارومیه
چکیده: (50 مشاهده)
مقدمه و هدف: گندم نان (Triticum aestivum L.) گسترده‌ترین گونه‌ی گندم و یکی از چهار محصول عمده در جهان است که غذای اصلی بیش از 30 درصد مردم جهان را تشکیل میدهد. تنش‌های غیرزیستی مهم‌ترین عوامل محیطی محدودکننده تولید محصول و کاهش عملکرد می باشند که با تاثیر روی فرآیندهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی نقش قابل توجهی در تعیین پتانسیل عملکرد و تولید گیاهان دارند. از تنش‌های غیر زیستی می‌توان به کمبود عناصر کم مصرف در خاک اشاره کرد. عناصر کم‌مصرف متابولیسم مواد‌غذایی در بدن انسان را تنظیم می‌کنند و کمبودشان سلامت انسان را به خطر می اندازد. آهن و روی از جمله عناصر کم مصرف ضروری برای سلامت انسان هستند و به عنوان عوامل کمکی بسیاری از آنزیم های حیاتی، در بسیاری از فرآیندهای متابولیک انسان نقش دارند. در گیاهان نیز عنصر آهن بیشترین عنصر مورد نیاز در بین تمام عناصر کم‌مصرف می‌باشد. آهن بخشی از گروه کاتالیزوری بسیاری از آنزیم‌های اکسیداسیون و احیا بوده و برای سنتز کلروفیل مورد نیاز می‌باشد. برای تسهیل در جذب کافی آهن و برای جلوگیری از جذب بیش از حد، گیاهان یک شبکه متعادلی برای تنظیم جذب، استفاده و ذخیره یون‌ها ایجاد کرده‌اند. در واقع چنین تنظیماتی به ژن‌هایی بستگی دارد که هموستازی یون‌ها را در گیاهان تنظیم می‌کنند. در گندم به دلیل وجود ژنوم بزرگ آلوهگزاپلویید و چالش‌های فنی در ترانسفورماسیون، تعداد کمی از ژن‌های دخیل در جذب، جابجایی و ذخیره‌سازی آهن و روی از نظر عملکردی مشخص شده‌اند. با توجه به نقش مهم پروتئین‌های ZIP در کارایی ارقام نسبت به جذب آهن، مطالعه بیان ژن‌های مذکور در ارقام گندم نان آهن-کارا و آهن-ناکارا می‌تواند در اصلاح ارقام آهن-کارا در این محصول موثر باشد. بنابراین هدف از این تحقیق، مطالعه بیان ژن‌های ZIP3، ZIP6 و ZIP7 در برگ و ریشه دو رقم گندم نان آهن-کارا و آهن-ناکارا در مراحل مختلف رشدی تحت تنش کمبود آهن بود.
مواد و روش ها: این تحقیق به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه اجرا شد. فاکتور اول شامل دو رقم گندم آهن-کارا (پیشتاز) و آهن-ناکارا (فلات)، فاکتور دوم شامل دو سطح آهن خاک (کمبود و کفایت آهن به ترتیب 4/1 و 10 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) و فاکتور سوم شامل دو مرحله نمونه برداری (رویشی و زایشی به ترتیب یک ماه بعد از کشت و ۳۰ درصد خوشه دهی) بود. برای ارزیابی بیان ژن‌ها، نمونه‌برداری در هر مرحله رشدی از ریشه و برگ گیاهان انجام شد. بذور از موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر ایران تهیه و بعد از ضدعفونی شده با آب اکسیژنه یک درصد، در عمق ۴ سانتی متری خاک کاشته شد. آبیاری در طول فصل رشد، با استفاده از آب مقطر در حد ظرفیت زراعی انجام شد.
یافتهها: نتایج تجزیه واریانس بیان نسبی هر سه ژن مورد مطالعه نشان داد که اثر متقابل رقم × اندام × مرحله نمونه برداری در سطح احتمال یک درصد معنی دار می باشد. براساس نتایج مقایسه میانگین برهمکنش رقم × اندام × مرحله نمونه برداری برای ژن ZIP3 بیشترین افزایش بیان نسبی ژن در ریشه رقم آهن-کارای پیشتاز در مرحله رویشی مشاهده شد و در مرحله زایشی میزان بیان نسبی این ژن در ریشه رقم آهن-ناکارای فلات بیشتر از رقم آهن-کارای پیشتاز بود. ولی در برگ، رقم آهن-ناکارای فلات بیشترین افزایش بیان نسبی در هر دو مرحله زایشی و رویشی را به خود اختصاص داد ولی اختلاف میزان بیان ژن در برگ بین دو مرحله نمونه‌برداری از نظر آماری معنی دار نبود و کمترین میزان بیان ژن در برگ مربوط به رقم پیشتاز بود. مقایسه میانگین اثر متقابل رقم × اندام × مرحله نمونه برداری برای ژن ZIP6 حاکی از افزایش میزان بیان نسبی ژن ZIP6 در ریشه رقم آهن-کارای پیشتاز در مرحله رویشی و رقم آهن-ناکارای فلات در مرحله زایشی بود. بیشترین میزان افزایش بیان نسبی این ژن در ریشه رقم پیشتاز در مرحله رویشی و ریشه رقم فلات در مرحله زایشی مشاهده شد. نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل رقم × اندام × مرحله نمونه برداری برای ژن ZIP7 نشان داد که بیشترین میزان بیان نسبی این ژن در ریشه رقم آهن-کارای پیشتاز در مرحله رویشی مشاهده شد. همچنین میزان بیان نسبی این ژن در ریشه رقم آهن-کارا در مرحله رویشی بطور معنی داری بیشتر از مرحله زایشی می باشد. در هر دو مرحله رویشی و زایشی در برگ میزان افزایش بیان ژن در رقم آهن-ناکارای فلات بیشتر بود.
نتیجه گیری: با افزایش بیان ژن ZIP3 در شرایط کمبود آهن در مرحله رویشی در ریشه رقم آهن-کارا نسبت به برگ احتمال میرود نقش اصلی این ژن، در جذب آهن از خاک و انتقال آن به اندام هوایی در اوایل دوره رشدی در شرایط کمبود آهن باشد. ژن ZIP6 در هر دو اندام ریشه و برگ در کل دوران رشدی گیاه بیان می شود با این تفاوت که با افزایش سن گیاه، میزان بیان هم بیشتر می شود. بنابراین ژن ZIP6 احتمالا وظیفه جذب و انتقال آهن در اندام های مختلف، در کل دوره رشدی گیاه را بر عهده دارد و نقش مهمی را در حفظ آهن در شرایط کمبود آن ایفا می کند. ژن ZIP7 تحت شرایط کمبود آهن در هر دو اندام برگ و ریشه بیان می شود ولی در ریشه در مرحله رویشی در رقم آهن-کارا این میزان بیان بیشتر می باشد و احتمال می رود این ژن در جذب آهن از خاک و انتقال آن به اندام های هوایی شرکت دارد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1402/9/4 | پذیرش: 1402/12/20
دریافت: 1402/9/4 | پذیرش: 1402/12/20
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
