بررسی تاثیر افزایش محتوی ژنومیک dna بر بیان ژن کاتالاز و میزان مقاومت به شوری در دو رقم نیشکر

هدف: نیشکر (saccharum officinarum l.) یک گیاه صنعتی است که بیش از 70 درصد شکر تولید شده در سراسر جهان از آن استخراج می شود. شوری در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان به عنوان یک مشکل اساسی و عامل محدود کننده رشد، کیفیت و عملکرد محصولات زراعی از جمله نیشکر محسوب می شود. دست ورزی در محتوای کروموزوم گونه های گیاهی به علت تاٌثیر آن در برخی از ویژگی های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و ایجاد تنوع ژنتیکی، یکی از روش های توانمند اصلاح نباتات محسوب می شود. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر سطوح مختلف موتاژن کلشی سین بر تغییر در محتوای dna و بررسی تاثیر افزایش محتوای dna بر میزان رونویسی از ژن کاتالاز می باشد.مواد و روش‌ها: در این آزمایش ریشه گیاهچه های نیشکر در دو رقم 48cp و 69cp با ماده کلشی سین (غلظت های صفر، 100، 200 و 400 میلی گرم بر لیتر) در مدت زمان های 8، 24 و 48 ساعت تیمار شدند. سپس گیاهان از نظر خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی مورد بررسی قرار گرفتند. پس از یک ماه از تیمار گیاهان با کلشی سین، گیاهان رشد کرده از پنجه زنی، در دو شرایط تنش شوری (200میلی مولار نمک) و نرمال قرار گرفتند. پس از اعمال تنش، در گیاهانی که بر اساس تعداد و اندازه روزنه احتمال تغییر در محتوی ژنتیکی می رفت با استفاده از دستگاه فلوسایتومتری محتوی ژنتیکی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بررسی الگوی بیان ژن کاتالاز (cat2)، نمونه برداری برگ در فاصله 24 ساعت پس از اعمال تنش شوری، از گیاهان شاهد و تحت تنش انجام شد.نتایج: نتایج نشان داد که میزان زنده مانی، ارتفاع و تراکم روزنه ها با افزایش غلظت کلشی سین و مدت زمان اعمال تیمار، کاهش می یابد. درحالی که اندازه روزنه ها با افزایش غلظت کلشی سین و مدت زمان اعمال تیمار افزایش پیدا می کند. بیان ژن کاتالاز در گیاهان تحت تنش شوری در هر دو رقم 48cp و 69cp افزایش معنی داری پیدا کرد. بیان این ژن درگیاهان رقم 69cp تحت تیمار کلشی سین نیز افزایش پیدا کرد و در غلظت 200 میلی گرم بر لیتر کلشی سین این افزایش بیان معنی دار بود. در حالی که در رقم 48cp تاثیر تیمار کلشی سین غیرمعنی دار بود.نتیجه‌گیری: در مجموع بر اساس نتایج این تحقیق، احتمالاً افزایش محتوی ژنتیکی در نیشکر می تواند مقاومت به شوری را بهبود دهد.

The effect of increasing genomic DNA content on catalase gene expression and salinity resistance in two sugarcane cultivars

ObjectiveSugarcane (Saccharum officinarum L.) is a commercial plant that extracts more than 70% of the sugar produced worldwide. Salinity in many arid and semiarid regions of the world is considered as a major problem and limiting factor for growth, quality and yield of crops including sugarcane. Chromosome manipulation of the plant species is one of the most powerful methods of plant breeding because of its effect on some morphological, physiological and genetic variation. The aim of this study was to investigate the effect of different levels of colchicine mutagen on changes in DNA content and to investigate the effect of increasing DNA content on the transcription rate of catalase gene.  Materials and methodsIn this experiment, sugarcane seedlings were treated with colchicine (concentrations of 0, 100, 200 and 400 mg / L) in two CP48 and CP69 cultivars for 8, 24 and 48 hours, respectively. The plants were then examined for morphological and physiological characteristics. Plants were then exposed to saline stress (200 mM NaCl) and normal. After applying stress, plants with probable polyploidy were examined for genetic content using flow cytometry. Also, to investigate the expression pattern of Catalase gene (CAT2), leaf sampling was done 24 h after salinity stress from control and stressed plants.ResultsThe results showed that viability, height and density of stomata decreased with increasing colchicine concentration and duration of treatment. However, stomata size increased with increasing colchicine concentration and duration of treatment and chlorophyll and photosynthesis increased with increasing duration of treatment. The results showed that the expression of this gene was significantly increased in both CP48 and CP69 cultivars under salinity stress. The expression of this gene was increased in CP69 cultivar treated with colchicine and this increase was significant at 200 mg / L colchicine. While in CP48 cultivar the effect of colchicine treatment was not significant.ConclusionsBased on the above results, it can be concluded that increasing the genetic content of sugarcane can improve salinity resistance.