مطالعه الگوی بیان نسبی ژن‌های zmnhx1، zmhkt1 و zmmyb30 در ذرت تحت تنش شوری

تنش‌های محیطی رشد و توسعه گیاهان زراعی را در طول فصل رشد تحت تاثیر قرار می‌دهند. شوری خاک یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که باعث کاهش شدید عملکرد گیاهان زراعی می‌‌شود. آشنایی با سازوکار مقابله گیاهان با تنش در سطح مولکولی می‌تواند در ارایه‌‌ی روشی کارآمد برای اصلاح گیاهان حساس به تنش موثر باشد. گیاهان برای صرفه‌‌جویی در مصرف انرژی همه ژن‌های خود را همزمان فعال نمی‌‌کنند، بلکه بسته به شرایط محیطی ژن‌هایی را که در یک وضعیت خاص (تنش) مورد نیاز باشد را فعال می‌نمایند. برای نمونه، در پاسخ به تنش شوری بیان ژن‌های متعددی در گیاهان تغییر می‌یابد که از آنها می‌‌توان به ترانسپورترهای hkt1 و nhx1 اشاره کرد. در این مطالعه تغییرات بیان ژن‌‌های zmhkt1 و zmnhx1 به همراه عامل رونویسی zmmyb30دردو لاین متحمل و حساس به شوری ذرت با فناوری واکنش زنجیره‌‌ای پلی‌‌مراز در زمان واقعی بررسی شده است.مواد و روش‌ها: بذور دو لاین ذرت متحمل (p14l2) و حساس (mo17) به شوری در گلدان‌‌های پلاستیکی حاوی پرلیت و پیت ماس با نسبت دو به سه در شرایط کنترل شده اتاق رشد کشت شدند و از محلول هوگلند جهت تغذیه و آبیاری گیاهان استفاده گردید. در مرحله هشت برگی به نصف گلدان‌‌ها تنش شوری از منبع nacl  به تدریج با شروع از غلظت ds/m 5 به مدت سه روز اعمال گردید و از روز چهارم به بعد اعمال تنش با غلظت  ds/m8 به مدت 7 روز ادامه پیدا کرد. نصف دیگر گلدان‌‌ها به عنوان شاهد مورد استفاده قرار گرفتند. سپس در زمان‌های 24 ساعت و 7 روز پس از اعمال آخرین مرحله تنش شوری، نمونه‌‌برداری از ریشه و برگ گیاهان در ازت مایع صورت گرفت. استخراج rna از نمونه‌های برگ و ریشه انجام گرفت. سپس cdnaها سنتز شدند. بیان ژن‌‌ها با real-time pcr بررسی شد. از ژن actin به عنوان ژن مرجع استفاده شد. آزمایش در دو تکرار زیستی (آزمایشی) و 3 تکرار تکنیکی (آزمایشگاهی) انجام گرفت. در نهایت سنجش تغییرات بیان ژن‌ها انجام گرفت.نتایج: افزایش بیان ژن zmnhx1در بافت ریشه در کوتاه مدت و در بافت برگ در بلند مدت در لاین متحمل، و همچنین افزایش بیان ژن zmhkt1 در بافت ریشه در بلند مدت در لاین متحمل در مقایسه با لاین حساس احتمالاً حاکی از نقش مثبت این ژن ها در مقاومت به تنش شوری در ذرت می باشد. بیشترین میزان بیان نسبی ژن myb30 هم در لاین متحمل و هم در لاین حساس در بافت ریشه و در کوتاه مدت مشاهده شد و با گذشت زمان کاهش چشمگیری در بیان این ژن در هر دو لاین مشاهده گردید.نتیجه‌‌گیری: نتایج این پژوهش بالقوه می‌تواند در برنامه‌های به‌نژادی ذرت برای تولید ارقام مقاوم به شوری مفید واقع گردد.

The expression pattern of ZmNHX1, ZmHKT1, and ZmMYB30 genes in maize under salinity stress

ObjectiveEnvironmental stresses affect the growth and development of crops during the growing season. Soil salinity is one of the most important environmental stresses that reduce crop yield. Understanding the mechanisms of coping with stress in plants at the molecular level can be effective in providing an efficient way to improve stresstolerant plants. To save energy, plants do not express all their genes, simultaneously. Rather, depending on environmental conditions, they activate genes that are needed in a particular situation. For instance, in response to salinity stress, the expression of several genes in plants including HKT1 and NHX1 transporters is changed. In this study, variation in the expression of ZmHKT1 and ZmNHX1 genes along with the ZmMYB30 transcription factor were investigated in two salttolerant and salt sensitive maize lines with real time polymerase chain reaction technology.Materials and methodsMaize salttolerant line (P14L2) and saltsensitive line (MO17) seeds were grown in plastic pots containing perlite and peat moss in 2:3 ratios under controlled conditions in growth chamber, and Hoagland solution was used to irrigate plants. In the eightleaf stage, salinity stress from NaCl source was gradually applied to half of the pots starting from a concentration of 5 ds/m for three days, and from the fourth day onwards, salt stress was applied at a concentration of 8 ds/m for 7 days. The other half was used as control. Then, 24 hours (as shorttime salt stress) and 7 days (as longtime salt stress) after the salinity stress, the roots and leaves of the plants were sampled in liquid nitrogen. RNA extraction was performed from leaf and root samples, and cDNA was then synthesized. Gene expression was assessed with realtime PCR. The Actin gene was used as the reference gene. The experiment was performed in 2 biological (experimental) and 3 technical (laboratory) replicates. Finally, the changes in the expression of genes were measured.ResultsIncreased expression of ZmNHX1 gene in root tissue during the shorttime and in leaf tissue during the longtime in the tolerant line, and also increased expression of ZmHKT1 gene in the root tissue during the longtime in the tolerant line compared to the sensitive line probably indicate a positive role of these genes in resistance to salinity stress in maize. The highest relative expression of MYB30 gene in both tolerant and sensitive lines was related to root tissue during the shorttime, which over time a significant decrease in the expression of this gene was observed in both lines.ConclusionsThe results of this study can be potentially useful in maize breeding programs to produce salinity resistant cultivars.