تاثیر کمبود آهن بر بیان نسبی ژن‌های کدکننده آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات‌پراکسیداز و پلی‌فنل‌اکسیداز در گندم نان

به‌‌‌‌‌‌‌منظور ارزیابی الگوی بیان ژن‏های کدکننده آنزیم‌های آنتی‏اکسیدان کاتالاز (catalase)، آسکوربات‏پراکسیداز (ascorbate peroxidase) و پلی‌فنل‏اکسیداز (polyphenol oxidase) تحت شرایط کمبود (کمتر از 1.5 میلی‌گرم آهن در کیلوگرم خاک) نسبت به شاهد (10 میلی‌گرم آهن در کیلوگرم خاک) در ارقام آهن-‏کارا (پیشتاز) و آهن-‏ناکارا (فلات) گندم نان، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه اجرا شد. ارقام گندم ‌نان در شرایط کمبود و کفایت آهن خاک‌ کشت و میزان بیان نسبی ژن‏های کدکننده سه آنزیم فوق در برگ و ریشه گندم در دو مرحله رویشی و زایشی با استفاده از روش real-time pcr اندازه‏گیری شد. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان بیان نسبی ژن کاتالاز در مرحله زایشی در ریشه هر دو رقم به‌طور قابل‏توجهی افزایش یافت ولی افزایش بیان در رقم آهن-‏کارا بیشتر از رقم آهن-‏‏ناکارا بود. میزان بیان نسبی این ژن در برگ در همین مرحله و در ریشه در مرحله رویشی در هر دو رقم کاهش یافت. میزان بیان نسبی ژن آسکوربات‏پراکسیداز در مرحله زایشی در ریشه رقم آهن-‏ناکارای فلات بیشتر از رقم آهن-‏کارا افزایش یافت. در مرحله رویشی در برگ و ریشه، بیان این ژن در رقم آهن-‏کارا افزایش ولی در رقم آهن‏-ناکارا کاهش یافت. میزان بیان نسبی ژن پلی‏فنل‏اکسیداز در مرحله رویشی در شرایط کمبود آهن در برگ تقریباً سه برابر ریشه افزایش یافت در حالی‏که بیان نسبی این ژن در مرحله زایشی در برگ نسبت به کنترل کاهش یافت. با افزایش بیان هر دو ژن کاتالاز و آسکوربات‌پراکسیداز در ریشه هر دو رقم در مرحله زایشی در شرایط کمبود آهن، به‌نظر می‌رسد گیاه در مرحله پر شدن دانه با انتقال آهن بیشتر به دانه سعی در کاهش اثرات تنش و حفظ عملکرد دارد. یافته‌های مطالعه حاضر درک ما را در مورد نقش ژن‌های کدکننده آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانی در مقابله با تنش‏ کمبود آهن خاک افزایش می‌دهد.

the effect of iron deficiency on the relative expression of genes encoding catalase, ascorbate peroxidase and polyphenol oxidase enzymes in bread wheat

to evaluate the expression pattern of genes encoding antioxidant enzymes catalase, ascorbate peroxidase and polyphenol oxidase under iron deficiency conditions in fe- efficient (pishtaz) and -inefficient (falat) bread wheat cultivars, a crd (completely randomized design) based factorial experiment was conducted with three replications. the cultivars were grown under iron deficiency (less than 1.5 mg fe/kg soil) and compared with normal conditions (10 mg fe/kg soil). the relative expression levels of the above-mentioned genes were measured using real-time pcr technique in the leaves and roots of the cultivars at two growth stages: vegetative (one month after germination) and reproductive (30% of heading). the results revealed a remarkable enhancement in calatalse expression in the roots of both cultivars in the vegetatative stage but it was higher in fe-efficient cultivar than -inefficient one. the expression of this gene was decreased in leaves at the same stage as well as in the roots of both cultivars in the vegetative stage. the expression level of ascorbate peroxidase gene in the reproductive stage in the roots of fe-inefficient cultivar was higher than that of -efficient one. in the vegetative stage, the expression of this gene increased in the leaves and roots of fe-efficient cultivar, but it was decresed in fe-inefficient cultivar. the relative expression level of polyphenol oxidase gene in the vegetative stage under iron deficiency conditions in the leaf increased almost three times, compared to the roots, while the expression of this gene decreased in the reproductive stage in both leaves and roots. by increasing the expression of both catalase and ascorbate peroxidase genes in the roots of both cultivars in the reproductive stage under iron deficiency conditions, it seems that bread wheat cultivars might reduce the deletrious effects of stress and maintain yield through transferring much iron to the seeds in the seed filling stage. the findings of the present study may increase our understanding of the important role of genes encoding antioxidant enzymes in fe deficiency stress conditions.