بررسی پاسخ‌های فیزیولوژیکی و مولکولی القاشده در زیر‌گونه‌های ایندیکا و ژاپونیکا برنج (oryza sativa l.) تحت تنش سرما

تنش سرما، یکی از عوامل محدود کننده تولید و عملکرد برنج (oryza sativa l.) می باشد. در این پژوهش، پاسخ های زودهنگام متابولیکی و مولکولی دو رقم برنج شامل یک رقم متحمل به سرما از زیر گونه ژاپونیکا، گرده و یک رقم حساس به سرما از زیر گونه ایندیکا شیرودی به تنش سرمای c° 4 بررسی شد. تنش سرما موجب کاهش معنی دار محتوی کلروفیل a و b و کاروتنوئید ها در هر دو رقم برنج شد. با این وجود، محتوی رنگریزه فتوسنتزی در رقم شیرودی، به میزان بیش‌تری در اثر سرما کاهش یافت که موید ظرفیت ژنتیکی پایین این رقم در حفاظت از سامانه فتوسنتزی بود. میزان پراکسید هیدروژن (h2o2) و مالون دی آلدهید (mda) رقم شیرودی، حین سرما، به‌صورت معنی داری بالا تر از این مقادیر در ر‌‌‌‌قم گرده بود که این نتایج با ظرفیت پایین تر رقم شیرودی در سرکوب گونه های فعال اکسیژن مرتبط است. بالا تر بودن سطح بیان رونوشت ژن بتا-گلوکوزیداز (bg) در ساعات پایانی اعمال سرما در رقم گرده، می تواند بیانگر نقش این آنزیم در افزایش سطح آبسیزیک اسید فعال سلول در حین سرما در این رقم باشد. افزایش معنی دار سطح رونوشت ژن فنیل آلانین آمونیا لیاز (pal) رقم گرده نسبت به رقم شیرودی، بیانگر القای پاسخ های دفاعی در مسیر فنیل پروپانوئیدی می باشد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که توانایی حفاظت از ساختار های فتوسنتزی، ظرفیت بالا تر در حفاظت سلول در برابر تنش های اکسیداتیو و نیز تنظیم بیان ژن های دخیل در متابولیسم آبسیزیک اسید و ترکیبات ثانویه طی تنش، از جمله دلایلی هستند که در تحمل رقم گرده به سرما موثرند.

investigating physiological and molecular responses in rice (oryza sativa l.) subsp. indica and japonica during cold stress

cold stress is one of the major factors limiting rice (oryza sativa l.) productivity and yield. two rice cultivars were chosen for this study: a japonica rice, ‘gerde’, and an indica rice, ‘shiroodi’, representing tolerant and sensitive cultivars, respectively. in this work, the early physiological and molecular responses of these two cultivars to 4°c cold stress were investigated. we found that cold stress caused a significant decrease in the content of chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids in both rice cultivars. however, the photosynthetic pigment content in the shiroodi cultivar decreased to a greater extent, indicating its limited genetic capacity to protect its photosynthetic machinery. during cold stress, the amounts of hydrogen peroxide and malondialdehyde produced by the shiroodi cultivar were significantly higher than those in gerde, suggesting a lower capacity of shiroodi to scavenge reactive oxygen species. the higher level of beta-glucosidase gene expression in the final hours of cold treatment in the gerde cultivar indicates the involvement of this enzyme in elevating cellular levels of active abscisic acid. moreover, the significant increase observed in the transcript level of phenylalanine-ammonia-lyase in gerde indicates the induction of defense responses related to the phenylpropanoid pathway. altogether, one can conclude that the higher cold tolerance of the gerde cultivar is multifaceted, involving various factors such as its ability to protect its photosynthetic machinery, its greater capacity for cell protection against oxidative stress, and the expression modulation of genes involved in abscisic acid metabolism and secondary metabolism.