دوره 15، شماره 48 - ( زمستان 1402 )
جلد 15 شماره 48 صفحات 139-123 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
lotfi A, navabpour S, ramezanpour S. (2023). Evaluation of Growth Indices and Expression of Some Genes Involved in Response to Cold Stress in Corn. J Crop Breed. 15(48), 123-139. doi:10.61186/jcb.15.48.123
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1443-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1443-fa.html
لطفی عادل، نواب پور سعید، رمضانپور ساناز. ارزیابی شاخص‌های رشد و بیان برخی ژنهای درگیر در واکنش به تنش سرما در ذرت پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1402; 15 (48) :139-123 10.61186/jcb.15.48.123
عادل لطفی1 
، سعید نواب پور* 1، ساناز رمضانپور1
، سعید نواب پور* 1، ساناز رمضانپور1
1- گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
چکیده: (859 مشاهده)
مقدمه و هدف: تنش سرما از مهم‌ترین عوامل محدود کننده کشت زود هنگام اکثر محصولات زراعی از جمله ذرت می‌باشد. سرما از طریق تولید انواع گونه های اکسیژن فعال (ROS) در گیاهان منجر به بروز تنش اکسیداتیو می‌گردد. این مطالعه بهمنظور بررسی الگوی بیان برخی ژنهای درگیر در واکنش به تنش سرما (کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز و متالوتیونین) در گیاه ذرت انجام شد.
مواد و روش ها: این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار و با سه رقم ذرت سینگل‌کراس 260، سینگل‌کراس 302 و دبل‌کراس 370 انجام شد. کاشت در گلدان‌هایی با گنجایش 4 کیلوگرم خاک صورت گرفت. برای بررسی الگوی بیان ژنها از تکنیک qPCR استفاده شد.
یافته ها: نتایج حاصل از بررسی الگوی بیان ژنها نشان داد که در بین ارقام مورد بررسی رقم سینگل‌کراس 260 بالاترین میزان بیان ژنهای کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و رقم سینگل‌کراس 302 کم‌ترین میزان بیان ژنهای مزبور را داشت. بررسی الگوی بیان ژن متالوتیونین نیز نشان داد که میزان بیان این ژن در رقم سینگل‌کراس 260 کم‌ترین و رقم سینگل‌کراس 302 بالاترین میزان می‌باشد. بیان بالای ژن متالوتیونین در رقم سینگل‌کراس 302 احتمالا به‌دلیل بروز تنش اکسیداتیو در اثر تنش سرما، انباشته شدن پراکسید هیدروژن و بیان پایین ژن کاتالاز می‌باشد. همچنین، شاخص‌های رشد شامل درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، سظح برگ و کلروفیل a و b با میزان بیان ژنهای کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز همبستگی خوبی را نشان دادند.
نتیجه گیری: رقم سینگل‌کراس 260 و رقم سینگل‌کراس 302 از لحاظ بیان ژنهای سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز، درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، سطح برگ و کلروفیل به‌ترتیب بیشترین و کم‌ترین میزان را داشتند. فعالیت ژنهای آنتی‌اکسیدانت مانند کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز از کاهش کلروفیل و آسیب به دستگاه فتوسنتزی گیاه جلوگیری می‌نماید.
مواد و روش ها: این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار و با سه رقم ذرت سینگل‌کراس 260، سینگل‌کراس 302 و دبل‌کراس 370 انجام شد. کاشت در گلدان‌هایی با گنجایش 4 کیلوگرم خاک صورت گرفت. برای بررسی الگوی بیان ژنها از تکنیک qPCR استفاده شد.
یافته ها: نتایج حاصل از بررسی الگوی بیان ژنها نشان داد که در بین ارقام مورد بررسی رقم سینگل‌کراس 260 بالاترین میزان بیان ژنهای کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و رقم سینگل‌کراس 302 کم‌ترین میزان بیان ژنهای مزبور را داشت. بررسی الگوی بیان ژن متالوتیونین نیز نشان داد که میزان بیان این ژن در رقم سینگل‌کراس 260 کم‌ترین و رقم سینگل‌کراس 302 بالاترین میزان می‌باشد. بیان بالای ژن متالوتیونین در رقم سینگل‌کراس 302 احتمالا به‌دلیل بروز تنش اکسیداتیو در اثر تنش سرما، انباشته شدن پراکسید هیدروژن و بیان پایین ژن کاتالاز می‌باشد. همچنین، شاخص‌های رشد شامل درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، سظح برگ و کلروفیل a و b با میزان بیان ژنهای کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز همبستگی خوبی را نشان دادند.
