دوره 9، شماره 24 - ( زمستان 1396 )
جلد 9 شماره 24 صفحات 9-1 |
برگشت به فهرست نسخه ها
کیوان مهدوی ماشکی 
، علی اصغر نصراله‌نژاد قمی ، ماهاندر تودی ، خلیل زینلی‌نژاد ، احمد یامچی ، حسن سلطانلو ، راجیو کومار وارشنی
، علی اصغر نصراله‌نژاد قمی ، ماهاندر تودی ، خلیل زینلی‌نژاد ، احمد یامچی ، حسن سلطانلو ، راجیو کومار وارشنی
دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
چکیده: (4304 مشاهده)
نخود (Cicer arietinum L.) علاوه بر اینکه یکی از مهمترین حبوبات از نظر تامین پروتئین برای تغذیه انسان می‌باشد، نقش مهمی در حاصلخیزی خاک دارد. این گیاه در نواحی خشک و نیمه خشک همچون ایران، در معرض تنش خشکی انتهای فصل قرار دارد. شناسایی ژن‌های القا شده در شرایط تنش خشکی نه تنها برای درک مکانیسم‌های مولکولی تحمل بهخشکی ضروری است، بلکه در توسعه گیاهان متحمل اهمیت دارد. در تحقیق حاضر، الگوی ترانسکریپتوم نخود کابلی بومی ایرانی (رقم بیونیج) تحت شرایط خشکی در مرحله اوایل گلدهی در مرکز بین‌المللی تحقیقات گیاهان زراعی برای نواحی گرمسیری نیمهخشک (ICRISAT) بررسی شد. بهمنظور توالی‌یابی ترانسکریپتوم نمونه‌های ریشه و اندام هوایی در شرایط شاهد و تنش از Illumina HiSeq2500 استفاده شد. در مجموع تعداد 891 و 507 ژن با بیان افتراقی در پاسخ بهتنش خشکی بهترتیب در ریشه و اندام هوایی شناسایی شدند. همچنین تعداد 760، 376 و 131 ژن بهترتیب بهصورت اختصاصی در ریشه، اندام هوایی و مشترک در هر دو اندام بیان شدند. تجزیه ژن آنتولوژی (GO)، چندین گروه GO مربوط بهتنش، شامل واکنش بهمحرک‌ها و پیام‌رسانی را در ژن‌های بیان شده افتراقی در پاسخ بهتنش خشکی شناسایی کرد. علاوه بر این، مسیرهای متابولیکی مهم، نظیر بیوسنتز اسید آبسزیک و پرولین، بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه مثل فلاوونوئیدها و فنیل‌پروپانوئیدها و متابولیسم‌های انرژی و کربوهیدارت‌ها از طریق تجزیه مسیر KEGG شناسایی شدند. یافته‌های این تحقیق نشان داد که ژن‌ها و مسیرهای بیشتری در ریشه نسبت به اندام هوایی درگیر بودند. چندین ژن بیان شده افتراقی بویژه آن‌هایی که بهعنوان عوامل رونویسی در ارتباط با ژن‌های واکنشدهنده بهخشکی عمل کردند را می‌توان در تحقیقات آتی و برای بهبود ارقام متحمل به خشکی استفاده کرد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح نباتات، بیومتری
دریافت: 1396/12/19 | ویرایش نهایی: 1398/1/25 | پذیرش: 1396/12/19 | انتشار: 1396/12/19
دریافت: 1396/12/19 | ویرایش نهایی: 1398/1/25 | پذیرش: 1396/12/19 | انتشار: 1396/12/19
فهرست منابع
1. Agarwal, P. and B. Jha. 2010. Transcription factors in plants and ABA dependent and independent abiotic stress signalling. Biologia Plantarum, 54: 201-212. [DOI:10.1007/s10535-010-0038-7]
2. Ahmad, F., P. Gaur and J. Croser, 2005. Chickpea (Cicer arietinum L.). Genetic Resources, Chromosome Engineering and Crop Improvement-Grain Legumes, 1: 185-214. [DOI:10.1201/9780203489284.ch7]
3. Ashraf, M. and M. Foolad. 2007. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 59: 206-216. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2005.12.006]
4. Bhargava, S. and K. Sawant, 2013. Drought stress adaptation: metabolic adjustment and regulation of gene expression. Plant Breeding, 132: 21-32. [DOI:10.1111/pbr.12004]
5. Bohnert, H.J., D.E. Nelson and R.G. Jensen. 1995. Adaptations to environmental stresses. The Plant Cell, 7: 1099. [DOI:10.2307/3870060]
6. Chaves, M., J. Flexas and C. Pinheiro. 2009. Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Annals of Botany, 103: 551-560. [DOI:10.1093/aob/mcn125]
7. Delauney, A.J. and D.P.S. Verma. 1993. Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. The Plant Journal, 4: 215-223. [DOI:10.1046/j.1365-313X.1993.04020215.x]
8. Deokar, A.A., V. Kondawar, P.K. Jain, S.M. Karuppayil and N.L. Raju. 2011. Comparative analysis of expressed sequence tags (ESTs) between drought-tolerant and -susceptible genotypes of chickpea under terminal drought stress. BMC Plant Biology, 11: 70. [DOI:10.1186/1471-2229-11-70]
