بررسی الگوی پروتئینی و مکانیسم تحمل به تنش خشکی در دو رقم گندم در مرحله گیاهچه ای

بمنظور ارزیابی تغییرات الگوی پروتئینی ارقام متحمل و حساس گندم به تنش خشکی در مرحله گیاهچه ای و شناخت مکانیسم تحمل به تنش در آنها، دو رقم گندم بهاره شامل کویر (بعنوان رقم متحمل) و بهار (بعنوان رقم حساس) در اطاقک رشد کشت شدند. تجزیه پروتئوم از طریق الکتروفورز دوبعدی و رنگ آمیزی کوماسی بلو برای دو رقم انجام شد و بترتیب تعداد 20 و 86 لکه پروتئینی تکرارپذیر دارای تفاوت معنی دار بین تیمارهای شاهد و تنش خشکی در رقم کویر و بهار مشخص شدند. با استفاده از روش maldi-tof/tof تعداد 18 و 84 عدد از لکه های پروتئینی در رقم کویر و بهار شناسایی شدند. در مجموع کلیه پروتئین های دارای تغییر بیان معنی دار مربوط به رقم کویر در شش گروه عملکردی تفکیک شدند که شامل چرخه کالوین (هفت لکه پروتئینی)، واکنش نوری فتوسنتز (چهار لکه)، اسمیلاسیون نیتروژن و انتقال پروتون (دو لکه)، بیوسنتز نشاسته و گلیکولیز (یک لکه) و پروتئین های ناشناخته (سه لکه) بودند. تعداد گروه های عملکردی پروتئین ها در رقم بهار تنوع بیشتری داشت و در 11 گروه عملکردی قرار گرفتند، در حالی که در این رقم نیز مانند رقم کویر بیشترین درصد پروتئین ها مربوط به چرخه کالوین (35 لکه پروتئینی)، واکنش نوری فتوسنتز (22 لکه)، اسمیلاسیون نیتروژن (هشت لکه) و انتقال پروتون (پنج لکه) بودند. بطور کلی، در رقم کویر بیشترین پروتئین های مربوط به چرخه کالوین، فروکتوزبیس فسفات آلدولاز (سه لکه) و پیش ماده زیرواحد کوچک روبیسکو (دو لکه) بودند. در حالی که در رقم بهار بیشترین پروتئین ها در چرخه کالوین، به ترتیب شامل پروتئین روبیسکو اکتیواز a (هفت لکه)، فروکتوز 1 و 6بیس فسفات آلدولاز (شش لکه) و زیر واحد بزرگ کاتالیز کننده روبیسکو (پنج لکه) بودند. از طرف دیگر در رقم بهار بیشترین پروتئین ها درگروه واکنش نوری فتوسنتز مربوط به، پروتئین های oec (12 لکه) بودند. در حالی که در رقم کویر از هر پروتئین کمپلکس (cyt) b6/f، پروتئین متصل شده به کلروفیل a/b، cyp38 و hcf136 یک پروتئین تحت تنش القا شدند. همچنین در ارقام کویر و بهار بیشترین پروتئین ها درگروه اسمیلاسیون نیتروژن، آنزیم گلوتامین سنتتاز (gs) بود. در مجموع این نتایج، به شناسایی و درک بهتر مسیرهای متابولیکی و پروتئین های مهم تر و موثرتر در تحمل و حساسیت گندم کمک خواهد کرد.

Evaluation of Protein Pattern and Tolerance Mechanism in Two Cultivars of Wheat under Drought Stress in Seedling Stage

In order to assess the protein pattern changes in tolerant and susceptible cultivars of wheat under drought stress in seedling stage and for understanding their mechanism of stress tolerance, two cultivars of spring wheat, including Kavir (as tolerant) and Bahar (as susceptible) were cultured in the growth chamber. Proteome analysis by 2D electrophoresis and staining of gels by Commassie brilliant blue for two cultivars was performed and 20 and 86 protein spots with significant difference between control and drought condition in the Kavir and Bahar cultivars were identified, respectively. Using MALDITOF/TOF, 18 and 84 protein spots of them in the Kavir and Bahar was identified. Total of proteins with significant expression changes related to the Kavir were divided into six functional groups, including Calvin cycle (seven protein spots), light reaction of photosynthesis (four spots), nitrogen assimilation and proton transfer (each two spots), the biosynthesis of starch and glycolysis (each one spot) and the unknown proteins (three spots). The number of protein functional groups in the Bahar was more diversity and these proteins were divided into 11 functional groups, while in Bahar as well as Kavir the highest numbers of proteins was related to the Calvin cycle (35 protein spots), light reaction of photosynthesis (22 spots), assimilation of nitrogen (eight spots) and proton transfer (five spots). Generally, the most protein amounts in the Kavir were related to Calvin cycle such as Fructosebisphosphate aldolase (three spots) and RuBisCO small subunit precursor (two spots), respectively. While more of proteins involved in the Calvin cycle of Bahar cultivar such as RuBisCO activase A proteins (seven spots), fructose 1, 6biphosphate aldolase (six spots) and catalytic large subunit of RuBisCO (five spots) were. On the other hand, in Bahar, proteins of OEC (12 spots) were the largest of protein groups involved in light reaction of photosynthesis. While in the Kavir, Cytochrome b6f complex, Chlorophyll ab binding protein, CYP38 and HCF136 protein under drought stress just one of each apiece were induced. Also in the Kavir and Bahar, the largest of protein groups related to nitrogen assimilation were Glutamine synthetase (GS) enzyme. Generally, these results to identify and better understand of the metabolic pathways, effective proteins and important proteins involved in tolerance and sensitivity of wheat will help.