نتیجه گیری: رقم سینگل‌کراس 260 و رقم سینگل‌کراس 302 از لحاظ بیان ژنهای سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز، درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، سطح برگ و کلروفیل به‌ترتیب بیشترین و کم‌ترین میزان را داشتند. فعالیت ژنهای آنتی‌اکسیدانت مانند کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز از کاهش کلروفیل و آسیب به دستگاه فتوسنتزی گیاه جلوگیری می‌نماید.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1401/10/9 | پذیرش: 1402/3/1
دریافت: 1401/10/9 | پذیرش: 1402/3/1
فهرست منابع
1. Abbasi, F. (2016). The mutual effect of drought and salinity on the growth factors of two plant species. Basic Science Journal of Azad Islamic University, Publication number: 66 (In Persian).
2. Akashi, K., N. Nishimura, Y. Ishida and A. Yokota. (2004). Potent hydroxyl radical-scavenging activity of drought-induced type-2 metallothionein in wild watermelon. Biochem BiophysRes Commun, 323: 72-8. [DOI:10.1016/j.bbrc.2004.08.056]
3. Akpui, G.K.S. 1997. Constant temperatures and the rate of seed germination in maize (Zea mays L.) of contrasting endosperm Crops Research Institute, Council for Scientific and Industrial Research,29:31-38. [DOI:10.4314/gjas.v29i2.1987]
4. Alvarado, V., and Bradford, K. J. (2002). A hydrothermal time model explains the cardinal temperatures for seed germination Plant. Cell and Environment ,25: 1061-1069. [DOI:10.1046/j.1365-3040.2002.00894.x]
5. Anjum, N. A., Umar, S., and Chan, M. T. (2010). Ascorbate-glutathione pathway and stress tolerance in plants. Springer Dordrecht Heidelberg, 265-291. [DOI:10.1007/978-90-481-9404-9]
6. Aroca, R., Irigoyen, J., and Sanchez-Dıaz, M. 2001. Photosynthetic characteristics and protective mechanisms against oxidative stress during chilling and subsequent recovery in two maize varieties differing in chilling sensitivity. Plant Science, 161: 719-726. [DOI:10.1016/S0168-9452(01)00460-5]
7. Blindauer, C.A. (2008).Metallothioneins with unusual residues: histidines as modulators of zinc affinity and reactivity. Journal of Inorganic Biochemistry ,102: 507-521. [DOI:10.1016/j.jinorgbio.2007.10.032]
8. Bustin, S.A. (2000).Absolute quantification of mRNA using real-time reverse transcription polymerase chain reaction assays. Jornal of Molecular Endocrinology, 25:168-193. [DOI:10.1677/jme.0.0250169]
9. Domenech , J., Orihuela, R., Mir, G., Molinas, M., Atrian, S., Capdevila, M. (2007). The CdII binding abilities of recombinant Quercus suber metallothionein: Bridging the gap between phytochelatins and metallothioneins. Journal of Biological Inorganic Chemistry, 12: 867-882. [DOI:10.1007/s00775-007-0241-y]
10. Foyer, C.H., Lelandais, M., Kunerk, K.J. 1994. Oxidative stress in plants. Physiology Plant ,92: 696-717. [DOI:10.1034/j.1399-3054.1994.920422.x]
11. Galshi, S., Torabi, B., Rasam, Q., Rahmikarizki, A., and Barzegar, A. (2018). Stress and its management in plants (translation). Publications of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,10-15 (In Persian).
12. Habu, Y., Kakutani, T., and Paszkowski, J. 2001. Epigenetic developmental mechanisms in plants: molecules and targets of plant epigenetic regulation. Curr.Opin.Genet. Dev, 11: 215-220. [DOI:10.1016/S0959-437X(00)00182-9]
13. Henzler, T., and Steudle, E. (2000). Transport and metabolic degradation of hydrogen peroxide in Chara corallina: model calculations and measurements with the pressure probe suggest transport of H2O2 across water channels. J Exp Bot, 51(353): 2053-2066. [DOI:10.1093/jexbot/51.353.2053]
14. Hola, D., Kocova, M., Rothova, O., Wilhelmova, N., and Benesova, M. (2006). Recovery of maize (Zea mays L.) inbreds and hybrids from chilling stress of various duration: Photosynthesis and antioxidant enzymes. Journal of Plant Physiology ,164: 868-877. [DOI:10.1016/j.jplph.2006.04.016]
15. Imam, Y., and Thagha Al-Islami, M. (2014). Performance of agricultural plants - physiology and processes (translation). Shiraz University Press,9-17 (In Persian).
