شناسایی و بررسی بیان ژن‌های hvpip1;4 و hvnsltp دخیل در تحمل به تنش خشکی در جو

مطالعه سازوکار های تحمل تنش در گیاه جو، می تواند به درک بهتر اساس ژنتیکی تحمل به تنش خشکی کمک کند و در نهایت به بهبود خصوصیات ژنتیکی مرتبط با تحمل به تنش خشکی از طریق روش های نوین ژنتیک مولکولی منجر شود. به منظور شناسایی و بررسی بیان ژن های درگیر در تحمل به تنش خشکی گیاه جو، تجزیه و تحلیل estهای برگ و ریشه در ژنوتیپ‌های اسپانتانئوم (جو وحشی) و رقم زراعی نیمروز (متحمل در برابر تنش خشکی) صورت گرفت. اطلاعات اولیه کتابخانه ها از پایگاه های جهانی دریافت گردید، سپس پیش‌پردازش داده ها و شناسایی ژن های مرتبط با بیان متفاوت در بین کتابخانه‌ها، به کمک نرم افزارهای بیوانفورماتیک متعددی صورت گرفت. به منظور بررسی بیان ژن های کاندید با استفاده از روش real timepcr، یک آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار روی ژنوتیپ ها به عنوان عامل اول و تیمار آبیاری (شاهد و آبیاری در50 درصد fc) به عنوان عامل دوم در گلدان صورت گرفت. همچنین عامل زمان نمونه‌برداری نیز در سه سطح صفر، 24 و 72 ساعت پس از اعمال تنش خشکی لحاظ شد. بر اساس میزان بیان ژن در شرایط تنش، دو ژن به نام‌های hvpip1;4 (plasma membrane intrinsic protein 1;4) و hvnsltp (nonspecific lipid transport; nsltp) به عنوان ژن های مهم درگیر در پاسخ به تنش خشکی در جو شناسایی شدند. بر اساس نتایج حاصل از بررسی بیان این ژن ها مشخص گردید که ژنوتیپ نیمروز به عنوان رقم متحمل از بیان بالاتری برای ژن های کاندید برخوردار بود، به طوری که ژن های pip1;4 و nsltp به ترتیب یک افزایش 95.98 و 53.54 برابری بعد از 72 ساعت نسبت به شرایط شاهد از خود نشان دادند. به علاوه، نتایج این مطالعه نشان داد که تغییرات میزان بیان ژن pip1;4 در مقایسه با ژن hvnsltpجو در ژنوتیپ متحمل نیمروز بطور معنی داری (p<0.05) بیشتر از ژنوتیپ اسپانتانئوم بود. از آنجایی که این ژن حرکت آب و مواد محلول غیر باردار و دارای جرم مولکولی پایین را از شامه های پلاسمایی و تونوپلاست تسهیل می کند، این ژن احتمالاً در روند تحمل به تنش خشکی نقش داشته باشد.

Identification and evaluation of HvPIP1; 4 and HvnsLTP genes expression for drought tolerance in barley

It is of great significance to understand the tolerance mechanisms by which plants deal with drought stress and application of these mechanisms for improvement of genotypes in response to drought stress. In order to identify and investigate the expression of genes involved in tolerance to drought stress, leaf and root EST were analyzed in Spontaneum (wild barley) and Nimruz (tolernt to drought stress) barley genotypes. The library's initial information was received from the databases and the bioinformatics services were used for the preprocessing and identify genes. In order to investigate the expression of candidate genes with Real timePCR, a factorial experiment was conducted in a Completely Randomized Design in a pot with 3 replication. First factor included cultivars (Nimruz and Spontaneum) and second factor was irrigation (control and 50%FC). Also sampling times was considered at 3 levels of 0, 24 and 72 hours after drought stress. Two genes HvPIP1; 4 (Plasma Membrane Intrinsic Protein 1;4) and HvnsLTP(Nonspecific lipid transport) were identified based on expression in stress conditions as important genes involved in response to drought stress in the barely. Based on the analysis of gene expression, it was found that Nimruz genotype as resistant cultivar had a higher expression for candidate genes. The expression of HvPIP1; 4 and HvnsLTP genes were 95.98 and 54.53fold after 72 hours, respectively. In addition, the results of this study showed that changes in HvPIP1; 4 gene expression were significantly (P <0.05) higher than the HvnsLTP in the Nimruz genotype in the compared to the spontanum genotype. So, this gene has key role in drought resistance in Barley.