اثر تنش کمبود روی بر الگوی بیان ژن‌های رمزکننده فاکتورهای رونویسی bzip4، bzip79 و bzip97 در ارقام گندم نان (.triticum aestivum l)

به منظور بررسی اثر تنش کمبود روی (zn) بر بیان ژن های رمزکننده فاکتورهای رونویسی bzip4، bzip79 و bzip97 در ارقام روی-کارا و روی-ناکارا گندم نان، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در سال 1395 در دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه اجرا شد. ارقام گندم بیات (روی-کارا) و هیرمند (روی-ناکارا) در شرایط کمبود روی خاک و کفایت آن کشت و بیان ژن های رمز کننده این سه فاکتور رونویسی در برگ و ریشه ارقام در دو مرحله؛ آغاز رشد طولی ساقه اصلی (رویشی) و 30 درصد ظهور سنبله (زایشی) با روش واکنش زنجیره ای پلیمراز در زمان واقعی (real time pcr) اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که برهمکنش رقم در اندام در مرحله نمونه برداری بر بیان هر سه ژن معنی دار بود. مقایسه میانگین ها نشان داد که بیشترین میزان افزایش بیان ژن bzip4 (بیش از 65 برابر شاهد) در شرایط کمبود روی، در برگ رقم بیات (روی-کارا) در مرحله زایشی مشاهده شد. بیشترین میزان افزایش بیان ژن های bzip79 و bzip97 (به ترتیب بیش از 31 و 60 برابر شاهد) در شرایط کمبود روی، در ریشه رقم بیات (روی-کارا) در مرحله زایشی مشاهده شد. در مرحله رویشی تفاوت معنی داری بین ارقام روی-کارا و روی-ناکارا از لحاظ میزان بیان ژن ها مشاهده نشد. با توجه به افزایش بیان معنی دار ژن های رمزکننده هر سه فاکتور رونویسی در شرایط کمبود روی در مرحله زایشی نسبت به مرحله رویشی، به نظر می رسد که رونوشت برداری ژن های رمزکننده ناقل های دخیل در جذب و انتقال روی (ژن های zip) در گندم نان، در انتهای دوره رشد گیاه فعال می شوند. همچنین با توجه به افزایش بیان معنی دار ژن bzip4 در برگ و ژن های bzip79 و bzip97 در ریشه، احتمالا وظیفه اصلی ژن bzip4 فعال سازی ناقل های دخیل در انتقال روی در داخل گیاه و ژن های bzip79 وbzip97 فعال سازی ناقل های دخیل در جذب روی از خاک در شرایط کمبود روی می باشد.

Effect of Zn deficiency stress on expression pattern of genes encoding bZIP4, bZIP79 and bZIP97 transcription factors in bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars

A factorial experiment (based on completely randomized design) with three replications was conducted in faculty of agriculture of Urmia University, Iran in 2016 to investigate the effect of soil Zn deficiency on the expression of genes encoding bZIP4, bZIP79 and bZIP97 transcription factors in Znefficient and Zninefficient bread wheat cultivars. Cv. Bayat (Znefficient) and cv. Hirmand (Zninefficient) were grown under soil Zn deficient and Zn sufficent conditions. The expression levels of three abovementioned transcription factors were measured using Real time PCR technique in leaf and root of the cultivars at two growth stages; beginning of stem elongation (vegetative) and 30% of heading (reproductive). Analysis of variance showed that the interaction effect of cultivar × tissue × sampling time was significant on the expression of three studied genes. The mean comparison revealed that the highest expression level of bZIP4 (more than 65 fold change) in the leaf of Znefficient cultivar (Bayat) at vegetative stage under Zn deficiency conditions. The highest expression of bZIP79 and bZIP97 genes (more than 31 and 60 fold change, respectively) observed in the root of Bayat cultivar at vegetative stage under Zn deficiency conditions. No significant difference was found between Znefficient and Zninefficient cultivars for the expression level of three studied genes at the vegetative stage. Considering the significant increase in expression of all studied genes at vegetative stages, it may be concluded that the mRNA transcription of the transporter genes involved in Zn uptake and translocation (ZIP genes), are activated at the heading stage of the two bread wheat cultivars. Moreover, according to the increased expression of bZIP4 in leaf, and bZIP79 and bZIP97 in root, the possible role of bZIP4 and bZIP79, and bZIP97 might be the transcriptional activation of ZIP genes involved in Zn translocation within the plant and Zn uptake from soil, respectively, under soil Zn deficiency conditions.