اثر تنش خشکی برصفات مورفولوژیکی و الگوی بیان پروتئوم برگ گندم

هدف: پیشرفت‌های اخیر در روش‌‌های بیولوژی مولکولی این امید را بوجود آورده است که با شناسایی پروتئین‌های کاندیدای تحمل به تنش خشکی، بتوان گام‌های اساسی در افزایش عملکرد گندم برداشت. هدف از این مقاله بررسی اثر تنش خشکی برصفات مورفولوژیکی و الگوی بیان پروتئوم برگ گندم رقم جدید صدرا می‌باشد.مواد و روش‌ها: آزمایشی در شرایط گلخانه‌ای و تحت شرایط کنترل شده انجام گردید. به این منظور رقم صدرا در دو سطح آبیاری عادی و تنش کمبود آب با 10 تکرار کشت شد. تنش کمبود آب 20 روز پس از کاشت، به گلدان‌های تحت تیمار تنش اعمال گردید. تجزیه و تحلیل پروتئوم بافت برگی گندم با استفاده از الکتروفورز دو بعدی و رنگ‌آمیزی با آبی کوماسی انجام شد. پس از لکه‌یابی، آزمون t برای درصد حجمی نقاط پروتئینی همانند داده های مورفولوژیکی انجام شد. همچنین روند افزایشی و کاهشی بیان لکه های پروتئینی در اثر تنش کمبود آب بر اساس فاکتور القاء مشخص شدند. شناسایی پروتئین‌های دارای تغییرات بیان به روش طیف سنجی جرمی صورت گرفت.نتایج: تجزیه داده های مورفولوژیکی نشان داد که اختلاف بین سطوح تیمار آبیاری برای صفات سطح برگ، طول بوته، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و حجم ریشه از نظر آماری معنی‌دار است. تجزیه و تحلیل پروتئوم بافت برگی به روش الکتروفورز دوبعدی نشان داد که از بین 136 لکه پروتئینی قابل تشخیص در رنگ‌آمیزی با آبی کوماسی، تعداد 24 لکه پروتئینی تغییرات بیان معنی‌داری از نظر آماری در شرایط تنش خشکی نسبت به شرایط عادی نشان‌دادند. از این تعداد 10 لکه دارای کاهش بیان و 14 لکه دارای افزایش بیان در شرایط کمبود آب نسبت به شاهد بودند. این لکه‌های پروتئینی بر اساس نقاط ایزوالکتریک و وزن مولکولی مشخص و سپس با استفاده از طیف سنجی جرمی مورد شناسایی قرار گرفتند. پروتئین‌های شناسایی شده در این پژوهش در فرایند گلیکولیز، فتوسنتز، زنجیره انتقال الکترون، چرخه کالوین، متابولیسم کربن، مهار ros و سم‌زدایی، ساختار سلولی و درگیر در تنش طبقه‌بندی شدند.نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان می دهد که تنش خشکی بطور معنی داری صفات مورفولوژیکی و الگوی پروتئوم گندم رقم صدرا را تحت تاثیر قرار ی دهد. بررسی تغییرات پروتئوم تحت تنش خشکی می تواند به فهم سازوکار مولکولی درگیر در تحمل خشکی کمک نموده و گامی موثر در راستای تولید ارقام گندم متحمل به شرایط سخت باشد.

effect of drought stress on morphological traits and proteome expression patterns in wheat leaf

recent advances in molecular biology methods have raised hopes that by identifying candidate proteins for drought tolerance, significant steps can be taken to increase wheat yield. the aim of this study is to investigate the effect of drought stress on morphological traits and leaf proteome pattern of the new wheat cultivar, sadra.materials and methodsan experiment was conducted under greenhouse conditions and controlled conditions. sadra cultivar was grown at two irrigation levels: normal irrigation and water deficit stress with 10 replications. water deficit stress was applied to the stress treatment pots 20 days after planting. analysis of wheat leaf tissue proteome was performed using two-dimensional electrophoresis and coomassie blue staining. after spot detection, the t-test was performed for the volumetric percentage of protein spots as well as morphological data. moreover, the upregulation and downregulation of protein spots due to water deficit stress were determined based on induction factor. protein spots with expression changes were identified using mass spectrometry.resultsmorphological data analysis showed statistically significant differences between irrigation levels for leaf area, plant height, fresh and dry weight of roots and aerial parts, and root volume. two-dimensional electrophoresis analysis of leaf tissue proteome revealed that out of 136 discernible protein spots in coomassie blue staining, 24 protein spots showed statistically significant expression changes under drought stress compared to normal conditions. among these, 10 spots exhibited decreased expression, and 14 spots showed increased expression under water deficit conditions compared to the control. these protein spots were identified based on their isoelectric points and molecular weights and further confirmed using mass spectrometry. the identified proteins in this study were categorized into glycolysis, photosynthesis, electron transport chain, calvin cycle, carbon metabolism, ros scavenging and detoxification, cellular structure, and stress response pathways.conclusionsthe findings suggest that drought stress significantly affects morphological traits and leaf proteome pattern in the sadra wheat cultivar. understanding the proteomic changes under drought stress can provide insights into the molecular mechanisms involved in wheat drought tolerance and contribute to the development of more resilient wheat cultivars.