امروز جمعه 23 آذر 1397

ارزیابی مسیر بیوسنتزی پلی‌آمین‌ها در نخود زراعی (Cicer arietinum L.) تحت تنش سرما

Evaluation of polyamine biosynthetic pathway in chickpea plants under cold stress

MGJ-18-B-00519

ژنتیک گیاهی

پژوهشی کامل

Fa

 

 

در بررسی نقش پلی‌آمین‌ها (PAs) در پاسخ به تنش سرما (°C 4) در ژنوتیپ متحمل (Sel96th 11439) و حساس (ILC533) نخود (Cicer arietinum L.)، محتوی پوتریسین (Put)، اسپرمیدین (Spd)، اسپرمین (Spm)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و بیان نسبی ژن‌های مسیر بیوسنتز Put، آرژنین دکربوکسیلاز (ADC) و ارنیتین دکربوکسیلاز (ODC) مطالعه شد. در ژنوتیپ متحمل محتوی H2O2 پس از افزایش معنی‌دار در روز اول، در روز ششم تنش کاهش یافته (بیش از 7/4 درصد)، به‌‌طوری‌که تجمع آن در مقایسه با شرایط شاهد کمتر شد، در حالی‌که تجمع آن در ژنوتیپ حساس در مقایسه با شرایط شاهد افزایش یافت (تا50 درصد). تحت تنش سرما به موازات کاهش خسارت سلولی (H2O2) محتوی هر سه نوع PAs به‌ویژه Put تحت تنش سرما در مقایسه با شرایط شاهد افزایش یافت (حداکثر تا 116 درصد)، در حالی‌که در ژنوتیپ حساس در روز ششم تنش افزایش محتوی Put در مقایسه با ژنوتیپ متحمل کم‌تر بود (تا 14 درصد). بنابراین، به‌نظر می‌رسد که Put به‌عنوان محافظت کننده در پاسخ به تنش سرما در اثر خسارت القایی تنش تجمع می‌یابد. تحت تنش سرما به موازات افزایش میزان Put، محتوی Spd و Spm نیز در مقایسه با شرایط شاهد افزایش یافت (به ترتیب حداکثر تا 66 و 69 درصد) به‌طوری‌که افزایش آن‌ها در ژنوتیپ متحمل بیش‌تر از ژنوتیپ حساس بود. تحت تنش سرما میزان بیان ژن ADC در مقایسه با شاهد در هر دو ژنوتیپ افزایش یافت (حداکثر تا بیش از 26 برابر) در حالی‌که میزان بیان ژن ODC در هر دو ژنوتیپ در مقایسه با شاهد کاهش یافت (تا بیش از 2 برابر). نتایج نشان ‌داد که تحت تیمارهای آزمایش افزایش بیوسنتز Put وابسته به بیان ژن‌ ADC مسیری غالب در مقایسه با مسیر ODC در نخود است. احتمالا افزایش بیان نسبی ژن ADC با تولید Put باعث افزایش تحمل به تنش سرما می‌شود. بنابراین افزایش میزان پلی‌آمین‌ها (PAs) به‌ویژه Put، که احتمالا با افزایش بیان ژن ADC سنتز می‌شود، در بهبود تحمل به تنش سرما نخود زراعی نقش مهمی ایفا می‌کند.

C
ontribution of polyamines (PAs) in response to cold stress (4◦C) were studied in chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes. The content of putrescine (Put), spermidine (Spd), Spermine (Spd), hydrogen peroxide (H2O2) and relative expression of Arginine decarboxylase (ADC) and ornithine decarboxylase (ODC) genes that involve in Put biosynthesis pathway were investigated in cold-tolerant (Sel96th 11439) and cold-sensitive (ILC533) genotypes. In the tolerant genotype, H2O2 accumulation was gradually decreased (up to 4.7%) from the first day to 6th day of cold stress treatment and its accumulation decreased while its accumulation in sensitive genotype increased up to 50% compared to the control. Under cold stress, as damage index (H2O2) was decresed, PA and Put content increased comparing to control conditions (up to 116%), while Put content in cold-sensitive genotype was lower compared to cold-tolerant genotype on the sixth day (up to 14%). Therefore, Put accumulates as an osmoprotectant in response to induced damage caused by cold stress. Under cold stress, increasing in Put content was accompanied by increasing of Spd and Spm comparing to control conditions (up to 66% and 69%) while, their increases in cold-tolerant genotype was more than cold-sensitive one. Also in both genotypes, under cold stress the transcript levels of ADC gene was increased up to 26-fold and the transcripts of ODC gene was increased up to 2-fold comparing to control conditions. These results showed that in chickpea under cold stress, increase of Put biosynthesis dependent on ADC pathway was dominant compared to ODC gene. Possibly increasing relative expression of the ADC gene with the production of Put improved cold tolerance mechanisim. Therefor, increasing PAs content particularly Put which is probably synthesized by the up-regulation of ADC gene, plays an important role in cold tolerance development in chickpea.

نویسندگان مقاله
ناممحل خدمتپست الکترونیکی

سعید امینی
s amini

نویسنده مسئول

رضا معالی امیری
r maali amiri

rmamiri[AT]ut.ac.ir نویسنده مسئول

حسن زینالی خانقاه
h zeinali

نویسنده مسئول

مقالات چاپ شده