Catalase and Metallothionein genes expression analysis in wheat cultivars under drought stress condition

تنش خشكي يكي از معضلات جدي در ايجاد محدوديت توليد محصولات زراعي در سطح جهاني مي باشد. از منظر مولكولي، خسارت ناشي از تنش خشكي ناشي از تاثير سو راديكال هاي فعال اكسيژن است. ژن هاي كاتالاز و متالوتاينين با مهار ميزان فزاينده اين راديكال ها واجد نقش تاثير گذاري در كنترل تنش اكسيداتيو هستند. در اين تحقيق ميزان بيان افتراقي ژن هاي كاتالاز و متالوتاينين تحت شرايط تيمارهاي خشكي در ارقام گندم بررسي گرديد. تيمارهاي تنش خشكي شامل 0- بار، 8- بار و 12 - بار، و ارقام مورد مطالعه شامل زاگرس (متحمل)، مغان (نيمه متحمل) و تجن (حساس) / -0/3 بار، 9 با افزايش شدت تنش خشكي و به صورت خطي بالا رفت. بيان (TBARM) بودند. ميزان شاخص اكسيداسيون سلولي براي ژن هاي مورد مطالعه حاصل (RT-PCR) افتراقي متفاوتي با استفاده از تكنيك اندازه گيري بيان ژن در زمان واقعي گرديد. بيان ژن كاتالاز تا تيمار 8- بار افزايش و پس از آن در تيمار 12 - بار كاهش معنيداري در تمام ارقام به ويژه رقم تجن نشان داد. روند بيان ژن متالوتاينين در شرايط تنش خشكي با كاهش خطي مواجه بود. در مورد هر دو ژن بيش ترين 0- بار خشكي و در رقم زاگرس ملاحظه شد. در حاليكه در رقم مغان حداكثر سطح رونوشتبرداري براي / بيان در تيمار 9 و وضعيت (a, b) هر دو ژن در تيمار 8- بار حاصل گرديد. به طور كلي فعاليت ژن هاي كاتالاز و متالوتاينين، ميزان كلروفيل ظاهري گياهان با افزايش شدت تنش افت چشمگيري نشان داد (اين مسيله در تيمار 12 - بار كاملاً مشهود بود). با اين حال سطوح مياني تنش سبب تحريك فعاليت ژن هاي مورد مطالعه گرديد.

Drought stress is one of the serious problems that restricted agronomic plant production worldwide. In molecular level, the harmful effect of drought stress is mostly caused by producing of large amount of reactive oxygen species (ROS). Catalase and Metallothionein genes have a crucial role to mope the hydrogen peroxide (H2O2) resulting reducing oxidative damage. In this research the gene expression pattern of Catalase and Metallothionein was studied in response to drought stress treatments. The treatments included - 0.3 bar, - 0.9 bar, - 8 bar and -12 bar and wheat varieties included Zagros (drought tolerant), Moghan (semi- tolerant) and Tajan (drought sensitive). The amount of cellular oxidative levels (TBARM) increased steady by intensify of drought stress levels. Real time PCR analysis showed different expression pattern for catalase and metallothionein encoded genes. Catalase gene expression was increased during drought stress up to -8 bar and reduced in -12 bar treatment, in all cultivars specially in Tajan cultivar. Metallothionein gene expression was linearly reduced during different levels of drought treatments especially in Zagros and Tajan cultivars. The most activity for both genes has observed in Zagros cultivar at -0.9 bar treatment. Whereas, Moghan cultivar showed most transcription for both genes at -8 bar treatment. Overall gene activities, content of chlorophyll (a, b) and whole plants appearance declined by high level of drought stress e.g. -12 bar treatment in all cultivars particularly in Tajan variety. Whereas, the moderate levels of drought stress treatments induced genes activitiy.