9. FAOSTAT 2013. FAOSTAT database. http://faostat3.fao.org/faostat- gateway/go/to/download/Q/QC/E.
10. Farooq, M., N. Gogoi, S. Barthakur, B. Baroowa and N. Bharadwaj. 2016. Drought Stress in Grain Legumes during Reproduction and Grain Filling. Journal of Agronomy and Crop Science, 203(2): 81-102. [DOI:10.1111/jac.12169]
11. Farooq, M., A. Wahid, N. Kobayashi, D. Fujita and S. Basra. 2009. Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Sustainable Agriculture, Springer, pp: 153-188. [DOI:10.1007/978-90-481-2666-8_12]
12. Farshadfar, E. and J. Javadinia. 2011. Evaluation of chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes for drought tolerance. Seed and Plant Improvment Journal, 27(1): 517-537 (In persian).
13. Finkelstein, R.R. and C.D. Rock. 2002. Abscisic acid biosynthesis and response. The Arabidopsis Book: e0058. [DOI:10.1199/tab.0058]
14. Garg, R., A. Bhattacharjee and M. Jain. 2015. Genome-scale transcriptomic insights into molecular aspects of abiotic stress responses in chickpea. Plant Molecular Biology Reporter, 33: 388-400. [DOI:10.1007/s11105-014-0753-x]
15. Garg, R., R. Shankar, B. Thakkar, H. Kudapa and L. Krishnamurthy. 2016. Transcriptome analyses reveal genotype-and developmental stage-specific molecular responses to drought and salinity stresses in chickpea. Scientific Reports, 6: 19228. [DOI:10.1038/srep19228]
16. Heidari, P. and H. Najafi Zarrini. 2016. Classification and gene expression analysis of bzip family in tomato root under sub-optimal temperature. Journal of Crop Breeding, 8 (17): 17-23 (In Persian). [DOI:10.18869/acadpub.jcb.8.17.23]
17. Hiremath, P.J., A. Farmer, S.B. Cannon and J. Woodward. 2011. Large-scale transcriptome analysis in chickpea (Cicer arietinum L.), an orphan legume crop of the semi-arid tropics of Asia and Africa. Plant Biotechnology Journal, 9: 922-931. [DOI:10.1111/j.1467-7652.2011.00625.x]
18. Jain, D. and D. Chattopadhyay. 2010. Analysis of gene expression in response to water deficit of chickpea (Cicer arietinum L.) varieties differing in drought tolerance. BMC Plant Biology, 10(1): 24. [DOI:10.1186/1471-2229-10-24]
19. Jayashree, B., H.K. Buhariwalla, S. Shinde and J.H. Crouch. 2005. A legume genomics resource: the chickpea root expressed sequence tag database. Electronic Journal of Biotechnology, 8: 8-13. [DOI:10.2225/vol8-issue2-fulltext-8]
20. Joshi, R., S.H. Wani, B. Singh, A. Bohra and Z.A. Dar. 2016. Transcription Factors and Plants Response to Drought Stress: Current Understanding and Future Directions. Frontiers in Plant Science, 7: 1029. [DOI:10.3389/fpls.2016.01029]
21. Kashiwagi, J., L. Krishnamurthy, J.H. Crouch and R. Serraj, 2006. Variability of root length density and its contributions to seed yield in chickpea (Cicer arietinum L.) under terminal drought stress. Field Crops Research, 95: 171-181. [DOI:10.1016/j.fcr.2005.02.012]
22. Mansourifar, C., M. Shaban, M. Ghobadi and A.R. Ajirlu. 2011. Effect of drought stress and N fertilizer on yield, yield components and grain storage proteins in chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars. African Journal of Plant Science, 5: 634-642.
