
تعداد نشریات | 26 |
تعداد شمارهها | 447 |
تعداد مقالات | 4,557 |
تعداد مشاهده مقاله | 5,380,003 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 3,580,072 |
شناسایی ژنهای درگیر در انتقال یونها در پاسخ به تنش شوری بالا در گیاهچههای برنج | ||
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی | ||
دوره 14، شماره 4، دی 1401، صفحه 69-84 اصل مقاله (809.52 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22103/jab.2022.19689.1409 | ||
نویسندگان | ||
مژده اکبرزاده للکامی1؛ محمدهادی پهلوانی* 2؛ خلیل زینلی نژاد3؛ کیوان مهدوی ماشکی4؛ آندریاس پی.ام وبر5؛ دومینیک بریلهاوس6 | ||
1دانشجوی سابق دکتری، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
2دانشیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
3استادیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
4استادیار پژوهش موسسه تحقیقات برنج کشور، معاونت مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران | ||
5استاد گروه بیوشیمی گیاهی، دانشگاه HHU، دوسلدورف، آلمان | ||
6استادیار گروه بیوشیمی گیاهی، دانشگاه HHU، دوسلدورف، آلمان | ||
چکیده | ||
هدف: برنج در بین گیاهان زراعی از حساسیت بالایی به شوری برخوردار است. حساسیت برنج در مرحله گیاهچهای و فاز زایشی موجب آسیب به فرایندهای حیاتی گیاه و در نهایت کاهش عملکرد میشود. در محیطهای شور سمیت یونی بهواسطه جذب یون سدیم افزایش مییابد. ارقام متحمل با کاهش نسبت سدیم به پتاسیم در اندامهای فتوستنزی با شوری مقابله میکنند. کنترل ورود و خروج یونها در سلولهای گیاهی توسط کانالها و ناقلهای یونی انجام میشود. شناسایی و ارزیابی الگوی بیان ژنهای کنترلکننده این ناقلها در زمانها و اندامهای مختلف از اهداف این تحقیق بود. مواد و روشها: در این مطالعه از دو ژنوتیپ برنج متحمل CSR28 و حساس IR28 استفاده شد. گیاهچههای کاشت شده در محیط کشت هیدروپونیک در معرض تیمار شوری 150 میلیمولار قرار گرفتند و نمونهبرداری از ریشه و اندام هوایی در زمانهای 6 و 54 ساعت پس از تیمار انجام شد. پس از استخراج RNA، ساخت کتابخانه و تجزیه و تحلیل RNA-seq انجام شد و ژنهای با بیان افتراقی شناسایی شدند. از تجزیه مسیر MapMan برای شناسایی ژنهای کنترلکننده ناقلهای یونی استفاده شد. نتایج: از مقایسه دو ژنوتیپ در شرایط اختصاصی تنش شوری، 47 ژن با بیان بالا که کنترلکننده ناقلهای یونی بودند شناسایی شدند که برخی دارای بیان اختصاصی در ژنوتیپ یا اندام خاص بودند. ژنهای OsTPC1 و OsSOS3 که بهترتیب در ورود یون کلسیم به سلول و گیرنده کلسیم نقش دارند در ریشه ژنوتیپ متحمل در زمان 54 ساعت بیان بیشتری نسبت به ژنوتیپ حساس نشان دادند. همچنین بیان بالای ژنهای مهمی نظیر OsSOS1 و OsNHX1 در ژنوتیپ متحمل بیانگر کاهش تجمع یون سدیم نسبت به ژنوتیپ حساس بود. دیگر ژنهای درگیر در هومئوستازی یونی نظیر OsHKT1 در اندام ریشه و زمان 54 ساعت در ژنوتیپ متحمل بیان بیشتری داشت. نتیجهگیری: بهطور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که فعل و انفعلات مولکولی رخ داده در ریشه در شرایط طولانی مدت تنش شوری موجب تفاوت در تحمل به شوری از طریق تفاوت در هومئوستازی یونی شده است. همچنین نتایج این تحقیق بیانگر نقش مسیر پیامرسانی مربوط به یون کلسیم در القای تحمل به شوری ژنوتیپ متحمل CSR28 بود. از بیان اختصاصی برخی از این ژنها در ژنوتیپ یا اندام خاص میتوان بهعنوان نشانگر زیستی در برنامههای گزینش ژنوتیپهای برنج متحمل به شوری استفاده کرد. | ||
کلیدواژهها | ||
تجزیه MapMan؛ ترانسکریپتوم؛ مسیر SOS؛ ناقل یونی | ||
مراجع | ||
احمدی کریم، عبادزاده حمیدرضا، حاتمی فرشاد، عبدشاه هلدا و کاظمیان آرزو (1400) آمارنامه کشاورزی سال زراعی 99-98، جلد اول: محصولات زراعی، مرکز فنآوری اطلاعات، وزارت جهاد کشاورزی، ایران 97 ص.