16. Inze, D., and Van Montagu, M. 1995. Oxidative stress in plants. Curr Opion Biotech, 6:153-158. [DOI:10.1016/0958-1669(95)80024-7]
17. Jitesh, M.N., Prashanth, S.R., Sivaprakash, K.R., and Parid, A.K. (2006). Antioxidative response mechanisms in halophytes: their role in stress defense. Journal of Genetics, 85: 237-254. [DOI:10.1007/BF02935340]
18. Jun-jie, G., Tao, L.I., Xian-chang, Y.U .(2009). Gene expression and activities of SOD in cucumber seedlings were related with concentrations of Mn2+, Cu2+, or Zn2+ under low temperature stress. Agricultural Sciences in China ,6: 678-684. [DOI:10.1016/S1671-2927(08)60264-3]
19. Kranner, I., Beckett, R.P., Wornik, S., Zorn, M., and Pfeifhofer, H.W. (2002). Revival of a resurrection plant correlates with its antioxidants status. Plant J, 31: 13-24. [DOI:10.1046/j.1365-313X.2002.01329.x]
20. Karimi, M., Zinli, S. (2013). Basics of PCR and laboratory applications, Andisheh Zahor Publications. Tehran.
21. Khodavirdivand Keshtiban, R., Soltanloo, H., Ramazanpour, S.S., Shariati,V.(2021). Evaluation of Biochemical Response and Defense Mechanism of Wheat Antioxidant Enzymes to Salinity Stress. Journal of Crop Breeding, 12(36):90-100 ( In Persian). [DOI:10.52547/jcb.12.36.90]
22. Latifi,N.,Soltani, A.,Spaner, D .(2004).The effect of temperature on germination components of rapeseed cultivars. Iranian Journal of Agricultural Sciences,313-321 ( In Persian).
23. Mauchamp, A., and Methy, M. (2004). Submergence induced damage of photosythetic apparatus in phragmitesaustralis. Envirnmental and Exprimental Botany, 51: 227-235. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2003.11.002]
24. McKersie, B.D and Bowley, S.R. 1998. Active oxygen and freezing tolerance in trancgenic plants. In Plant Cold Hardiness. Plenum Press New York. , 203-212. [DOI:10.1007/978-1-4899-0277-1_18]
25. Mittler, R. (2002). Oxidative stress, antioxidant and stress tolerance. Annual Review of Plant Science, 7: 405-415. [DOI:10.1016/S1360-1385(02)02312-9]
26. Mohammadinejad, R., Shahpiri, A., and Mirlohi, A. (2018). Investigating the protective role of plant metallothionein genes against heavy metal toxicity. The fifth national conference and specialized exhibition of environmental engineering. University of Tehran, (In Persian.
27. Mura, A., Pintus, F., Medda, R., Floris, G., Rinaldi, A. C., Padiglia, A. (2007). Catalase and antiquitin from Euphorbia characias: Two proteins involved in plant defense. Journal of Biochemistry, 72: 501-5. [DOI:10.1134/S0006297907050069]
28. Naghavi , M., Moghadam, M., Tourchi, M., and Shakiba, M. (2016). Evaluation of spring wheat cultivars based on drough resistance indices. Journal of Crop Breeding. 8th year. Issue17. Spring (2016). 192 - 207 ( In Persian). [DOI:10.18869/acadpub.jcb.8.17.207]
29. Navabpour, S., Morris, K., Allen, R., Harrison, E., AH-M, S., and Buchanan- Wollaston, V .(2003). Expression of senescence-enhanced genes in response to oxidative stress. J Exp Bot, 54(391): 2285-2292. [DOI:10.1093/jxb/erg267]
30. Nicholas, G., Bradford, K.J., Come, D., and Pritchard, H.W. (2003). The biology of seeds: recent research advances.Wallingford: CABI Publishing, 472.
