تغییرات الگوی پروتئوم برگ دو ژنوتیپ متحمل و حساس چغندر قند (Beta vulgaris spp. vulgaris) تحت تنش کم آبی

هدف: چغندرقند به دلیل ذخیره قند در ریشه یکی از مهمترین گیاهان زراعی به حساب می آید. تنش کم آبی یکی از تنش های غیرزنده می باشد که باعث تغییرات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی در گیاه شده و نتیجه این تغییرات کاهش عملکرد محصول است. هدف از این مطالعه شناسایی پروتئین های درگیر در تحمل به تنش کم آبی به روش الکتروفورز دو بعدی و طیف سنجی جرمی است. مواد و روش ها: در این پژوهش الگوی پروتئوم برگ دو ژنوتیپ متحمل (۸۰۰۱-S۱-۱۰) و حساس (۸۰۰۱-S۱-۶) چغندرقند تحت تنش کم آبی (روش تشتک تبخیر کلاس A) مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه دو ژنوتیپ متحمل و حساس بین دو سطح تنش کم آبی و نرمال انجام شده است. استخراج پروتئین از بافت برگ، جداسازی پروتئین ها به روش الکتروفورز دو بعدی و سپس کمی سازی لکه های پروتئینی از طریق نرم افزار PDQuest برای شناسایی لکه های پروتئین تکرارپذیر و دارای تغییرات بیان معنی دار در شرایط عادی و تنش کم آبی انجام شد. سپس از روش طیف سنجی جرمی و ابزارهای بیوانفورماتیک برای شناسایی این پروتئین ها استفاده شد. نتایج: تعداد ۸۵ لکه پروتئینی تکرارپذیر در ژنوتیپ متحمل شناسایی شد. بر اساس آزمون t تعداد هفت لکه پروتئینی با افزایش بیان و دو لکه با کاهش بیان معنی دار همراه بودند. در ژنوتیپ حساس تعداد ۵۷ لکه پروتئینی تکرارپذیر شناسایی شد که چهار لکه پروتئینی بر اساس آزمون t دارای تغییر بیان معنی دار آماری بودند. هر چهار لکه پروتئینی دارای کاهش بیان معنی دار در سطح تنش کم آبی بودند پروتئین های شناسایی شده از نظر عملکرد بیولوژیکی در پنج گروه قرار گرفتند که شامل پروتئین های فتوسنتزی، پروتئین های درگیر در انرژی و متابولیسم، پروتئین های تخریبی، پروتئین های درگیر در تنش و دفاع و پروتئین های سم زدا یا مهار کننده ROS هستند. پروتئین های فتوسنتزی آنزیم روبیسکو اکتیواز و فسفوریبولوکیناز با افزایش بیان و پروتئین ۴-hydroxy-۳-methylbut-۲-en-۱-yl diphosphate synthase و کربنیک انیدراز با کاهش بیان در ژنوتیپ متحمل در اثر تنش کم آبی همراه بودند. پروتئین های oxygen-evolving enhancer protein ۱ و oxygen-evolving enhancer protein ۲ در ژنوتیپ حساس در اثر تنش کم آبی کاهش بیان نشان دادند. آنزیم های هگزوکیناز و گلوتامین سنتتاز ۲ با افزایش بیان در ژنوتیپ محتمل و پروتئین های مالات دهیدروژناز و کولین مونوکسیناژ در ژنوتیپ حساس تحت تنش کم آبی با کاهش بیان معنی دار همراه بودند. آنزیم کاتالاز ۲ و پروتئین شوک حرارتی ۷۰ در اثر تنش کم آبی دارای افزایش بیان بودند. پروتئین مونودهیدروآسکوربات ردوکتاز ۵ در اثر تنش کم آبی درژنوتیپ متحمل افزایش بیان همراه بود. نتیجه گیری: نتایج حاصل به خوبی بیانگر این نکته است که تحمل به خشکی در چغندرقند نه تنها وابسته به افزایش بیان برخی پروتئین ها، بلکه مبتنی بر تنظیم دقیق شبکه ای از مسیرهای زیستی است که از طریق تنظیم تعادل بین تولید و مصرف انرژی، محافظت در برابر آسیب های اکسیداتیو و حفظ کارایی فتوسنتزی، امکان بقاء و عملکرد پایدار در شرایط نامطلوب را فراهم می کنند. بنابراین، شناسایی این پروتئین ها به عنوان نشانگرهای زیستی می تواند ابزار قدرتمندی برای غربالگری ژنوتیپ های متحمل و نیز هدفی برای برنامه های مهندسی ژنتیک و اصلاح گیاهان مقاوم به خشکی در چغندرقند و سایر محصولات زراعی باشد.

کلیدواژه ها:

الکتروفورز دو بعدی ، بافت برگ ، پروتئین ، طیف سنجی جرمی