تجزیه پروتئوم ریشه برنج تحت دوره های زمانی تنش کمبود آب

هدف: پیشرفت های اخیر در بیولوژی مولکولی و پروتئومیکس، امیدهای تازه ای برای شناسایی پروتئین های کاندیدای تحمل به تنش کمبود آب ایجاد کرده است تا بتوان گام های اساسی در بهبود عملکرد برنج برداشت. هدف اصلی این پژوهش، بررسی دقیق اثر تنش کمبود آب بر صفات مورفولوژیکی و الگوی بیان پروتئوم ریشه برنج می باشد.مواد و روش ها: آزمایشی به صورت طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط کاملا کنترل شده اتاقک رشد طراحی و اجرا گردید. تیمار کمبود آب شامل چهار شرایط مختلف شامل آبیاری عادی (غرقاب) و تنش کمبود آب به مدت ۲۴، ۳۶ و ۴۸ ساعت بود. برای بررسی دقیق الگوی بیان پروتئین ها، از روش الکتروفورز دوبعدی (۲-DE) و رنگ آمیزی با کوماسی بلو استفاده شد. جهت شناسایی لکه های پروتئینی که از نظر آماری معنی دار بودند، از روش طیف سنجی جرمی و ابزارهای بیوانفورماتیک بر اساس نقطه ایزوالکتریک (pI)، وزن مولکولی (MW) و بانک های اطلاعاتی تخصصی استفاده گردید. صفات اندازه گیری شده شامل میزان پرولین، وزن خشک، قطر، حجم، تعداد و طول ریشه و همچنین نسبت طول اندام هوایی به ریشه بودند.نتایج: نتایج نشان داد که تنش کمبود آب باعث تغییرات معنی دار در صفات پرولین، وزن خشک، قطر و حجم ریشه شد، اما اثرات آن بر تعداد ریشه، طول ریشه و نسبت طول اندام هوایی به ریشه معنی دار نبود. افزایش مدت زمان تنش به ۴۸ ساعت منجر به افزایش چشمگیر وزن خشک ریشه گردید، در حالی که تنش ۲۴ ساعته باعث افزایش قابل توجه حجم و قطر ریشه شد. همچنین، میزان پرولین ریشه پس از ۳۶ ساعت تنش افزایش نشان داد. بررسی پروتئوم ریشه نشان داد که از میان ۱۳۵ لکه پروتئینی، ۱۴ لکه تحت تنش کمبود آب تغییرات معنی دار در بیان داشتند. افزایش بیان پروتئین فردوکسین اکسیدوردوکتاز نقش مهمی در کاهش اثرات تنش داشت، اما پروتئین های ریبوزومی، گلیسرآلدئید ۳-فسفات و ATP سنتاز کاهش بیان داشتند. پروتئین های فروکتوز ۱،۶-بیس فسفات آلدولاز، گلوکز ۶-فسفات دهیدروژناز، گلایسین دهیدروژناز و کتیناز ابتدا کاهش بیان داشتند، ولی با افزایش مدت تنش به ۴۸ ساعت مجددا روند افزایشی نشان دادند.نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد که تنش کمبود آب باعث تغییرات ساختاری در ریشه و تنظیم مجدد بیان پروتئین های خاص در برنج می شود که نقش مهمی در سازگاری گیاه دارند. افزایش بیان فردوکسین اکسیدوردوکتاز و تغییرات سایر پروتئین ها، مکانیسم های مقاومت گیاه به تنش را روشن ساخت. این یافته ها می توانند مبنای ارزشمندی برای بهبود ژنتیکی برنج جهت تحمل بهتر به تنش کمبود آب باشند.

کلیدواژه ها:

الکتروفورز دو بعدی ، پروتئومیک ، پرولین ، صفات مورفولوژی ریشه