تاثیر تخریب ژن دو آنزیم فسفاتاز atpap17 و atpap26 بر طول دوره رشد و گلدهی گیاهان arabidopsis thaliana

دسترسی گیاهان به عناصر غذایی از جمله فسفر علاوه بر افزایش عملکرد می تواند سبب افزایش سرعت رشد و در نتیجه کاهش طول دوره رشدی گیاهان شود. از این رو، شناسایی و افزایش بیان ژن هایی که در تحقق این امر موثرند گامی مهم در اصلاح گیاهان به منظور ایجاد تحمل به تنش های محیطی به‌ویژه تنش های آخر فصل خواهد بود. اسیدفسفاتازهای ارغوانی (pap) یکی از مهم ترین خانواده اسیدفسفاتازها می باشند که در افزایش دسترسی گیاهان به فسفر نقش برجسته ای ایفا می کنند. در مطالعه حاضر، اثر تخریب و بیش بیان دو ژن atpap17 و atpap26 بر برخی صفات فیزیولوژیک و فنولوژیک آرابیدوپسیس در شرایط فسفات کافی ( mm kh2po4 1.25) و تنش بدون فسفات (mm kh2po4 0) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور گیاهان جهش یافته منفرد و جهش یافته دوگانه دو ژن مذکور مورد مطالعه قرار گرفتند. هم‌چنین به منظور تایید نتایج حاصل از بررسی نقش ژن های مذکور در گیاهان جهش یافته، گیاهان دارای مناطق رمزکننده دو ژن مذکور تحت پیش برنده camv35s به‌عنوان گیاهان بیش بیان (oe) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل بیانگر افزایش معنی دار بیوماس و محتوای فسفر گیاهان جهش یافته منفرد در مقایسه با جهش یافته دوگانه در شرایط فسفر کافی بود. برتری گیاهان جهش یافته منفرد در مقایسه با جهش یافته دوگانه سهم قابل توجه دو ژن atpap17 و atpap26 در شبکه جبرانی فسفاتازی گیاهان آرابیدوپسیس را به‌خوبی نشان داد. بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه بیان حداقل یکی از ژن های atpap17 و atpap26 به‌منظور دسترسی بیشتر به فسفر و رشد سریع گیاهان ضروری است. هم‌چنین نتایج حاکی از افزایش معنی دار محتوای فسفر، سرعت و درصد گلدهی و بیوماس گیاهان بیش بیان این دو ژن نسبت به گیاهان طبیعی بود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که ژن های atpap17 و atpap26 می توانند کاندیداهای مهمی در راستای اصلاح گیاهان با توانایی بالا در جذب و تامین سریع مواد غذایی به‌ویژه فسفر و در نتیجه کاهش طول دوره رشدی گیاهان باشند.

The Effect of Two Phosphatase AtPAP17 and AtPAP26 Gene-Knock-out on Growth Period Duration and Flowering in Arabidopsis thaliana Plants

The availability of nutrients such as phosphorus in plant, in addition to plant yield increment, could increase growth rate and thus reduce plant growth period. Therefore, identification and overexpression of genes involved in nutrient uptake are the important steps to increase of yield and tolerance to environmental stresses particularly the end seasons stresses. Purple acid phosphatases, one of the most important phosphatase family, play a key role in increasing phosphorus availability in plants. In this study, the effect of knockout and overexpression of AtPAP17 and AtPAP26 genes (two important members of Arabidopsis thaliana purple acid phosphatase family) on some physiological and phonological traits of Arabidopsis thaliana was investigated under Pisufficient (1.25 mM KH2PO4) and Pideficient (0 mM KH2PO4) conditions. For this purpose, single and double mutant plants of AtPAP17 and AtPAP26 genes were studied in this research. To confirm the function of mentioned genes in mutant plants, transformed Arabidopsis plants containing the CaMV35S:AtPAP17 and CaMV35S:AtPAP26 constructs were studied as overexpressed plants of AtPAP17 and AtPAP26 genes, respectively. The result showed that biomass and phosphorus content of plants increased in single mutant plants as compared to double mutant plants under Pisufficient condition. Superiority of single mutant plants as compared to double mutant plants indicated a remarkable contribution of AtPAP17 and AtPAP26 genes in phosphatase compensation network. Our results showed at least one of these genes (AtPAP17 and AtPAP26) activity is essential for increasing phosphorus availability and fast growth in Arabidopsis thaliana. Also, overexpressed plants displayed a significant increase in phosphorus content, flowering percentage, and biomass as compared to WT plants (Col0). The results of this study showed that AtPAP17 and AtPAP26 genes could be important candidates for developing the plants with high ability of nutrient uptake, especially phosphorus, thereby reducing plant growth period.