مطالعه تغییرات میزان بیان دو ژن از خانواده ژنی ZmPIPتحت تنش های محیطی غیرزنده در برگ ذرت (Zea mays cv704)

مقدمه گیاهان پیوسته در معرض مجموعه ای از عوامل محیطی تنش زا قرار می گیرند که این عوامل تنش زا بسیاری از جنبه های ژنتیک و زیست مولکولی گیاه را تحت تاثیر خود قرار می دهند. در این بین شوری (NaCl ,CaCl2)، خشکی از مهمترین عوامل تنش زای محیطی به حساب می آیند. برای مقابله با این شرایط، گیاه باید قادر به درک، پاسخ دهی و سازگاری نسبت به این تغییرات محیطی باشد. مسیر signal transduction و ژن های مربوط به آن نقش مهمی در پاسخ به محرک های محیطی در گیاهان ایفا می کنند. تنش خشکی دامنه ای از پاسخ های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در گیاهان القاء می کند. این پاسخ ها شامل بسته شدن روزنه ها، مهار رشد سلول، فتوسنتز و فعالیت تنفسی (Bartels and Sunkars, 2005). از طرفی شوری باعث کاهش میزان کلسیم و پتاسیم و افزایش سطح سدیم و کلر می شود. علاوه بر تمام این ها, تنش شوری تجمع گونه اکسیژن فعال (ROS) را باعث می شود که می تواند برای غشای لیپیدی، پروتئین ها و اسید های نوکلوئیک صدمه زننده باشد(Bartels and Sunkars, 2005). برگ ها ارگان های کلیدی برای تبخیر و فتوسنتز هستند و یک نقش حیاتی در رشد گیاهان ایفا می کنند. AQPها پروتئین های سرتاسری اصلی هستند که حرکت آب ،CO2 و دیگر مواد محلول کوچک را از طریق غشای زیستی تسهیل می کنند. بیان آکوآپورین های غشای پلاسمائی (PIP ها،پروتئین اصلی غشای پلاسمائی) در بخش های هوائی گونه های گیاهی مختلفی گزارش شده است(Maurel et al., 2002). طی مطالعات مولکولی در این پژوهش، بیان 2 ژن ZmPIP شامل ZmPIP1,2 و ZmPIP1,5 در برگ ذرت با استفاده از روش بیان ژن، مورد بررسی قرار گرفتند. مواد و روش ها بذرها در خاکی با نسبت معین از پرلیت و ماسه، در فیتتوترون در دمای 22 درجه سانتیگراد و رطوبت 70%، نسبت طول روز به طول شب 8:16 با شرایط کشت یکسان برای همه گیاهان، کاشته شد. پس از گذشت 21 روز از کشت، تیمار گیاهان آغاز گردید. تیمار بطور کوتاه مدت (4 روزه) و بلند مدت (8 روزه) برای سه تنش، شوری NaCl(200mM) ، CaCl2(40mM) و خشکیPEG6000(10%) اعمال شد. RNA کل به روش تریزول از نمونه ها استخراج و کیفیت RNA از طریق اسپکتروفتومتری و الکتروفورز ژل آگارز تعیین شد. cDNA با استفاده از RNA استخراج شده و کیت cDNA (Fermentas) طبق دستورالعمل شرکت سازنده ساخته شد و سپس RT-PCR تحت شرایط شخص اعمال گردید. ژن GAPDH به عنوان ژن رفرنس داخلی استفاده شد. محصولات RT-PCR روی ژل آگارز 5/1درصد حاوی اتیدیوم بروماید 5/0 میکروگرم بر میلی لیتر جداسازی و با استفاده از سیستم Gel Logic 212 Pro Carestream, USA عکس برداری شد ند. شدت (intensity) باندها با استفاده از نرم افزار Image J اندازه گیری و نمودارها با استفاده از excel 2007 رسم شد. آنالیز آماری با نرم افزار SPSS انجام شد. نتایج طبق نتایج به دست آمده از آنالیز نیمه کمی RT-PCR میزان بیان ژن های ZmPIP1,5 ,ZmPIP1,2 در برگ گیاهانی که تحت تنش های مختلف قرار گرفتند نسبت به برگ گیاهان شاهد الگوی بیان متفاوتی(کاهش یا افزایش) از خود نشان می دهند. نتایج ما نشان داد که ژن های خانواده ZmPIP برای دریافت موثر تغییرات محیطی ضرورت دارد. نتیجه گیری در این پژوهش، مشاهده شد با اعمال تنش روی گیاه الگوی بیان ژن در خانواده ZmPIP تغییر کرد، در بین تنش های اعمال شده با توجه به آنالیز RT-PCR و بررسی میزان بیان نسبی ژن ها، تنش CaCl2(40mM)، و به خصوص خشکی PEG(10%) دارای اثرات مشخصی در تغییر الگوی بیان ژن های بررسی شده داشتند که نشان دهنده اثرگذاری این تیمارها بر بیان آن ژن ها است. به طور کلی افزایش یا کاهش میزان بیان ژن نشان دهنده درک تنش توسط گیاه و پاسخ به آن می باشد. جالب توجه اینکه حتی الگوی بیان ژن تحت تیمار کوتاه مدت و بلندمدت برای برخی ژن ها متفاوت مشاهده شد، این مسئله بیانگر تغییر روند ملکولی در گیاه طی مدت زمان های متفاوت اعمال تنش بر آن، در پاسخ به تنش هاست.

Keywords:

ZmPIP , بیان ژن , تنش غیر زنده , RT-PCR , ذرت