الگوی پروتئوم برگ درخت توت آمریکایی (maclura pomifera) در پاسخ به تنش خشکی

تنش خشکی از مهم ترین عوامل محدود کننده رشد و نمو و گیاهان است. این تحقیق به ‌منظور ارزیابی اثرات متقابل منابع نیتروژن و سطوح بی‌کربنات سدیم بر خصوصیات رشدی، فیزیولوژیکی و پارامترهای فلورسانس کلروفیل دو ژنوتیپ سفید و بنفش سیر در گلخانه هیدروپونیک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی‌عصر (عج) رفسنجان در سال 1395 انجام شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه فاکتور بی‌کربنات سدیم در سه سطح (صفر، 10 و 20 میلی‌مولار)، نیتروژن در سه سطح (سولفات آمونیوم، نیترات آمونیوم و نیترات کلسیم با غلظت پنج میلی‌مولار نیتروژن) و دو ژنوتیپ سیر (سفید و بنفش) با 3 تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد منابع نیترات آمونیوم و سولفات آمونیوم اثر منفی بی‌کربنات را بر وزن تر و خشک اندام هوایی و وزن تر و خشک ریشه کاهش داد. گیاهان تغذیه‌شده با سولفات آمونیوم بیش‌ترین مقدار قند محلول در هر دو ژنوتیپ سیر (1.4 و 1.32 میلی‌گرم برگرم وزن تر برگ به‌ترتیب در ژنوتیپ سفید و بنفش) را به خود اختصاص دادند. میزان پرولین با افزایش غلظت بی‌کربنات سدیم در هر دو ژنوتیپ سیر افزایش یافت. بیشترین مقدار رنگیزه‌های فتوسنتزی تحت تاثیر بی‌کربنات در گیاهانی مشاهده شد که با نیترات آمونیوم و سولفات آمونیوم تغذیه شده بودند. منابع نیتروژن، بی‌کربنات سدیم و برهمکنش آن‌ها بر شاخص‌های فلورسانس کلروفیل تاثیری نداشت و تنها اثر ژنوتیپ بر این صفت معنی‌دار شد. در مجموع، کاربرد سولفات آمونیوم و نیترات آمونیوم سبب بهبود خصوصیات رشدی و عملکردی ژنوتیپ‌های سیر در شرایط تنش قلیائیت شد. براساس یافته‌های این مقاله می‌توان به این نکته اشاره کرد که با تغییر در محلول‌های غذایی مورد‌نیاز گیاهان در شرایط تنش می‌توان از میزان خسارت به آن‌ها کاست و از این تغییر سبب بهبود خصوصیات رشدی و عملکردی گیاهان در شرایط تنش می گردد.

Proteome Analysis of Osage Orange Leaf (Maclura pomifera) in Response to Drought Stress

AbstractIntroductionDrought stress is one of the most important environmental factors, which limit the growth of plants. By the end of the 21st century, the incidence of drought stress is expected to increase because of the global warming phenomenon. As a consequence, trees growth and viability in the forests and urban greenspace will reduce. Thus, selection of plants that are more tolerant to severe drought stress and are able to cope with such environmental conditions needs to be considered in future silvicultural strategies. This study was carried out to identify candidate droughttolerance proteins in Maclura pomifera. Therefore, we aimed to explore the performance of Maclura pomifera under a severe drought stress and analyse the proteome changes of Maclura pomifera leaf in response to drought. Materials and MethodsThe experiment was carried out on 4yearold Maclura pomifera saplings genotypes cultivated on a flat field in the Botanical Garden of University of Tehran. Saplings were exposed to irrigation regimes of 100% and 25% field capacity in a completely randomized design. Leaf samples were collected and were frozen immediately in liquid nitrogen and then stored at −80◦C to be used for further analyses. Experiments were performed using the gradient pH 310 NL IPG strips for the isoelectric focusing. IEF was carried out using the PROTEAN IEF. Strips were then equilibrated first for 15 min in reducing solution and then 15 min in alkylating solution. Equilibrated IPG strips were then placed and fixed using hot agarose on the top of homemade 12 % SDS polyacrylamide gels. Separation of proteins in the second dimension was carried out in Protean XL cell. The protein spots were visualized by staining with BioSafe Coomassie gel stains following manufacturer’s instructions. Results and DiscussionAfter doing twodimensional gel electrophoresis, 25 protein spots that had displayed significant protein level changes were identified. Differentially expressed, proteins were divided in three groups. The first group included stress and defense proteins such as lipoxygenase, two types of heat shock protein, Allergen, Convicilin and legumin A2 precursorm; the second group included oxidative stress proteins such as Catalase, Chloroplast stromal ascorbate Peroxidase, Cytosolic ascorbate peroxidase, Iron superoxide dismutase and Manganese superoxide dismutase. The third group included energy and metabolism proteins such as Ribulose1,5bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit, Ribulose 1,5 bisphosphate carboxylase /oxygenase small subuni, Translation elongation factor, Aldolase, Hydroxyacid oxidase, Isopentenyl diphosphate isomerase, Dihydrolipoamide dehydrogenase and glyoxalase. The present results indicate that most proteins have been identified and their changes caused an increase in tolerance and adaptation of Maclura pomifera to drought stress. Also, our data suggest that drought tolerance of M. pomifera might be correlated with diminishing oxidative damage by activation of the antioxidant systems. ConclusionThe present results indicate that most proteins have been identified and their changes caused an increase in tolerance and adaptation of Maclura pomifera to drought stress. Also, our data suggest that drought tolerance of M. pomifera might be correlated with diminishing oxidative damage by activation of the antioxidant systems.