23. Mantri, N.L., R. Ford, T.E. Coram and E.C. Pang. 2007. Transcriptional profiling of chickpea genes differentially regulated in response to high-salinity, cold and drought. BMC Genomics, 8: 1. [DOI:10.1186/1471-2164-8-303]
24. McAdam, S.A. and T.J. Brodribb. 2015. The evolution of mechanisms driving the stomatal response to vapor pressure deficit. Plant Physiology, 167: 833-843. [DOI:10.1104/pp.114.252940]
25. Meena, M.K., S. Ghawana, V. Dwivedi, A. Roy and D. Chattopadhyay. 2015. Expression of chickpea CIPK25 enhances root growth and tolerance to dehydration and salt stress in transgenic tobacco. Frontiers in Plant Science, 6(683): 1-11. [DOI:10.3389/fpls.2015.00683]
26. Molina, C., B. Rotter, R. Horres, S.M. Udupa and B. Besser. 2008. SuperSAGE: the drought stress responsive transcriptome of chickpea roots. BMC Ggenomics, 9(1): 553. [DOI:10.1186/1471-2164-9-553]
27. Moucheshi, S., B. Heidari and E. Farshadfar. 2009. Evaluation of stress indices for drought tolerance screening of chickpea (Cicer arietinum L.). Journal of Crop Breeding, 1(4): 49-64 (In Persian).
28. Pourcel, L., J.M. Routaboul, V. Cheynier, L. Lepiniec and I. Debeaujon. 2007. Flavonoid oxidation in plants: from biochemical properties to physiological functions. Trends in Plant Science, 12: 29-36. [DOI:10.1016/j.tplants.2006.11.006]
29. Ruan, Y.L., Y. Jin, Y.J. Yang, G.J. Li and J.S. Boyer. 2010. Sugar input, metabolism, and signaling mediated by invertase: roles in development, yield potential, and response to drought and heat. Molecular Plant, 3: 942-955. [DOI:10.1093/mp/ssq044]
30. Ruggiero, B., H. Koiwa, Y. Manabe, T.M. Quist and G. Inan. 2004. Uncoupling the effects of abscisic acid on plant growth and water relations. Analysis of sto1/nced3, an abscisic acid-deficient but salt stress-tolerant mutant in Arabidopsis. Plant Physiology, 136: 3134-3147. [DOI:10.1104/pp.104.046169]
31. Sah, S.K., K.R. Reddy and J. Li. 2016. Abscisic Acid and Abiotic Stress Tolerance in Crop Plants. Frontiers in Plant Science, 7(571): 1-26. [DOI:10.3389/fpls.2016.00571]
32. Shao, H.B., L.Y. Chu, Z.H. Lu and C.M. Kang. 2008. Primary antioxidant free radical scavenging and redox signaling pathways in higher plant cells. International Journal of Biological Sciences, 4(1): 8. [DOI:10.7150/ijbs.4.8]
33. Varshney, R.K., P.J. Hiremath, P. Lekha, J. Kashiwagi and J. Balaji. 2009. A comprehensive resource of drought-and salinity-responsive ESTs for gene discovery and marker development in chickpea (Cicer arietinum L.). BMC Genomics, 10: 1. [DOI:10.1186/1471-2164-10-523]
34. Varshney, R.K., C. Song, R.K. Saxena, S. Azam and S. Yu. 2013. Draft genome sequence of chickpea (Cicer arietinum L.) provides a resource for trait improvement. Nature biotechnology, 31: 240-246. [DOI:10.1038/nbt.2491]
35. Wang, X., Y. Liu, Y. Jia, H. Gu and H. Ma. 2012. Transcriptional responses to drought stress in root and leaf of chickpea seedling. Molecular Biology Reports, 39: 8147-8158. [DOI:10.1007/s11033-012-1662-4]
36. Wang, H., H. Wang, H. Shao and X. Tang. 2016. Recent Advances in Utilizing Transcription Factors to Improve Plant Abiotic Stress Tolerance by Transgenic Technology. Frontiers in Plant Science, 7(67):1-13. [DOI:10.3389/fpls.2016.00067]
37. Wood, J., E. Knights and M. Choct. 2011. Morphology of chickpea seeds (Cicer arietinum L.): comparison of desi and kabuli types. International Journal of Plant Sciences, 172: 632-643. [DOI:10.1086/659456]
38. Yamaguchi-Shinozaki, K. and K. Shinozaki. 2006. Transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance to dehydration and cold stresses. Annual Review of Plant Biology, 57: 781-803. [DOI:10.1146/annurev.arplant.57.032905.105444]
39. Yaqoob, M., P.A. Hollington, A.B. Mahar and Z.A. Gurmani. 2013. Yield performance and responses studies of chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes under drought stress. Emirates Journal of Food and Agriculture, 25(2): 117. [DOI:10.9755/ejfa.v25i2.10655]
40. Yu, X., Y. Liu, S. Wang, Y. Tao and Z. Wang. 2016. CarNAC4, a NAC-type chickpea transcription factor conferring enhanced drought and salt stress tolerances in Arabidopsis. Plant Cell Reports, 35: 613-627. [DOI:10.1007/s00299-015-1907-5]
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |