شناسایی ژن های دخیل در تحمل به خشکی در دانه رست های گندم با استفاده از راهکار پروتیومیکس

خشکی از مهمترین عوامل محدود کننده رشدگیاهان در دنیاست. دانه های بسیاری از گیاهان می توانند تحمل زیادی نسبت به خشکی نشان دهند. این تحمل با اضافه کردن آب و شروع دوره رویشی به سرعت از بین می رود. گیاهچه های گندم بهاری تحمل زیادی نسبت به تنش شدید خشکی تا روز چهارم از خود نشان می دهند. تحقیق حاضر به منظور مطالعه فیزیولوژی˓ پروتیوم و بیان ژن ها و پروتیین هایی است که پاسخ به تنش را تنظیم می کنند و در آبشارهای پیام رسانی و کنترل نسخه برداری نقش دارند یا به عنوان اسموپروتکتان ˓ آنتی اکسیدان و خاموش کننده های گونه های فعال اکسیژن در گیاهچه های 4 روزه گندم در شرایط تنش خشکی و آبیاری مجدد عمل می کنند. آزمایش های مقدماتی نشان داد که چهار روزگی آستانه تحمل گیاهچههای گندم به تنش خشکی شدید میباشد و تمامی ژنوتیپها میتوانند بیشتر از سه هفته تنش را به خوبی تحمل نموده و احیا شوند. همچنین استفاده از محیطهای مختلف در شرایط تنش خشکی نقش بذر در القای تحمل را نشان داد و بر لزوم اتصال گیاهچه به بذر برای بروز تحمل به خشکی تاکید کرد. بر اساس نتایج˓ ژنوتیپ مرودشت به عنوان یک ژنوتیپ ایرانی دارای تحمل بنیادی به تنش خشکی انتخاب شده و آزمایش اصلی با اعمال تنش خشکی با قطع کامل آبیاری در دو دوره (10و20 روزه) و آبیاری مجدد در دو دوره (3و7 روزه) در اتاقک رشد با آنالیز واریانس و مقایسه میانگین در قالب یک طرح کامل تصادفی با سه تکرار زیستی انجام گرفت. بررسی صفات فیزیولوژیکی محتوی نسبی آب˓ وزن خشک و تر˓ میزان کلروفیل و نشت غشایی به خوبی شدت تنش و تاثیر آن برگیاهچه و بذر را نشان داد و با آبیاری مجدد نیز در تمامی آزمایشات گیاهچه و بذر به شرایط شاهد بسیار نزدیک شدند. افزایش میزان قندها و محافظت کننده های اسمزی نیز موجب احیای گیاهچه ها شد. بررسی پروتیوم با ابزار الکتروفورز دو بعدی در گیاهچه انجام شد. از 1199 نقطه پروتیینی مشاهده شده با رنگ آمیزی نیترات نقره˓ روی ژل پلی اکریلامیدی˓ تحت تاثیر تنش خشکی˓ بیان 211 پروتیین از نظر آماری حداقل در یک تیمار تفاوت معنی داری داشتند(p<0.01). 126لکه پروتیین برای شناسایی با استفاده از طیف Nano - LC mass ارسال و 114 لکه پس از جستجو در بانک های اطلاعاتی پروتیین مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج نشان داد اغلب پروتیین های مورد بررسی تحت تنش از جمله پروتیین های موثر چرخه کالوین˓ تولید انرژی˓ فتوسنتزی و آنزیم های آنتی اکسیدان کاهش بیان نشان دادند و در آبیاری مجدد بیشتر آنها به شرایط شاهد برگشته و حتی بیشتر از شاهد شدند. در برخی نیز افزایش و کاهش بیان همزمان مشاهده شد که به دلیل هگزاپلوییدی بودن گندم است. از طرف دیگر پروتیین های مربوط به تنش˓ موثر در ساختار پروتیین و حفظ ساختار میتوکندری افزایش بیان نشان دادند. بررسی نتایج پروتنوم در گیاهچه بسیار شبیه گیاه رستاخیزی Sporobolus stapfianus است. این گیاه نزدیکترین ژنوم به گندم بوده و به عنوان گیاه مدل برای انتقال ژن های مقاومت به خشکی و شوری کاربردهای فراوانی دارد. بررسی بیان برخی از ژن های دارای تفاوت بیان در سطح ترانسکریپتوم نتایج پروتیومیکس را در اغلب آنها تایید می کند. تکمیل بررسی بذر و متابولیت ها˓ بیان ژن و استفاده از ژن های مورد مطالعه به عنوان ژن های کاندید در دستکاری ها و مهندسی ژنتیکی برای گندم در تنش خشکی کاربرد دارند. کلمات کلیدی: پروتیوم˓ خشکی˓ فیزیولوژی˓ گندم