31. Porra, R.J., Thompson, W.A., and Kriedmann, P.E.1989.Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: vertification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy. Biochem. Biophys. Acta, 975:384-394. [DOI:10.1016/S0005-2728(89)80347-0]
32. Poursaleh, M. 1994. Cereals (wheat, barley, rice, corn). Safar Publications, 144 .
33. Prasad, T.K., Anderson, M.D., Martin, B.A., and Stewart, C.R. 1994. Evidence for chilling induced oxidative stress in maize seedlimgs and a regulatory role for hydrogen peroxide. The Plant Cell,6: 65-74. [DOI:10.1105/tpc.6.1.65]
34. Ranal M.A. and De Santana D.G. (2006). How and why to measure the germination process? Revista Brasil, Botanicue. 29(1): 1-11. [DOI:10.1590/S0100-84042006000100002]
35. Sadeghi Bakhtvari, A.R., Ghahrmani Bektash, B., Pasban Eslam, R., Sarabi, V., Hazrati, S .(2019). Evaluation of Rapeseed's Different Genotypes Tolerance to Water Deficit Stress in East Azarbaijan Province. Journal of Crop Breeding, 11(31): 65-77( In Persian). [DOI:10.29252/jcb.11.31.65]
36. Salehi, M., Kalate Arabi, M. and Mosavat, S. A. (2014). Evaluation of Genetic Variation in Spring Bread Wheat Genotypes to Salinity in the North of Golestan Province. Seed and Plant Improvement Journal, 30: 305-325In Persian.
37. Shim, I.S., Momose, Y., Yamamoto, A., Kim, D.W and Usui, K. (2003). Inhibition of catalase activity by oxidative stress and its relationship to Salicylic acid accumulation in plants. Plant Growth Regul,8: 285-292. [DOI:10.1023/A:1022861312375]
38. Sirigam, K., Juntawong, N., Chau-Um, S., Kirdmanee, Ch. (2009). Relationships between sodium ion accumulation and physiological characteristics in rice (Oryza sativa L. SPP. Indica) seedling grown under iso osmotic salinity stress. Pak. J. Bot, 41: 1837-1850.
39. Sopher, C.R., Krol, M., Huner, N.P., Moor, A.E., and Fletcher R.A. 1999. Chloroplastic changes associated with paclobutrazol induced stress protection in maize seedling .Can .J .Bot, 77:297-290. [DOI:10.1139/b98-236]
40. Srivalli, B., Sharma, G., and Khanna-Chopra, R. (2003). Antioxidative defense system in an upland rice cultivar subjected to increasing intensity of water stress following by recovery. Physiol. Planta, 119: 503-512. [DOI:10.1046/j.1399-3054.2003.00125.x]
41. Valasek, M.A.,Repa, J.J. (2005). The power of real-time PCR. Advances in physiology education,29:151-159. [DOI:10.1152/advan.00019.2005]
42. Vitamvas, P., IIja, G.S., Prasil, L.T., Capkovac, V., Opatrnac, J., and Ahme, J. (2007). WCS120 protein family and proteins soluble upon boiling in coldacclimated winter wheat. J. Plant Physiol. 164: 1197-1207. [DOI:10.1016/j.jplph.2006.06.011]
43. Wang, D., Shannon, M.C., and Grieve, C.M. 2001. Salinity reduces radiation absorption and use efficiency in soybean. Field Crops Research, 69: 267-277. [DOI:10.1016/S0378-4290(00)00154-4]
44. Wang, W.X., Vinocur, B., and Altman, A. 1999. A plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance. Planta,218: 1-14. [DOI:10.1007/s00425-003-1105-5]
45. Yuan, J., Chen, D., Ren, Y., Zhang, X., and Zhao, J. (2008). Characteristic and expression analysis of a metallothionein gene, OsMT2b, downregulated by cytokinin suggests functions in root development and seed embryo germination of rice. Plant Physiol ,146(4): 1637-1650. [DOI:10.1104/pp.107.110304]
46. Zhu, W., Zhao, D., Maio, Q., Xue, T., Li, X., and Zheng, C. (2009). Arabidopsis thaliana Metallothionein, AtMT2a, Mediates ROS Balance during Oxidative Stress. Plant Biol,52: 585-592. [DOI:10.1007/s12374-009-9076-0]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
