شناسائی، ارزیابی بیوانفورماتیکی و بررسی بیان ژن Dreb2 در گندم محلی کلک افغانی تحت شرایط تنش شوری

هدف: خانواده ژنی dreb، از فاکتورهای رونویسی موثر در تحمل گیاهان به تنش های محیطی از جمله تنش شوری هستند. پژوهش حاضر با هدف شناسائی و  ارزیابی بیان ژن dreb2  در غلظت های مختلف شوری در گندم محلی کلک افغانی صورت گرفت. مواد و روش ها: تیمار تنش شوری با بکارگیری نمک nacl به گندم اعمال شد. تیمارهای آزمایشی شامل سطوح مختلف شوری (صفر، 100، 150، 200، 250 و300 میلی مولار) بود.  سپس استخراج rna و سنتز cdna انجام شد و تکثیر قطعه اختصاصی ژن dreb2 با پرایمرهای اختصاصی صورت گرفت. در ادامه ترانسکریپت بدست آمده، برای توالی یابی ارسال شد و به منظور شناسائی ژن dreb2، توالی مورد تحلیل قرار گرفت.         نتایج: توالی جزئی ژن dreb2 گندم محلی کلک افغانی در پایگاه ncbi  با شماره دستیابی kr106189 ثبت گردید. نتایج حاصل از همردیفی، نشان داد که توالی بدست آمده، بیش از 95 درصد با توالی این ژن در گیاهان triticum dicoccoides و agropyrum elongatumمشابهت دارد. بررسی ساختار دوم توالی پروتئینی dreb2 از طریق برنامه های psipred و sopma نشان داد که این توالی دارای 46 مارپیچ آلفا (32.86 %)، 11 پیچ بتا (7.86 %)، 9 رشته بلند (6.43 %) و 74 مارپیچ تصادفی (52.86 %) می باشد. نتایج ارزیابی بیان ژن dreb2  نشان داد که غلظت mm 100 تنش شوری، تاثیر بسزایی در افزایش بیان ژن دارد. به طورکلی بیشترین تاثیر در بیان ژن dreb2 را غلظت mm 100 تنش شوری داشت و کمترین مقدار مربوط به غلظت mm 300 تنش شوری بود. نتیجه گیری: بطور کلی، ژن dreb2  در مقایسه با سایر ژن های القاشونده توسط تنش، تحمل گیاه را افزایش می دهد و همین امر موجب شده این ژنها جهت مهندسی ژنتیک و بهبود عملکرد محصولات، هدف مطلوب و مناسبی باشند. به نظر می رسد دلیل اینکه میزان بیان ژن dreb2 در غلظت های بالا افزایش نمی یابد، بارگیری نمک بیشتر از توان سلول ها برای انتقال آن باشد. در این شرایط نمک به سیتوپلاسم منتقل می شوند و مانع از فعالیت های آنزیمی می گردد. همچنین پیامد رایج ناشی از تجمع غلظت های بالای نمک، تجمع مقادیر زیادی از اکسیژن فعال آزاد (ros) باشد که می تواند سبب اکسیداسیون پروتئین ها، آسیب به dna سلولی، پراکسیداسیون لیپیدها و ایجاد اثر متقابل با دیگر اجزای حیاتی سلول گردد که منجر به سمیت سلول می گردد.

Identification, bioinformatics evaluation and gene expression of DREB2 in local wheat of Kalak Afghani under salinity stress

Objective DREB gene family is one of the effective transcription factors in plant tolerance to environmental stresses, including salinity stress. The aim of this study is to identify and evaluate the expression of DREB2 gene in different salinity concentrations in local wheat of Kalak Afghan. Materials and methods Salinity stress treatment was applied to wheat using NaCl salt. Experimental treatments included different salinity levels (0, 100, 150, 200, 250 and 300 mM). Then RNA extraction and cDNA synthesis were performed and the specific fragment of DREB2 gene was amplified with specific primers. The obtained transcript was then sent for sequencing and the sequence was analyzed to identify the DREB2 gene. Results Partial sequence of DREB2 gene of local wheat of Kalak Afghani was registered in NCBI database with access number KR106189. The results of sequencing showed that the obtained sequence is more than 95% similar to the sequence of this gene in Triticum dicoccoides and Agropyrum elongatum. Examination of the second structure of DREB2 protein sequence through PSIpred and SOPMA programs showed that this sequence has 46 alpha helices (32.86%), 11 beta helices (7.86%), 9 long strands (6.43%) and 74 is a random helix (52.86%). The results of evaluation of DREB2 gene expression showed that the concentration of 100 mM salinity treatment, has a significant effect on increasing gene expression. In general, the highest effect on DREB2 gene expression was 100 mM salinity treatment and the lowest value was 300 mM. Conclusions In general, the DREB2 gene increases plant tolerance compared to other stressinduced genes, which makes them a desirable target for genetic engineering and crop performance. It seems that the reason that the expression of DREB2 gene does not increase at high concentrations is that the salt load is greater than the cells’ ability to transmit it. Under these conditions, salt is transferred to the cytoplasm and inhibits enzymatic activities. Also, a common consequence of the accumulation of high concentrations of salt is the accumulation of large amounts of Reactive oxygen species (ROS), which can cause protein oxidation, damage to cellular DNA, lipid peroxidation, and interaction with other vital cell components. Leads to cell toxicity.