بررسی بیان ژن‌های کاتالاز و dreb-2 تحت تنش کم‌آبی در ژنوتیپ‌های ذرت

تنش‌های غیر زنده به‌خصوص تنش کم‌آبی در گیاهان باعث ایجاد تنش اکسایشی و تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ros) و در نتیجه آسیب جدی به dna، پروتئین و ساختار درونی گیاهان می‌شوند. گیاهان به‌منظور مقابله با این تنش‌ها دارای مکانیسم‌ها و سیستم‌های دفاع آنزیمی و غیر آنزیمی هستند. هم اکنون باتوجه به تغییرات اقلیمی، تنش کم‌آبی یکی از مشکلات اصلی تولید در بخش کشاورزی است. باتوجه به اهمیت مطالعات مولکولی و پاسخ‌های مولکولی و آنزیمی گیاهان تحت شرایط تنش‌های غیر زنده، بیان نسبی ژن‌های کاتالاز و dreb2 با تکنیک واکنش زنجیره‌ای پلیمراز زمان واقعی (real timepcr) و فعالیت آنزیمی کاتالاز در دو ژنوتیپ sc706 و sc260 ذرت تحت تنش کم‌آبی موردمطالعه قرار گرفته است. آزمایش در شرایط مزرعه‌ای و به‌صورت اسپلیت‌پلات در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار و در سه شرایط آبیاری نرمال، تنش ملایم و تنش شدید کم‌آبی اجرا شد. نتایج آنالیز بیان نسبی ژن‌ها اختلاف معنی‌داری بین تیمارها را نشان داد به‌صورتی‌که با افزایش شدت تنش کم‌آبی نسبت به آبیاری نرمال بر میزان فعالیت آنزیمی و بیان نسبی ژن‌های مورد بررسی افزوده شد. تحت تنش کم‌آبی شدید و ملایم نسبت به آبیاری نرمال ژن dreb2 به‌ترتیب با 690 و 211 درصد بیشترین درصد افزایش را نشان دادند. در این مطالعه براساس فعالیت آنزیم کاتالاز و میزان بیان ژن‌های cat، dreb2 ژنوتیپ sc706 نسبت به sc260 از عملکرد بالاتر، رفتار فیزیولوژیکیمولکولی مناسب‌تر و بیان بیشتر ژن‌ها برخوردار بودند که نشان دهنده تحمل بیشتر ژنوتیپ sc706 نسبت بهsc260 تحت شرایط تنش‌های اعمال شده در این بررسی می‌باشد که می‌توان از این نتایج در برنامه‌های به‌نژادی مولکولی ذرت بهره گرفت.

Evaluation of Catalase and DREB-2 Gene Expression in Maize (Zea mays L.) Genotypes under Water Deficit Stress Condition

Abiotic stresses, especially water deficit stress in plants, cause oxidative stress and as a result, they produce reactive oxygen species (ROS) and cause serious damage to the DNA, protein and internal structure of plants. Plants have enzymatic and nonenzymatic defense mechanisms and systems to deal with these stresses. Currently due to climate changes, Water deficit stress is one of the problems of agricultural production. Given the importance of molecular studies and molecular and enzymatic responses of plants under abiotic stress conditions, therefore, relative expression of catalase and DREB2 genes were studied by RTPCR and catalase enzymatic activity were studied in SC706 and SC260 genotypes. The experiment was performed as a split plot based on a randomized complete block design with three replications and three irrigation conditions of (normal irrigation, intermediate stress and severe water deficit stress) under field condition. Results of relative expression analysis of genes showed a significant difference between the treatments so that by increasing the intensity of water stress compared to normal irrigation, the amount of enzyme activity and relative expression of the studied genes were increased. Under severe and intermediate water deficit stress, compared to normal irrigation, DREB2 gene showed the highest increase with 690 and 211% respectively. In this study, based on the activity of catalase enzyme and the expression of CAT genes, DREB2 of SC706 genotype had higher performance than SC260, more appropriate physiologicalmolecular behavior and more expression of genes, which indicates more tolerance of SC706 genotype than SC260. The stress conditions applied in this study are the results that can be used in molecular breeding programs of maize.