بررسی تاثیر تنش شوری بر بیان برخی ژن های کلیدی دخیل در متابولیسم فروکتان در گندم

تنش شوری یکی از عوامل اصلی محدود کننده عملکرد در گندم می باشد. ارقام متحمل به شوری با تنظیم اسمزی از طریق افزایش غلظت اسمولیت ها (شامل کربوهیدرات های محلول) به جذب آب ادامه داده و همزمان با پایین نگهداشتن محتوای سدیم و نسبت سدیم به پتاسیم جهت حفظ کارایی فتوسیستم و تداوم فتوسنتز در مقابل شوری پاسخ می دهند. در این شرایط انتقال مجدد ذخایر کربوهیدرات محلول ساقه، عمدتا فروکتان، به عنوان منبع ثانویه می تواند در پر شدن دانه نقش موثری داشته باشد. به منظور مطالعه اهمیت افزایش تولید کربوهیدرات محلول در تنش شوری برای افزایش سهم انتقال مجدد در پر شدن دانه ها و بررسی همزمان روند تغییرات بیان ژن های درگیر در انتقال مجدد فروکتان تحقیق حاضر در سال زراعی ‮‭1391‬ انجام شد. این آزمایش با دو رقم بم و قدس به ترتیب متحمل و حساس به شوری و با شاهد و یک تیمار شوری، در گلخانه پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران واقع در کرج صورت گرفت. به منظور اندازه گیری محتوای فروکتان و بیان ژن های مربوطه، نمونه برداری از ساقه به تفکیک میانگره ها طی پنج مرحله با فواصل ده روزه از شروع گرده افشانی و نیز به منظور اندازه گیری محتوی سدیم و پتاسیم و تنظیم اسمزی نمونه برداری از برگ پرچم در شروع گلدهی انجام شد. کلیه آزمایشات بر پایه طرح کاملا تصادفی در قالب فاکتوریل، در سه تکرار و تیمار شوری با آب آبیاری با ‮‭12‬‭dSm-‬1‭: EC ‬اعمال شد. نتایج نشان داد در شرایط تنش رقم بم به طور معنی داری دارای عملکرد دانه، انتقال مجدد و سهم عملکرد از انتقال مجدد بالاتر بود و میانگره پنالتیمیت بالاترین کارایی را در انتقال مجدد نشان داد. از نظر تولید قند محلول، انتقال فروکتان و کارایی انتقال فروکتان نیز رقم بم برتر از قدس عمل نمود. القای انتقال فروکتان نیز تنها در بم مشاهده شد. در تیمار شوری طی تنظیم اسمزی القای تولید فروکتان و در نتیجه قند محلول کل در رقم بم صورت گرفت که با القای انتقال مجدد تحت تنش همبستگی مثبت و معنی دار داشت. مطالعه روند تغییرات بیان ژن نشان داد که القای تولید فروکتان طی شوری با افزایش بیان ژن دخیل در بیوسنتز فروکتان 6‭-sft ‬در بم، در شروع گلدهی و افزایش بیان ژن های دخیل درتجزیه فروکتان شامل 1‭-feh ‬و ‭ivr‬، طی ‮‭20‬ الی ‮‭30‬ روز پس از گلدهی همراه است که می تواند القای انتقال ذخایر ساقه بم تحت شوری را توجیه کند. بیان بالاتر ژن ‭sut‬1 رمزده ناقل ساکارز در بم نیز نشان می دهد رقم متحمل بم در شرایط تنش علاوه بر اینکه توانایی بالاتری در تنظیم اسمزی و تولید قندهای محلول داشته و طی دوره پر شدن دانه ها می تواند فروکتان را متابولیزه کند، پتانسیل بالایی در انتقال ساکارز حاصل از تجزیه فروکتان به دانه ها دارد. بر اساس نتایج به دست آمده انتقال ذخایر کربوهیدرات محلول ساقه در رقم بم مانع از افت شدید عملکرد دانه شد ولی رقم قدس با وجودیکه در تیمار شاهد تولید فروکتان بالایی داشت ولی در تنش شوری در مرحله تولید، تجزیه و انتقال فروکتان ناکارآمد بود. بنابراین زمانی که گیاه تحت تنش شوری توانایی بهره مند شدن از هر دو مکانیزم تنظیم اسمزی از طریق تولید قندهای محلول و انتقال مجدد ذخایر ساقه را داشته باشد وابستگی تولید عملکرد خود را به فتوسنتز جاری کاهش داده و در شرایطی که گیاه کارایی فتوسنتز خود را از دست می دهد می تواند مانع از افت شدید عملکرد گردد. با توجه به تنوع ارقام گندم از نظر توان تولید و انتقال مجدد کربوهیدرات و اهمیت این مکانیزم در حفظ عملکرد طی شوری پیشنهاد می شود در گزینش ارقام برای تحمل شوری این توانایی نیز مورد توجه قرار گیرد. واژه های کلیدی: انتقال مجدد، تنظیم اسمزی، کربوهیدرات محلول، میانگره پنالتیمیت