آنالیز مولکولی پروتیومیکس سیگنالینگ خشکی ریشه و برگ برنج

برنج به عنوان غذای بیش از نیمی از مردم دنیا در چرخه غذایی جهان نقش مهمی دارد. تنش خشکی از جمله بزرگترین عوامل محدودکننده عملکرد گیاهان در سطح جهان می باشد. شناسایی ژن ها و مسیرهایی که برای تنظیم پاسخ گیاهان به تنش خشکی وجود دارد در توسعه استراتژی های جدید پرورش گیاهان، مفید و کاربردی است. به این منظور بررسی تغییرات الگوی بیان پروتیین های بافت ریشه و برگ برنج رقم ‭IR‬‮‭64‬ در سیستم خشکی نسبی با استفاده از تکنیک پروتیومیکس مورد مطالعه قرارگرفت. گلدان های پلاستیکی با استفاده از جدار داخلی به دو محفظه مساوی به منظور توزیع یکسان خاک و ریشه تقسیم شدند. تیمارها در سه تکرار مستقل از هم اعمال شد و بافت ریشه و برگ مورد بررسی قرارگرفتند، ریشه هایی که تحت آبیاری کامل قرارداشتند به عبارتی هر دو محفظه روزانه سیراب شدند ‭WW))* ‬یا وضعیت نرمال، ریشه هایی که تحت خشکی کامل بودند، آب از هر دو قسمت قطع شد ‭(DD)* ‬یا وضعیت خشکی کامل و حالت اسپلیت روت ‭(WD ‬یا ‭*Sp) ‬که در این وضعیت فقط یک محفظه آب داده شد و محفظه دیگر قطع آبیاری به صورت کامل انجام شد به عبارتی ریشه هایی که آب کافی دریافت کردند ‭(spWW) ‬و ریشه هایی که در معرض خشکی کامل ‭(spWD) ‬بودند. در هر دو شرایط اسپلیت روت ‭((spWD & spWW ‬و ‭DD ‬کاهش وزن خشک، کاهش محتوای نسبی آب برگ و هدایت روزنه ای نسبت به شرایط ‭WW ‬مشاهده شد. به منظور بررسی الگوی بیان پروتیین بافت های مورد مطالعه از راهکار پروتیومیکس (الکتروفورز دوبعدی) استفاده شد. در بافت برگ ‮‭65‬ پروتیین تحت شرایط ‭DD ‬و ‭WD ‬در مقایسه با شرایط ‭WW ‬تفاوت معنی داری نشان دادند از این تعداد ‮‭47‬ لکه ی پروتیینی با استفاده از طیف سنجی جرمی شناسایی شدند. پروتیین های شناخته شده بر اساس الگوهای بیان خود در شش خوشه قرار گرفتند شامل پروتیینهای درگیر در فتوسنتز و چرخه کالوین، محتمل موثر در پاسخ و مقاومت به تنش های محیطی، درگیر در کاهش اثرات تنش گرمایی، دخیل در دفاع اکسیداتیو، دخیل در سیگنالینگ و متابولیسم. قابل ذکر است پروتیین هایی که فراوانی آن ها تنها در شرایط ‭WD ‬تغییر کرده است نسبت به پروتیین های دارای تفاوت بیان تحت شرایط ‭DD ‬بیشتر مرتبط با تنش خشکی هستند. در بافت ریشه ‮‭32‬ لکه ی پروتیینی شناسایی شد که از این تعداد ‮‭13‬ لکه ی پروتیینی در هر دو تیمار ‭DD ‬و ‭spWD ‬افزایش بیان داشتند، 9 لکه ی پروتیینی در هر سه تیمار‭DD‬، ‭spWD ‬و ‭spWW ‬نسبت به گیاهان نرمال ‭WW ‬افزایش بیان نشان دادند، 8 لکه ی پروتیینی در گیاهان نرمال بیان نشده و 2 لکه ی پروتیینی فقط در تیمار ‭DD ‬افزایش بیان داشتند. تنش خشکی باعث ایجاد تغییراتی در بیان پروتیین ها به خصوص پروتیین ریشه های در معرض تنش خشکی شده است، از جمله افزایش بیان‭PR ‬پروتیین ها در پاسخ به تنش خشکی و عدم بیان ‭Heat shock ‬پروتیین ها و تیوردوکسین در ریشه های در معرض آب مشاهده شد. تفاوت های قابل توجه در پارامترهای فیزیولوژیکی با تغییرات در فراوانی پروتیین ها همبستگی داشت. نتایج نشان می دهد که سیگنال های از راه دور باعث ایجاد سازوکارهایی می شوند که با تغییر فراوانی پروتیین های مرتبط با تنش خشکی، گیاه برنج را نسبت به تنش خشکی متحمل می سازند. همچنین این مطالعه نشان می دهد که سیگنالینگ خشکی از راه دور باعث تغییرات معنی دار فراوانی پروتیین های برگ و ریشه می شود. واژه های کلیدی: اسپلیت روت، برنج، برگ، پروتیومیکس، تقسیم ریشه، تنش خشکی، سیگنال‭. Well water (WW)‬، ‭water deficit (DD)‬، ‭split-root (sp)*