ارزیابی تغییرات در بیان ژن‌های mir156 و mir172 و ژن‌های هدف آنها (ap2 و spl3؛ عامل بهاره‌سازی) در دو رقم گندم نان (.triticum aestivum l)

گذر به مرحله گلدهی از طریق بهاره سازی اثر چشمگیری بر تحمل سرما و صفات زراعی غلات زمستانه دارد. مشخص شده است که در بسیاری از گیاهان، rnaهای کوچک نقش مهمی را در زمان گلدهی دارند. شواهدی وجود دارند که نشان می دهند خانواده های mir156 و mir172 نقش اساسی در گذر به مرحله گلدهی گیاهان را ایفا می کنند. در این پژوهش بیان دو ژن با تنظیم زمانی mir156، mir172 و ژن های هدف آن ها (spl3، ap2) در دو رقم گندم نان بهاره (باژ) و زمستانه (نورستار) در سال زراعی 97-1396 مورد ارزیابی قرار گرفت. بهاره سازی در معرض تیمار سرمایی چهار درجه سانتی گراد بمدت دو و 14 روز در مرحله گیاهچه اعمال گردید. زمان گلدهی که بر اساس تعداد برگ نهایی برآورد شد فقط در رقم زمستانه نورستار تحت تیمار بهاره سازی کاهش معنی داری داشت. همچنین نتایج تجزیه واریانس نشان داد که برهمکنش تیمارهای بهاره سازی و ارقام گندم نیز بر تعداد برگ نهایی معنی دار بود. مقایسه بیان ژن ها با استفاده از روش bootstrapping نشان داد که ژن mir172 در تیمار بهاره سازی فقط در رقم نورستار کاهش بیان معنی داری داشت. بیان ژن mir156 نیز تحت تیمار بهاره سازی دو رقم گندم کاملاً متفاوت بود. افزایش میزان بیان ژن mir156 در رقم باژ معنی دارنبود، ولی تیمار بهاره سازی باعث کاهش معنی دار بیان این ژن در رقم نورستار گردید. اگرچه القای بیان ژن ap2 در بهاره سازی 14 روزه در هر دو رقم مشاهده شد، با این حال، بیان ژن spl3 فقط در رقم نورستار کاهش معنی داری داشت و این کاهش در بهاره سازی دو روزه بسیار قابل توجه بود. برخلاف تصور، رابطه معنی داری بین افزایش بیان mirna ها و کاهش بیان ژن های هدف آنها در دو رقم گندم مورد مطالعه وجود نداشت. این موضوع نشان می دهد که سازوکار مولکولی زمان گلدهی در گندم پیچیده بوده و اساسا هنوز ناشناخته است.

Evaluation of gene expression changes of miR156 and miR172 and their targeted genes (AP2 & SPL3; vernalization factors) in two bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars

Floral transition through vernalization has a large influence on cold tolerance and agronomic traits in winter cereals. It is now apparent that in many plants small RNAs play critical roles in determination of the flowering time. There is evidence suggesting that the miR156 and miR172 families play a key role in the flowering transition of plants. In this study, the expression of two temporally regulated miRNA (miR156 and miR172) and their targeted genes (SPL3, AP2) were investigated in the winter bread wheat cv. Norstar and the spring bread wheat cv. Baj in 20172018 cropping season. The vernalization was exposed to the cold treatments (4°C) for 2 and 14 days at seedling stage. Time to flowering was estimated using the final leaf number (FLN), which significantly decreased under vernalization treatments, only in winter cultivar 'Norstar'. Moreover, analysis of variance showed that vernalization treatments × cultivarsv interaction effect was significant on FLN. Comparison of gene expression using bootstrapping method showed that the expression of miR172 was significantly downregulated only in Norstar under vernalization treatments. Similarly, the expression of miR156 was completely different under vernalization treatment in two cultivars. Increased expression of miR156 in Baj cultivar was not significant, but vernalization treatment significantly decreased the expression of this gene in cv. Norstar. Although the induction of AP2 expression during vernalization (14 days) was observed in both cultivars, but, the expression levels of SPL3 were only significantly decreased in cv. Norstar, and this reduction was more in twoday vernalization. Unexpectedly, in this experiment, there was no relationship between upregulation of both miRNA and downregulation of their targeted genes in two bread wheat cultivars. These results demonstrated that molecular mechanism of flowering time in bread wheat is complex and still largely unknown.