ارزیابی شاخص‌های رشد و بیان برخی ژن‌های درگیر در واکنش به تنش سرما در ذرت

مقدمه و هدف: تنش سرما از مهم‌ترین عوامل محدود کننده کشت زود هنگام اکثر محصولات زراعی از جمله ذرت می‌باشد. سرما از طریق تولید انواع گونه های اکسیژن فعال (ros) در گیاهان منجر به بروز تنش اکسیداتیو می‌گردد. این مطالعه به منظور بررسی الگوی بیان برخی ژن‌های درگیر در واکنش به تنش سرما (کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز و متالوتیونین) در گیاه ذرت انجام شد.مواد و روش ها: این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار و با سه رقم ذرت سینگل‌کراس 260، سینگل‌کراس 302 و دبل‌کراس 370 انجام شد. کاشت در گلدان‌هایی با گنجایش 4 کیلوگرم خاک صورت گرفت. برای بررسی الگوی بیان ژن ها از تکنیک qpcr استفاده شد. یافته ها: نتایج حاصل از بررسی الگوی بیان ژن‌ها نشان داد که در بین ارقام مورد بررسی رقم سینگل‌کراس 260 بالاترین میزان بیان ژن‌های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و رقم سینگل‌کراس 302 کم‌ترین میزان بیان ژن‌های مزبور را داشت. بررسی الگوی بیان ژن متالوتیونین نیز نشان داد که میزان بیان این ژن در رقم سینگل‌کراس 260 کم‌ترین و رقم سینگل‌کراس 302 بالاترین میزان می‌باشد. بیان بالای ژن متالوتیونین در رقم سینگل‌کراس 302 احتمالا به‌دلیل بروز تنش اکسیداتیو در اثر تنش سرما، انباشته شدن پراکسید هیدروژن و بیان پایین ژن کاتالاز می‌باشد. همچنین، شاخص‌های رشد شامل درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، سظح برگ و کلروفیل a و b با میزان بیان ژن‌های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز همبستگی خوبی را نشان دادند.نتیجه گیری: رقم سینگل‌کراس 260 و رقم سینگل‌کراس 302 از لحاظ بیان ژن‌های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز، درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، سطح برگ و کلروفیل به‌ترتیب بیشترین و کم‌ترین میزان را داشتند. فعالیت ژن های آنتی‌اکسیدانت مانند کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز از کاهش کلروفیل و آسیب به دستگاه فتوسنتزی گیاه جلوگیری می‌نماید.

evaluation of growth indices and expression of some genes involved in response to cold stress in corn

extended abstractintroduction and objective: cold stress is one of the most important factors limiting the early cultivation of most crops, including corn. cold causes oxidative stress through the production of reactive oxygen species (ros) in plants. this study was conducted in order to investigate the expression pattern of some genes involved in the response to cold stress (catalase, superoxide dismutase and metallothionein) in corn plants.material and methods: this experiment was conducted as a factorial in the form of a randomized complete block design with four replications and with three varieties of corn singlecross 260, singlecross 302 and doublecross 370. planting was done in pots with a capacity of 4 kg of soil. qpcr technique was used to check gene expression pattern.results: the results of the analysis of the gene expression pattern showed that among the examined cultivars, singlecross 260 had the highest expression of catalase and superoxide dismutase genes, and singlecross 302 had the lowest expression of these genes. examining the metallothionein gene expression pattern also showed that the expression level of this gene is the lowest in singlecross 260 and the highest in singlecross 302. the high expression of metallothionein gene in singlecross 302 is probably due to the occurrence of oxidative stress due to cold stress, accumulation of hydrogen peroxide and low expression of catalase gene. also, growth indices including germination percentage, germination speed, leaf surface and chlorophyll a and b showed a good correlation with the expression level of catalase and superoxide dismutase genes.conclusion: singlecross 260 and singlecross 302 had the highest and lowest levels of expression of superoxide dismutase and catalase genes, germination percentage, germination speed, leaf area and chlorophyll, respectively. the activity of antioxidant genes such as catalase and superoxide dismutase prevent the reduction of chlorophyll and damage to the plant’s photosynthetic apparatus.