دوره 9، شماره 24 - ( زمستان 1396 )                   جلد 9 شماره 24 صفحات 69-78 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


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

Younesi-Melerdi E, Nematzadeh G A, Shokri E. Isolation and Gene Expression Investigation in Photosynthetic Isoform of Phosphoenolpyruvate Carboxylase Gene in Halophytic Grass Aeluropus Littoralis under Salinity Stress. jcb. 2018; 9 (24) :69-78
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-939-fa.html
یونسی ملردی الهام، نعمت زاده قربانعلی، شکری احسان. جداسازی و بررسی بیان ایزوفرم فتوسنتزی ژن فسفوانول پیروات کربوکسیلاز در گیاه شورزیست آلوروپوس لیتورالیس تحت تنش شوری . پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی. 1396; 9 (24) :69-78

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-939-fa.html


دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
چکیده:   (1058 مشاهده)
      با توجه به این که کشاورزی دنیا با دو معضل گرم شدن زمین و شوری خاک روبرو است، بررسی مولکولی گیاهان مقاوم به شوری و گرما کمک زیادی به درک  مکانیسم مقاومت و انتقال آن به گیاهان زراعی می­کند. آنزیم فسفوانول پیروات کربوکسیلاز (PEPc) واکنش برگشت ناپذیز فسفو انول پیروات را در حضور یون بی کربنات به منظور تولید اگزالو استات در گونه­هایی کاتالیز می­کند که در آنها کربو کسیلاسیون اولیهCO2  مزوفیلی در طول فتوسنتز C4و متابولیسم اسید کراسولاسه انجام می­شود. در پژوهش حاضر بخشی از توالی کد شونده (CDS) ژن pepc در گیاه شورزیست چمن‌ شور ساحلی یا برت با نام علمی آلوروپوس لیتورالیس با طول 678 جفت باز جداسازی و با شماره دسترسی KP122945 (EC:4.1.1.31) در بانک ژن NCBI  ثبت شد، سپس الگوی تمایل کدونی و آنالیز کمی بیان آن در غلظت­های شاهد (0) و 600 میلی­مولار نمک کلرید سدیم (Nacl) با استفاده از روش Real-time PCR  مطالعه شد. نتایج نشان دادند که قطعه جداسازی شده بیشترین همولوژی در سطح پروتئین را با گونه­های Eragrostis minor  و japonica Zoysia دارد. همچنین شاخص تمایل کدنی (CAI) آن 82/0 برآورد گردید. بررسی کمی بیان ژن تحت تنش 600 میلی مولار نمک نشان داد که سطح رونوشت ژن pepc در پاسخ به شرایط تنش، حدود 3 برابر (نسبت به شاهد) افزایش یافته است. بنابراین افزایش بیان ژن فتوسنتزی pepc به عنوان یکی از مکانیسم­های ایجاد مقاومت به تنش شوری در گیاه آلوروپوس لیتورالیس پیشنهاد می­شود.
متن کامل [PDF 3872 kb]   (495 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح نباتات، بیومتری
دریافت: ۱۳۹۶/۱۲/۱۹ | ویرایش نهایی: ۱۳۹۸/۱/۲۵ | پذیرش: ۱۳۹۶/۱۲/۱۹ | انتشار: ۱۳۹۶/۱۲/۱۹