اکبرزاده للکامی مژده، پهلوانی محمدهادی، زینلینژاد خلیل و همکاران (1399) پاسخ برخی از متابولیت های اولیه ریشه برنج (Oryza sativa L.) به تنش شوری. پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی، سال دوازدهم، شماره 34، صفحات 217-210.
عرب پور رق آبادی زهرا، محمدآبادی محمدرضا، خضری امین (1400) الگوی بیانی ژن p32 در بافتهای ران، دست، راسته و چربی پشت بره کرمانی. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی، 13(4)، 183-200.
محمدآبادی محمدرضا، کرد محبوبه، نظری محمود (1397) مطالعه بیان ژن لپتین در بافتهای مختلف گوسفند کرمانی با استفاده از real time PCR. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 10(3)، 122-111.
References
Acosta-Motos JR, Ortuño MF, Bernal-Vicente, A et al )2017 (Plant responses to salt stress: adaptive mechanisms. Agronomy 7, e18
Agre P )1998( Aquaporin null phenotypes: The importance of classical physiology. Proc Nat Aca Sci 95, 9061-9063.
Arabpour Z, Mohammadabadi M, Khezri A (2021) The expression pattern of p32 gene in femur, humeral muscle, back muscle and back fat tissues of Kermani lambs. Agric Biotechnol J 13 (4), 183-200 (In Persian).
Ahmadi K, Ebadzadeh H, Hatami F et al. (2021) Agricultural Statistics of 2020-2021 Volume I: Crop Production. Tehran, Ministry of Jihad-e-Agriculture, Deputy Director of Planning and Economics. Center for Information and Communication Technology (In Persian).
Akbarzadeh Lelekami M, Pahlevani MH, Zaynali Nezhad K et al. (2020) Response of some of Primary Metabolites in Rice (Oryza sativa L.) Root to Salinity Stress. J Crop Breed 12(34), 210-217 (In Persian).
Blumwald E, Aharon GS, Apse MP (2000) Sodium transport in plant cells. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes 1465(1-2), 140-151.
Chang J, Cheong BE, Natera S, Roessner U (2019) Morphological and metabolic responses to salt stress of rice (Oryza sativa L.) cultivars which differ in salinity tolerance. Plant Physiol Biochem 144, 427-435.
Chinnusamy V, Jagendorf A, Zhu JK (2005) Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Sci 45(2), 437-448.
Deinlein U, Stephan AB, Horie T et al. (2014) Plant salt-tolerance mechanisms. Trends plant Sci 19(6), 371-379.
Fukuda A, Nakamura A, Tagiri A et al. (2004) Function, intracellular localization and the importance in salt tolerance of a vacuolar Na+/H+ antiporter from rice. Plant Cell Physiol 45(2), 146-159.
Hasegawa PM, Bressan RA, Zhu JK, Bohnert HJ (2000) Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annu Rev Plant Biol 51(1), 463-499.
Hernández JA (2019) Salinity Tolerance in Plants: Trends and Perspectives. Int J Mol Sci 20:2408
Horie T, Hauser F, Schroede JI (2009) HKT transporter-mediated salinity resistance mechanisms in Arabidopsis and monocot crop plants. Trends plant Sci 14(12), 660-668.
