بررسی الگوی بیان برخی از ژن‌های آنتی‌اکسیدان و د‌هیدرین در ژنوتیپ‌های گندم دوروم تحت شرایط تنش کم آبی

هدف: خشکی به عنوان یکی از مهم‌ترین تنش‌های محیطی شناخته می‌شود که اثرات نامطلوبی بر رشد و توسعه گیاه و در نهایت عملکرد آن دارد. گندم دوروم دامنه سازگاری ویژه‌ای به مناطق مدیترانه‌ای دارد، که غالباً تنش کم آبی یکی از چالش‌های عمده برای دستیابی به حداکثر عملکرد در این مناطق بشمار می‌آید. به منظور بررسی پاسخ مولکولی برخی از ژنوتیپ‌های گندم دوروم انتخاب شده از برنامه‌های به‌نژادی، الگوی بیان ژن‌های آنتی‌اکسیدان شامل کاتالاز (cat)، آسکوربات پراکسیداز (apx)، گایاکول پراکسیداز (gpx) و سوپراکسیددیسموتاز (sod) به همراه دو ژن دهیدرین همچون tddhn15 و tddhn16 در سه تیمار عدم تنش و تنش‌های ملایم و شدید مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: اثر تیمارهای مختلف تنش کم آبی بر تغییرات الگوی بیان ژن‌های cat، apx، gpx، sod، tddhn15 و tddhn16 در شش ژنوتیپ امیدبخش گندم دوروم به همراه یک رقم شاهد (ذهاب) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در شرایط بهینه گلخانه اجرا و تیمارهای تنش کم آبی بر اساس ظرفیت زراعی مزرعه تعیین شدند. پس از استقرار گیاهچه‌ها و سه هفته بعد از اعمال تیمارهای تنش، نمونه‌برداری از برگ‌های جوان صورت گرفت. میزان بیان نسبی ژن‌های مورد نظر هر یک از تیمارهای تنش بر اساس روش livak and schmittgen (2001) اندازه‌گیری شد. نتایج: با توجه به نتایج به دست آمده از تجزیه واریانس داده‌های آزمایشی، اختلاف معنی‌داری بین تیمارهای تنش کم آبی، ژنوتیپ و همچنین اثر متقابل ژنوتیپ و تیمار از نظر بیان نسبی ژن‌های مورد مطالعه مشاهده شد. بیشترین میزان افزایش بیان نسبی در تیمار تنش ملایم مربوط به ژن‌های apx، gpx و sod و در تیمار تنش شدید مربوط به ژن‌های apx، tddhn15 و gpx بود. مقایسه الگوی بیان هر یک از ژن‌ها در ژنوتیپ‌های بررسی شده نشان داد ژنوتیپ‌های متحمل (g2، g4 و g5) به همراه رقم شاهد (ذهاب) دارای بیشترین میزان بیان نسبی بودند. بنابراین می‌توان اظهار داشت این ژنوتیپ‌ها توانایی بالایی در کاهش اثرات تنش اکسیداتیو دارند. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش مشخص شد ژنوتیپ g2 بواسطه قابلیت بالای آن در تنظیم بیان ژن‌های آنتی-اکسیدان و دهیدرین تحمل بالایی نسبت به تیمارهای تنش کم آبی داشت. از اینرو، بررسی تکمیلی این ژنوتیپ و مطالعه سایر سازوکارهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی و ارزیابی عملکرد دانه آن در شرایط مزرعه‌ای می‌تواند اطلاعات مفیدی در رابطه با استفاده از این ژنوتیپ به عنوان یکی از والدین متحمل به خشکی در برنامه‌های دورگ‌گیری با هدف انتقال خصوصیات زراعی مطلوب مورد استفاده قرار گیرد.

assessment of expression pattern of some antioxidant and dehydrin genes in durum wheat genotypes under water deficit conditions

abstractobjectivedrought stress is one of the most important environmental stresses that has negative effects on plant growth and development, as well as finally yield performance. durum wheat has a wide range of adaptability in the mediterranean regions, where the water deficit is a main challenge to achieving high productivity. in the present study, to investigate the molecular response of some selected durum wheat genotypes from breeding programs, the expression patterns of some antioxidant genes such as catalase (cat), ascorbate peroxidase (apx), guaiacol peroxidase (gpx), superoxide dismutase (sod) along with two dehydrin genes including tddhn16 and tddhn15 were assessed under control, moderate, severe water deficit stress treatments.materials and methodsin the present study, the effects of different water deficit treatments on expression patterns of cat, apx, gpx, sod, tddhn16, and tddhn15 genes in six promising durum wheat genotypes along with a check cultivar (zahab) were evaluated. the experiment was performed in an optimal growth conditions in an experimental glasshouse, and water deficit treatments were determined based on the filed capacity method. after seedling establishment and applying stress treatment (21-days), plants were subjected to sampling and the relative expression for targeted genes was estimated as proposed by livak and schmittgen (2001).resultsaccording to results of combined analysis of variance, the significant differences were observed between water deficit stress treatments, genotypes, and their interaction in terms of relative expression of all studied genes. the highest increasing expression was observed in the moderate treatment for apx, gpx, and sod genes and in the severe treatment for apx, tddhn15, and gpx genes. a comparison of the expression patterns of studied genes revealed that tolerant genotypes (g2, g4, and g5) along with check cultivar (zahab) showed highest relative expression than other genotypes. hence, it seems that these genotypes have a high ability against oxidative stress.conclusionour results showed that the genotype g2 due to high ability in regulation of relative expression of antioxidant and dehydrin genes under water deficit stress treatments. thus, complementary physiological and biochemical assays as well as evaluation of grain yield under field conditions of this genotype could provide useful information regarding to use of it as a drought-tolerant parent in breeding programs with emphasis on the transfer of desirable agronomic features.