فهرست منابع
1. Amzallag, G.N., H.R. Lerner and A. Poljakoff-Mayber. 1990. Exogenous ABA as a modulator of the response of sorghum to high salinity. Journal of Experimental Botany, 41: 1529-1534 [DOI:10.1093/jxb/41.12.1529]
2. Bandyopadhyay, A., K. Datta, J. Zhang, W. Yang, S. Raychaudhuri, M. Miyao and S.K. Datta. 2007. Enhanced photosynthesis rate in genetically engineered indica rice expressing pepc gene cloned from maize. Plant Science, 172: 1204-1209. [DOI:10.1016/j.plantsci.2007.02.016]
3. Barozai, M.Y.K., A.G. Kakar and M. Din. 2012. The relationship between codon usage bias and salt resistant genes in Arabidopsis thaliana and Oryza sativa. Pure and Applied Biology, 1: 48-51. [DOI:10.19045/bspab.2012.12005]
4. Chollet, R., J. Vidal and M.H. O'Leary. 1996. Phosphoenolpyruvatecarboxylase: a ubiquitous ,highly regulated enzyme in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 47: 273-298. [DOI:10.1146/annurev.arplant.47.1.273]
5. Chu, C., Z. Dai, M.S.B. Ku and G.E. Edwards. 1990. Induction of crassulacean acid metabolism in facultative halophyte Mesembryanthemum crystallinum by absisic acid. Plant Physiol, 98-3: 1253-1266. [DOI:10.1104/pp.93.3.1253]
6. DaSilva, J.M. and M.C. Arrabaca. 2004. Photosynthetic enzymes of C4 grass Seteria sphacelata under water stress: a comparison between rapid and slowly imposed water deficit. Photosynthetica, 42: 43-47. [DOI:10.1023/B:PHOT.0000040568.58103.ca]
7. Doubnerova, V. and H. Ryslava. 2011. What can enzymes of C4 photosynthesis do for C3 plants under stress? Plant Science, 180: 575-583. [DOI:10.1016/j.plantsci.2010.12.005]
8. Echevarrı'a, C., J. Vidal, J. A. Jiao and R. Chollet. 1990. Reversible light activation of phosphoenolpyruvate carboxylase protein-serine kinase in maize leaves. FEBS Letter, 275: 25-28. [DOI:10.1016/0014-5793(90)81430-V]
9. Echevarrı'a, C., S. Garcı'a-Maurin,˜O.R. Alvarez, A. Soler and J. Vidal. 2001. Salt stress increases the Ca2+-independent phosphoenolpyruvatecarboxylase kinase activity in Sorghum plants. Planta, 214: 283-287. [DOI:10.1007/s004250100616]
10. Epstein, E. 1972. Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives. Wiley and Sons, New York.
11. Golovnina, K.A., S.A. Glushkov, A.G. Blinov, L.R. Adkison and N.P. Goncharov. 2007. Molecula phylogeny of the genus Triticum. Plant Systematics and Evolution, 264: 195-216. [DOI:10.1007/s00606-006-0478-x]
12. Gonzalez, M.C., R. Sanchez and F.J. Cejudo. 2003. Abiotic stresses affecting water balance induce phosphoenolpyruvate carboxylase expression in roots of wheat seedlings. Planta, 216: 985-992.
13. Hall, T. 1999. BioEdit computer program, version 7.0.9, Tom Hall, Ibis Biosciences, Carlsbad CA. Available from: http://www.mbio.ncsu.edu/BioEdit/bioedit.html
14. Harrison, R.J. and B. Charlesworth. 2011. Biased gene conversion affects patterns of codon usage and amino acid usage in the Saccharomyces sensu stricto group of yeasts. Molecular biology and evolution, 28: 117-129. [DOI:10.1093/molbev/msq191]
15. Izui, K., H. Matsumura, T. Furumoto and Y. Kai. 2004. Phosphoenolpyruvate carboxylase: a newera of structural biology. Annu. Rev. Plant Biology, 55: 69-84 [DOI:10.1146/annurev.arplant.55.031903.141619]
16. Izui, K., M. Taguchi and H. Katsuki. 1980. Regulation of Escherichia Morikaw coli phosphoenolpyruvate carboxylase by multiple effectors in vivo. Estimation of the activities in the cells grown on various compounds. Journal of Biochemistry, 87(2): 441-449. [DOI:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a132764]
17. Kai, Y., M. Yasushi, M. Hiroyoshi and I. Katsura. 2003. "Phosphoenolpyruvate carboxylase: threedimensionalstructure and molecular mechanisms".Archives of Biochemistry and Biophysics, 414 (2): 170-179. [DOI:10.1016/S0003-9861(03)00170-X]
18. Kai, Y., M. Hiroyoshi, T. Inoue, K. Terada, Y. Nagara, T. Yoshinaga, A. Kihara, K. Tsumura and K. Izui. 1999. "Three-dimensional structure of phosphoenolpyruvate carboxylase: A proposed mechanism for allostericinhibition". Proceedings of the National Academyof Sciences, 96(3): 823-828. [DOI:10.1073/pnas.96.3.823]
19. Leegood Richard, C. 2013. Strategies for engineering C4 photosynthesis. Journal of Plant Physiology, 170: 378-388. [DOI:10.1016/j.jplph.2012.10.011]
20. Li, B. and R. Chollet. 1994. Salt induction and the partial purification/ characterization of phosphoenolpyruvate carboxylase protein serinekinase from an inducible crassulacean-acid-metabolism (CAM) plant, Mesembryanthemum crystallinum L. Archives of Biochemistry and Biophysics, 307: 416-419.
21. Manns, R., R.A. James and A. Lauchi. 2006. Approaches to increasing the salt tolerance in wheat and other cereals. Journal of Exprimental Botany, 57: 1025-1043. [DOI:10.1093/jxb/erj100]
