دوره 10، شماره 26 - ( تابستان 1397 )                   جلد 10 شماره 26 صفحات 146-152 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Bagherikia S, Pahlevani M, Yamchi A, Zenalinezhad K, Mostafaie A. Expression of Genes Involved in Fructan Metabolism in wheat Stem under Water Deficit Stress. jcb. 2018; 10 (26) :146-152
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-705-fa.html
باقری کیا سعید، پهلوانی محمدهادی، یامچی احد، زینلی نژاد خلیل، مصطفایی علی. بیان ژن‌های درگیر در متابولسیم فروکتان در ساقه گندم تحت تنش کم‌آبی. پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی. 1397; 10 (26) :146-152

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-705-fa.html


گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
چکیده:   (761 مشاهده)

تنش‌ کم‌آبی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده تولید گندم در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان از جمله ایران محسوب می‌شود. در شرایط تنش کم‌آبی فتوسنتز محدود شده و انتقال مجدد آسیمیلات‌های ذخیره شده در ساقه برای پر شدن دانه‌ها اهمیت بیشتری می‌یابد. به­ منظور آنالیز مولکولی انتقال مجدد فروکتان در ساقه گندم (پنالتیمیت) تحت تنش کم‌آبی انتهایی، لاین موتانت T-65-7-1 (نسل هفتم و حاصل از پرتوتابی گاما) به همراه رقم تیپ وحشی آن‌ (رقم طبسی) از نظر بیان نسبی ژن‌های درگیر در بیوسنتز و هیدرولیز فروکتان و انتقال‌ ساکارز مورد مطالعه قرار گرفتند. اعمال کم‌آبی (40-30 درصـد ظرفیت زراعی مزرعه) در مرحله ظهور کامل سنبله (زادوکس 60) آغاز شد و نمونه‌برداری‌ها در 2 مرحله (7 و 21 روز پس از گرده‌افشانی) انجام شد. در لاین موتانت T-65-7-1 افزایش قابل توجهی در سطوح بیان ژن‌های درگیر در بیوسنتز فروکتان (1-SST و 6-SFT)، هیدرولیز فروکتان (6-FEH) و همچنین انتقال ساکارز (SUT1 و SUT2) نسبت به تیپ وحشی (رقم طبسی) مشاهده شد. همین امر علت انتقال مجدد بیشتر موتانت T-65-7-1 در مقایسه با تیپ وحشی می‌باشد. در موتانت T-65-7-1 در اوایل دوره پر شدن دانه‌ها 1-SST و 6-SFT فروکتان بیشتری در ساقه ذخیره می‌کنند. همچنین طی مرحله سریع پر شدن دانه‌ها، 6-FEH ساکارز بیشتری تولید می‌کند و در نهایت SUT1 و SUT2 ساکارز بیشتری از ساقه به دانه منتقل می­ نمایند. در برنامه‌های اصلاحی گندم، ژن‌های 1-SST، 6-SFT، 6-FEH، SUT1 و SUT2 می‌توانند به­عنوان معیاری برای گزینش ژنوتیپ‌هایی با محتوای فروکتان بالاتر و انتقال مجدد بیشتر مورد استفاده قرار گیرند.
 

 

واژه‌های کلیدی: خشکی، موتانت، انتقال مجدد، ساکارز
متن کامل [PDF 607 kb]   (226 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح نباتات مولكولي
دریافت: ۱۳۹۵/۱۰/۲۵ | ویرایش نهایی: ۱۳۹۷/۷/۴ | پذیرش: ۱۳۹۶/۲/۹ | انتشار: ۱۳۹۷/۷/۴

