مطالعه پروتیوم برگهای گیاه کلزا در شرایط تنش خشکی

خشکی یکی از مهمترین عوامل محیطی محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان زراعی است. کلزا در مناطق نیمه خشک معمولا طی مرحله گلدهی با تنش خشکی مواجه شده و عملکرد ژنوتیپ های حساس آن بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. هدف این پژوهش شناسایی ژنوتیپ های مقاوم و حساس کلزا به تنش خشکی و بررسی تغییرات پروتیوم آنها در پاسخ به تنش خشکی بود. برای این منظور تعداد 14 ژنوتیپ کلزای پاییزه از نظر صفات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و زراعی طی دو آزمایش مزرعه ای و گلخانه ای در شرایط تنش کمبود آب مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر اساس نتایج حاصل از آزمایش های مزرعه ای و گلخانه ای، ژنوتیپ های Orient و Okapi بعنوان متحمل و Fornax و Dexter بعنوان حساس به تنش خشکی شناخته شدند. به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر الگوی بیان پروتیوم ریشه کلزا، طی آزمایش های تکمیلی دو ژنوتیپ Orient و Fornax بترتیب بعنوان متحمل ترین و حساس ترین ژنوتیپ ها انتخاب و استخراج پروتیین ریشه آنها در دو شرایط عادی و تنش کمبود آب انجام شد. تجزیه الگوی پروتیوم ژل های الکتروفورز دوبعدی نشان داد که از بین حدود800 لکه پروتیینی قابل تشخیص، رنگ آمیزی شده با نیترات نقره، 74 لکه پروتیینی تغییرات معنی داری از نظر آماری و عامل القا در شرایط عادی و تنش خشکی نشان دادند که از این تعداد، 40 پروتیین با استفاده از روش اسپکتروفتومتری جرمی MALDI-TOF-TOF و جستجو در بانک های اطلاعاتی پروتیین مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تعداد پروتیین های پاسخ دهنده به تنش خشکی در ژنوتیپ Orient نسبت به Fornax بیشتر است. افزایش بیان معنی دار و بالای برخی از پروتیین های شناسایی شده مانند سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، پراکسی ردوکسین و تیوردوکسین در ژنوتیپ Orient نسبت به Fornax بیانگر توانایی بالاتر این ژنوتیپ در کاهش اثرات تخریبی تنش های اکسیداتیو و مقابله با آنها است. دو ایزومر از پروتیین فریتین در هر دو ژنوتیپ افزایش بیان معنی داری داشتند که بیانگر نقش تثبیت اتم های آهن در کاهش غیر مستقیم اثرات تنش است. افزایش بیان معنی دار پروتیین ATPase غشای واکویلی و یکی از زیرواحدهای آن در ژنوتیپ مقاوم مشاهده شد و این افزایش بیان به توان تنظیم اسمزی بالای ژنوتیپ Orient ربط داده شد. پروتیین TCTP فقط در ژنوتیپ متحمل Orient و تحت شرایط تنش خشکی تظاهر یافت. به نظر می رسد که نقش مهم این پروتیین در تداوم چرخه سلولی یکی از عوامل موثر در تداوم رشد و مقاومت بالاتر ژنوتیپ Orient در شرایط کمبود آب باشد. کاهش بیان معنی دار پروتیین Caffeoyl-CoA O-methyltransferase در ژنوتیپ مقاوم Orient و درنتیجه احتمال کاهش تولید لیگنین در سلول های ریشه را می توان راهکاری برای تداوم رشد ریشه و جذب مقادیر بیشتر آب از منطقه وسیع تر خاک دانست. علاوه بر پروتیین های مذکور، تغییر بیان معنی دار پروتیین های دیگری که در فرایند های مختلف سلولی مانند محافظت سلول از تنش گرمایی، یوبی کوییتینه شدن، چرخه کالوین، تنفس سلولی، کاهش فعالیت پروتیازها، تنفس نوری و متابولیسم انرژی در میتوکندری نقش دارند، مشاهده شد. شناسایی و بررسی بیان ژن های رمز کننده این پروتیین ها چشم انداز خوبی برای اصلاح مولکولی کلزا جهت ایجاد مقاومت به تنش خشکی است.کلید واژه ها: کلزا، تنش کمبود آب، صفات مورفو-فیزیولوژیک، پروتیومیکس، الکتروفورز دو بعدی