22. Mohseni, A., Gh.A. Nematzadeh, A. Dehestani Kelagari, B. Shahin Kaleybar and E. Soleimani. 2016. Cloning and bioinformatics analysis of MDHAR gene from Aeluropus Littoralis and over-expression analysis in Nicotina Tabacum. Journal of Crop Breeding, 8: 219-230 (In Persian). [DOI:10.18869/acadpub.jcb.8.17.230]
23. Morikawa, M., K. Izui, M. Taguchi and H. Katsuki. 1980. Regulation of Escherichia coli phosphoenolpyruvate carboxylase by multiple effectors in vivo. Estimation of the activities in the cells grown on various compounds. Journal of Biochemistry, 87(2): 441-449. [DOI:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a132764]
24. Naghavi, M.R., M.A. Malboobi and S. Rashidi. 2009. Bioinformatics. University of Tehran Press, (In Persian).
25. Nilsen, E.T. and D.M. Orcutt. 1996. The physiology of plants under stress: abiotic factors. Wiley, New York.
26. Palidwor, G.A., T.J. Perkins and X. Xia. 2010. A general model of codon bias due to GC mutational bias. PLoS One, 5(10): e13431. [DOI:10.1371/journal.pone.0013431]
27. Paulus, J.K., D. Schlieper and G. Groth. 2013. Greater efficiency of photosynthetic carbonfixation due to single amino-acid substitution. Nature Communications, (2): 1518. [DOI:10.2210/pdb3zge/pdb]
28. Pfaffle, M.W. 2004. Quantification strategies in real-time PCR. Chaper 3 pages 87 - 112 in: A-Z of quantitative PCR (Editor: S.A. Bustin) International University Line (IUL) La Jolla, CA, USA publication.
29. Piotr, Ch. and N. Sacchi. 2006. The single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction: twenty-something years on. Nature Protocols, 1: 581-585 [DOI:10.1038/nprot.2006.83]
30. Poustini, K. and D. A. Baker. 1994. Photosynthetic responses of two wheat cultivars to salinity. Iranian, Journal of Agricultural Science, 25(1): 61-69 (In Persian).
31. Puigbo, P., I.G. Bravo and S. Garcia-Vallve. 2008. E-CAI: a novel server to estimate an expected value of Codon Adaptation Index (eCAI). BMC Bioinformatics, 9:65. [DOI:10.1186/1471-2105-9-65]
32. Sage, R.F. 2004. The evolution of C4 photosynthesis. New Phytol., 161: 341-70. [DOI:10.1111/j.1469-8137.2004.00974.x]
33. Shahin Kaleybar, B., Gh.A. Nematzadeh, S.H.R. Hashemi, H. Askari and S. Kabirnataj. 2012. Physiological and Genetic Responses of Halophyte Aeluropus Littoralis to Salinity. Journal of Crop Breeding, 5: 15-29 (In Persian).
34. Sánchez, R., A. Flores and F.J. Cejudo. 2006. Arabidopsis phosphoenolpyruvate carboxylase genes encode immunologically unrelated polypeptides and are differentially expressed in response to drought and salt stress. Planta, 223: 901-909. [DOI:10.1007/s00425-005-0144-5]
35. Sánchez. R. and F.J. Cejudo. 2003. Identification and expression analysis of a gene encoding a bacterial- type phosphoenolpyruvate carboxylase from Arabidopsis and rice. Plant Physiol, 132: 949-957. [DOI:10.1104/pp.102.019653]
36. Sankhla, N. and W. Huber. 1974. Regulation of balance between C3 and C4 pathway: role of abscisic acid. Zeitschrift für Pflanzenphysiologie, 74: 267-271 [DOI:10.1016/S0044-328X(75)80172-3]
37. Schaeffer, H.J., N.R. Forsthoefel and J.C. Cushman. 1995. Identification of enhancer and silencer regions involved in salt-responsive expression of crassulacean acid metabolism (CAM) genes in the facultative halophyte Mesembryanthemum crystallinum. Plant Molecular Biology, 28: 205-218 [DOI:10.1007/BF00020241]
38. Schroeder, J.I., J.M. Kwak and G.J. Allen. 2001. Guard cell abscisic acid signalling and engineering drought hardiness in plants. Nature, 410: 327-330. [DOI:10.1038/35066500]
39. Tamura, K., J. Dudley, M. Nei and S. Kumar. 2007. MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution 24: 1596-1599. [DOI:10.1093/molbev/msm092]
40. Tcherkez G.G.B., G.D. Farquhar and T.J. Andrews. 2006. Despite slow catalysis and confused substratespecificity, all ribulose bisphosphate carboxylases may be nearly perfectlyoptimized. Proc. Natl. Acad. Science, USA, 103: 7246-51. [DOI:10.1073/pnas.0600605103]
41. Tian, C., Q. Jiang, F. Wang, G. Wang, Z. Xu and Ai. Xiong. 2015. Selection of Suitable Reference Genes for qPCR Normalization under Abiotic Stresses and Hormone Stimuli in Carrot Leaves. Plos One, 10(2): e0117569. [DOI:10.1371/journal.pone.0117569]
42. Turner, N.C., G.C. Wright and K.H.M. Siddique. 2001. Adaptation of grain legumes (pulses) to water-limited environments. Advances in agronomy, 71: 193-231 [DOI:10.1016/S0065-2113(01)71015-2]
43. Vidal, J., J.N. Pierre and C. Echevarrı'a. 1996. The regulatory phosphorylation of C4 phosphoenolpyruvate carboxylase: a cardinal event in C4 photosynthesis. In: Verma DPS (ed) Signal transduction in plant and development. Springer, Berlin HeidelbergNew York, pp: 141-166. [DOI:10.1007/978-3-7091-7474-6_6]
44. Yanagisawa, S. and J. Sheen. 1998. Involvement of maize Dof zinc finger proteins in tissue-specific and light-regulated gene expression. Plant Cell, 10: 75-89. [DOI:10.1105/tpc.10.1.75]

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

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