واکنش فیزیولوژیک و بیان ژن های دخیل در تحمل به خشکی در ارقام متحمل و حساس گندم نان

تنش خشکی یکی از مهمترین تنش های غیر زیستی است که رشد و نمو گیاه را تنظیم کرده و تولید گیاه را محدود می کند. گیاهان از طریق تغییر متابولیسم سلولی شان و مکانیسم های دفاعی مختلف می توانند به تنش رطوبتی واکنش نشان داده و سازگار شوند. دستورزی سطوح سیستم دفاعی آنتی اکسیداتیو و تجمع اسمولیت های سازگار ممکن است عملکرد را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، هدف از این مطالعه، پیدا کردن رابطه بین بیان ژن های آنزیم های آنتی آکسیدانت و پرولین به عنوان تنظیم کننده اسمزی در ارقام گندم تحت تنش بود. بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل دو رقم گندم ایرانی (رقم پیشتاز، رقم نیک نژاد)، سه سطح تنش خشکی بودند. تنش خشکی منجر به کاهش کلروفیل a، کلروفیل b، کل و عملکرد در هر دو رقم شد که کاهش در رقم متحمل نیک نژاد کمتر بود. تنش خشکی منجر به افزایش محتوای پرولین و فعالیت آنزیم های cat، apx و sod شد. تحمل نسبی رقم متحمل نیک نژاد به تنش خشکی را می توان به افزایش محتوای کلروفیل و پرولین بیشتر که به طور نزدیکی به سیستم دفاعی اکسیداتیو (شامل آنزیم های cat، apx و sod) ارتباط دارند، نسبت داد. همچنین آنالیز بیان ژن نشان داد که سطوح بیان ژن های cat، apx ، ‌sod و p5c5 در تنش خشکی افزایش یافت. رقم نیک نژاد ظرفیت آنتی اکسیدانتی بالا و القاء بیان ژن‌های مرتبط با تنش بهتری تحت تنش خشکی داشت. بنابراین، این رقم کارایی بهتری در مقایسه با پیشتاز در شرایط تنش دارد. به نظر می رسد در بین ژن های مورد بررسی، ژن های sod و p5c5 نقش مهمی در واکنش به شرایط تنش خشکی داشتند.

Physiological response and expression of genes involved in drought tolerance in tolerant and susceptible bread wheat cultivars

Water stress is one of the most important environmental factors that regulate plant growth and development, and limit production. Plants can respond and adapt to water stress by altering their cellular metabolism and invoking various defense mechanism. Manipulating the levels of antioxidative defense system may affect yield. Therefore, the aim of this study was to find out the relationship between gene expression of antioxidant enzymes and proline as an osmotic regulator in wheat cultivars under drought stress. For this purpose, a factorial experiment based on randomized complete block design was carried out with three replications. Treatments were two Iranian wheat cultivars (Pishtaz and Niknejad) and three levels of drought stress. Drought stress resulted in a reduction of Chl a, Chl b, total Chl and yield in both cultivars. This reduction was lower in tolerant cultivar Niknejad. Drought stress led to an enhancement in proline content, the activity of CAT (Catalase), APX (Ascorbate Peroxidase) and SOD (Superoxide Dismutase) enzymes. The tolerance of Niknejad cultivar under drought stress is associated with high chlorophyll (Chlorophyll), proline contents which is closely related to its enzymatic antioxidants activity (including CAT, APX and SOD). Gene expression analysis also showed that expression levels of CAT, APX, SOD and P5C5 genes increased under drought stress. Niknejad cultivar had a better antioxidant capacity and had a higher induction of stressrelated genes under drought stress. Therefore, this cultivar performs better than the Pishtaz under stress conditions. Among the genes studied, it seems that SOD and P5C5 genes played important roles in response to drought stress conditions.