مطالعه مهمترین گروه های ژن ها و پروتیین های مرتبط با تحمل تنش خشکی در گیاهان

صفت تحمل به خشکی صفتی پیچیده بوده که ژن ها و پروتیین های متعددی در آن نقش دارد که اغلب آنها در چهار گروه شامل پروتیین های عملکردی (Functional proteins)، ترکیبات فعال اسمزی (Osmotic ally active compounds)، عوامل رونویسی (Transcription Factors) و عوامل سیگنالی (Signaling factors) قرار دارند. به طور کلی می توان گفت که تنش ایجاد شده در محیط، پیامی را ایجاد می کند که این پیام توسط گیرنده هایی که عمدتا در سلول های ریشه قرار دارند دریافت شده و به سلول های اندام هوایی فرستاده می شود.این پیام ها فاکتورهای رونویسی را فعال کرده که منجر به رونویسی از ژن های کد کننده پروتیین های عملکردی و ترکیبات فعال اسمزیمی شوند و نهایت با تولید این ترکیبات گیاه شرایط کم آبی را تحمل می کند. ژنهای متعددی شناسایی شده که پروتیین های عملکردی را کد کرده و این پروتیین ها نقش مهمی در مقابله با تنش خشکی دارند. مهمترین این پروتیین ها شامل (Heat-shok ،LEA proteins proteins (Hsps و پروتیین های پاکسازی کننده ROS هستند. از طرف دیگر، تنش های اسمزی شدید منجر به ایجاد تغییرات زیان آور در ترکیبات سلولی میشود. در این راستا دامنه وسیعی از متابولیت ها که می توانند از این تغییرات مضر جلوگیری کنند شناسایی شده است. در این رابطه برای ایجاد تحمل به خشکی دو روش شامل افزایش میزان تولید این ترکیبات با ارزش در درون سلول و کاهش میزان ترکیبات سمی تولید شده در سلول وجود دارد. برخی از این ترکیبات که می توانند از چنین تغییرات مضری در سلول گیاهی جلوگیری کنند، شامل: پرولین، گلوتامات، گلایسین، بتایین، کارنیتین، مانیتول، سوربیتول، ساکاروز، الیگوساکاریدها و همچنین یون هایی مانند (+)K می باشند. به عنوان مثال ژن هایی مانند P5CS که باعث افزایش میزان پرولین آزاد در سلول میشوند نقش مهمی در هنگام بروز تنش خشکی خواهند داشت. به نظر می رسد که پرولین علاوه بر نقش تنظیم کننده اسمزی نقش محافظت از پروتیین ها را نیز در هنگام تنش بر عهده دارد. همچنین فاکتورهای رونویسی عواملی هستند که تنظیم بیان برخی ژن ها را کنترل کرده و موجب افزایش یا کاهش بیان ژن های هدفمی شوند. در نتیجه بیان فاکتورهای رونویسی، میتواند بیان ژن های هدف پایین دستی را که در پاسخ به تنش خشکی دخیل هستند تنظیم کند. اغلب این فاکتورها در چند گروه از خانواده های بزرگ عوامل رونویسی دسته بندی می شوند از قبیل: Zinc-finger،Cys2His2 ،MYC ،MYB, NAC ،Bzip ،AP2/ERF و WRKY. به عنوان مثال در آرابیدوپسیس، فاکتور رونویسی DREB1/CBF3 تنظیم بیان بسیاری از ژنهای هدف القاء شونده با تنش را کنترل کرده و موجب افزایش مقاومت به خشکی و شوری در این گیاه می شود. همچنین فاکتور رونویسی AREB1 تنظیم بیان ژن کدکننده یک نوع پروتیین LEA و یکسری ژن های تنظیمی دیگر را به عهده دارد و بدین ترتیب نقش مهمی را در هنگام تنش خشکی بازی می کند. دسته دیگری از ژن ها که در مقاومت به تنش خشکی نقش دارند، فاکتورهای سیگنالیهستند. در سلول برای اینکه فاکتورهای رونویسی مرتبط با مقاومت به خشکی تولید شوند و بیان ژنهای پایین دست را تنظیم کنند، لازماست یکسری پیامها که حاوی هشدار در خصوص شرایط تنش هستند به سلول رسانده شود و سپس سلول عکسالعمل لازم را نشان دهد.در بسیاری از موارد، فاکتورهای سیگنالی در پاسخ به شرایط تنشی مختلف، فعال یا غیر فعال میشوند. در قسمت بالا دست فاکتورهایرونویسی سیستم های انتقال پیام مختلفی در پاسخ به تنش های محیطی وارد عمل می شوند که شامل: سیستم فسفوریلاسیون یادفسفوریلاسیون پروتیین ها، سیستم متابولیسم فسفولیپید ها، سیستم دریافت کلسیم و غیره می باشند. در مجموع با وجود یافته های مهمدر زمینه شناسایی ژن ها و پروتیین های دخیل در تحمل به تنش خشکی هنوز پیچیدگی ها و ناشناخته های زیادی وجود دارد.

کلیدواژه ها:

پروتیین ، تحمل ، تنش خشکی ، ژن ، گیاهان