فهرست منابع
1. Aoki, N., G.N. Scofield, X.D. Wang, J.W. Patrick, C.E. Offler and R.T. Furbank. 2004. Expression and localisation analysis of the wheat sucrose transporter TaSUT1 in vegetative tissues. Planta, 219: 176-84. [DOI:10.1007/s00425-004-1232-7]
2. Bagherikia, S., M.H. Pahlevani, A. Yamchi, K. Zenalinezhad and A. Mostafaie. 2017. Molecular and physiological analysis of flag leaf senescence and remobilization of assimilates in bread wheat under terminal drought stress. Journal of Agricultural Biotechnology, 8(4): 1-16.
3. Bazargani, M.M., E. Sarhadi, A.A.S. Bushehri, A. Matros, H.P. Mock, M.R. Naghavi, V. Hajihoseini, M. Mardi, M.R. Hajirezaei and F. Moradi. 2011. A proteomics view on the role of drought-induced senescence and oxidative stress defense in enhanced stem reserves remobilization in wheat. Journal of Proteomics, 74: 59-73. [DOI:10.1016/j.jprot.2011.05.015]
4. Blum, A. 1998. Improving wheat grain filling under stress by stem reserve mobilisation. Euphytica, 100: 77-83. [DOI:10.1023/A:1018303922482]
5. Boyer, J. 1970. Leaf enlargement and metabolic rates in corn, soybean, and sunflower at various leaf water potentials. Plant Physiology, 46: 233-35. [DOI:10.1104/pp.46.2.233]
6. Daloso, D.M., L. Anjos and A.R. Fernie. 2016. Roles of sucrose in guard cell regulation. New Phytologist, 211: 809-818. [DOI:10.1111/nph.13950]
7. Deol, K.K., S. Mukherjee, F. Gao, A. Brûlé-Babel, C. Stasolla and B.T. Ayele. 2013. Identification and characterization of the three homeologues of a new sucrose transporter in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). BMC Plant Biology, 13: 181 pp. [DOI:10.1186/1471-2229-13-181]
8. Distelfeld, A., R. Avni and A.M. Fischer. 2014. Senescence, nutrient remobilization, and yield in wheat and barley. Journal of Experimental Botany, 65: 3783-98. [DOI:10.1093/jxb/ert477]
9. Elahi, K., R. Haghparast, R. Mohammadi, M. Niazian and R. Rajabi. 2011. Evaluation of Bread Wheat Genotypes for Grain Yield and Physiomorphological Traits Related to Drought Tolerance inParticipatory Plant Breeding Program . Journal of Crop Breeding, 3: 1-14 (In Persian).
10. Farooq, M., M. Hussain and K.H. Siddique. 2014. Drought stress in wheat during flowering and grain-filling periods. Critical Reviews in Plant Sciences, 33: 331-49. [DOI:10.1080/07352689.2014.875291]
11. Gebbing, T. 2003. The enclosed and exposed part of the peduncle of wheat (Triticum aestivum)-spatial separation of fructan storage. New Phytologist, 159: 245-52. [DOI:10.1046/j.1469-8137.2003.00799.x]
12. Gonçalves, S., J. Cairney and J. Maroco. 2005. Evaluation of control transcripts in real-time RT-PCR expression analysis during maritime pine embryogenesis. Planta, 222: 556-63. [DOI:10.1007/s00425-005-1562-0]
13. Joudi, M., A. Ahmadi, V. Mohamadi, A. Abbasi, R. Vergauwen, H. Mohammadi and W. Van den Ende. 2012. Comparison of fructan dynamics in two wheat cultivars with different capacities of accumulation and remobilization under drought stress. Physiologia Plantarum, 144: 1-12. [DOI:10.1111/j.1399-3054.2011.01517.x]
14. Khoshro, H.H., A. Taleei, M.R. Bihamta, M. Shahbazi, A. Abbasi and S.S. Ramezanpour. 2014. Expression analysis of the genes involved in accumulation and remobilization of assimilates in wheat stem under terminal drought stress. Plant Growth Regulation, 74: 165-76. [DOI:10.1007/s10725-014-9908-x]
15. Lemoine, R., S. La Camera, R. Atanassova, F. Dédaldéchamp, T. Allario, N. Pourtau, J.L. Bonnemain, M. Laloi, P. Coutos-Thévenot and L. Maurousset. 2013. Source-to-sink transport of sugar and regulation by environmental factors. Frontiers in Plant Science, 4: 272 pp. [DOI:10.3389/fpls.2013.00272]
16. Pfaffl, M.W. 2001. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR. Nucleic Acids Research, 29: 45 pp. [DOI:10.1093/nar/29.9.e45]
17. Scofield, G.N., T. Hirose, N. Aoki and R.T. Furbank. 2007. Involvement of the sucrose transporter, OsSUT1, in the long-distance pathway for assimilate transport in rice. Journal of Experimental Botany, 58: 3155-69. [DOI:10.1093/jxb/erm153]
18. Sharbatkhari, M., Z.S. Shobbar, S. Galeshi and B. Nakhoda. 2016. Wheat stem reserves and salinity tolerance: molecular dissection of fructan biosynthesis and remobilization to grains. Planta, 244: 191-202. [DOI:10.1007/s00425-016-2497-3]