Ismail AM, Horie T (2017) Genomics, physiology, and molecular breeding approaches for improving salt tolerance. Annu Rev Plant Biol 68, 405-434.
Kurotani KI, Yamanaka K, Toda Y et al. (2015) Stress tolerance profiling of a collection of extant salt-tolerant rice varieties and transgenic plants overexpressing abiotic stress tolerance genes. Plant cell Physiol 56(10), 1867-1876.
Kurusu T, Hamada H, Koyan T, Kuchitsu K (2012) Intracellular localization and physiological function of a rice Ca2+-permeable channel OsTPC1. Plant Signal Behav 7(11), 1428-1430.
Lekklar C, Suriya-Arunroj D, Pongpanich M et al. (2019) Comparative genomic analysis of rice with contrasting photosynthesis and grain production under salt stress. Genes 10(8), 562.
Mohammadabadi MR, Tohidinejad F (2017) Charachteristics determination of Rheb gene and protein in Raini Cashmere goat. Iran J Appl Anim Sci 7, 289-295.
Mohammadabadi MR, Kord M, Nazari M (2018) Studying expression of leptin gene in different tissues of Kermani Sheep using Real Time PCR. Agric Biotechnol J 10, 111-122 (In Persian).
Musavizadeh Z, Najafi-Zarrini, Kazemitabar, SK et al. (2021) Genome-wide analysis of potassium channel genes in rice: expression of the OsAKT and OsKAT genes under salt stress. Genes 12(5), 784.
Nounjan N, Charoensawan V, Chansongkrow P et al. (2018) High performance of photosynthesis and osmotic adjustment are associated with salt tolerance ability in rice carrying drought tolerance QTL: physiological and co-expression network analysis. Front Plant Sci 9:1135
Razzaq A, Ali A, Safdar LB et al. (2020) Salt stress induces physiochemical alterations in rice grain composition and quality. J Food Sci 85(1), 14-20.
Reddy AS, Ali GS, Celesnik H, Day IS (2011) Coping with stresses: roles of calcium-and calcium/calmodulin-regulated gene expression. Plant Cell 23(6), 2010-2032.
Rengasamy P (2006) World salinization with emphasis on Australia. J Exp Bot 57(5), 1017-1023.
Senadheera P, Singh R, Maathuis FJ (2009) Differentially expressed membrane transporters in rice roots may contribute to cultivar dependent salt tolerance. J Exp Bot 60(9), 2553-2563.
Shrivasata P, Kumar R (2015) Soil salinity: a serious environmental issue and plant growth promoting bacteria as one of the tools for its alleviation. Saudi J Biologi Sci 22, 123–131. Thimm O, Bläsing O, Gibon Y et al. (2004) MAPMAN: a user‐driven tool to display genomics data sets onto diagrams of metabolic pathways and other biological processes. Plant J 37, 914-939.
Trapnell C, Roberts A, Goff L et al. (2012) Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nat Protoc 7, 562-578.
Walia H, Wilson C, Zeng L et al. (2007) Genome-wide transcriptional analysis of salinity stressed japonica and indica rice genotypes during panicle initiation stage. Plant Mol Biol 63:609-623
Wang R, Jing W, Xiao L et al. (2015) The rice high-affinity potassium transporter1;1 is involved in salt tolerance and regulated by an MYB-type transcription factor. Plant Physiol 168(3), 1076-1090.
Yamaguchi T, Blumwald E (2005) Developing salt-tolerant crop plants: challenges and opportunities. Trends Plant Sci 10(12), 615-620.
Yoshida S, Forno DA, Cock JH (1971) Laboratory manual for physiological studies of rice Laboratory manual for physiological studies of rice
Zhang J, Xu T, Liu Y et al. (2022) Molecular insights into salinity responsiveness in contrasting genotypes of rice at the seedling stage. Int J Mol Sci 23(3), 1624.
Zhu, JK (2016) Abiotic stress signaling and responses in plants. Cell 167(2), 313-324. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 432 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 309 |