19. Sharma-Natu, P. and M. Ghildiyal. 2005. Potential targets for improving photosynthesis and crop yield. Current Science, 88: 1918-28.
20. Shewry, P.R., R.A. Mitchell, P. Tosi, Y. Wan, C. Underwood, A. Lovegrove, J. Freeman, G.A. Toole, E.C. Mills and J.L. Ward. 2012. An integrated study of grain development of wheat (cv. Hereward). Journal of Cereal Science, 56: 21-30. [DOI:10.1016/j.jcs.2011.11.007]
21. Subbarao, G.V., N.H. Nam, Y.S. Chauhan and C. Johansen. 2000. Osmotic adjustment, water relations and carbohydrate remobilization in pigeonpea under water deficits. Journal of Plant Physiology, 157: 651-59. [DOI:10.1016/S0176-1617(00)80008-5]
22. Tuberosa, R. and S. Salvi. 2006. Genomics-based approaches to improve drought tolerance of crops. Trends in Plant Science, 11: 405-12. [DOI:10.1016/j.tplants.2006.06.003]
23. Van den Ende, W., S. Clerens, R. Vergauwen, L. Van Riet, A. Van Laere, M. Yoshida and A. Kawakami. 2003. Fructan 1-exohydrolases. β (2,1)-trimmers during graminan biosynthesis in stems of wheat? Purification, characterization, mass mapping, and cloning of two fructan 1-exohydrolase isoforms. Plant Physiology, 131: 621-31. [DOI:10.1104/pp.015305]
24. Van den Ende, W. and S.K. El-Esawe. 2014. Sucrose signaling pathways leading to fructan and anthocyanin accumulation: a dual function in abiotic and biotic stress responses?. Environmental and Experimental Botany, 108: 4-13. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2013.09.017]
25. Verspreet, J., S. Cimini, R. Vergauwen, E. Dornez, V. Locato, K. Le Roy, L. De Gara, W. Van den Ende, J.A. Delcour and C.M. Courtin. 2013. Fructan metabolism in developing wheat (Triticum aestivum L.) kernels. Plant and Cell Physiology, 54: 2047-2057. [DOI:10.1093/pcp/pct144]
26. Wardlaw, I. and J. Willenbrink. 2000. Mobilization of fructan reserves and changes in enzyme activities in wheat stems correlate with water stress during kernel filling. New Phytologist, 148: 413-22. [DOI:10.1046/j.1469-8137.2000.00777.x]
27. Xu, S., C. Chu, M. Harris and C. Williams. 2010. Comparative analysis of genetic background in eight near-isogenic wheat lines with different H genes conferring resistance to Hessian fly. Genome, 54: 81-89. [DOI:10.1139/G10-095]
28. Xue, G.P., J. Drenth, D. Glassop, M. Kooiker and C.L. McIntyre. 2013. Dissecting the molecular basis of the contribution of source strength to high fructan accumulation in wheat. Plant Molecular Biology, 81: 71-92. [DOI:10.1007/s11103-012-9983-1]
29. Xue, G.P., C.L. McIntyre, D. Glassop and R. Shorter. 2008. Use of expression analysis to dissect alterations in carbohydrate metabolism in wheat leaves during drought stress. Plant Molecular Biology, 67: 197-214. [DOI:10.1007/s11103-008-9311-y]
30. Xue, G.P., C.L. McIntyre, C.L.D. Jenkins, D. Glassop, A.F. van Herwaarden and R. Shorter. 2008. Molecular Dissection of Variation in Carbohydrate Metabolism Related to Water-Soluble Carbohydrate Accumulation in Stems of Wheat. Plant Physiology, 146: 441-54. [DOI:10.1104/pp.107.113076]
31. Yang, J., J. Zhang, Z. Wang, Q. Zhu and L. Liu. 2004. Activities of fructan- and sucrose-metabolizing enzymes in wheat stems subjected to water stress during grain filling. Planta, 220: 331-43. [DOI:10.1007/s00425-004-1338-y]
32. Zadoks, J.C., T.T. Chang and C.F. Konzak. 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Research, 14: 415-21. [DOI:10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x]
33. Zhang, J., B. Dell, E. Conocono, I. Waters, T. Setter and R. Appels. 2009. Water deficits in wheat: fructan exohydrolase (1-FEH) mRNA expression and relationship to soluble carbohydrate concentrations in two varieties. New Phytologist, 181: 843-50. [DOI:10.1111/j.1469-8137.2008.02713.x]
34. Zhang, J., B. Dell, W. Ma, R. Vergauwen, X. Zhang, T. Oteri, A. Foreman, D. Laird and W. Van den Ende. 2016. Contributions of Root WSC during Grain Filling in Wheat under Drought. Frontiers in Plant Science, 7: 904 pp. [DOI:10.3389/fpls.2016.00904]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2020 All Rights Reserved | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by : Yektaweb