روند تغيير پارامترهاي فيزيولوژيك و بيان نيمه كمي ژن هاي CapLEA-1 و Dehydrin 1 در ژنوتيپ هاي نخود زراعي تحت تنش كم آبي

Trend of changes in physiological parameters and semi-quantification gene expression for CapLEA-1 and Dehydrin 1 genes in chickpea genotypes under water deficit stress

كم آبي مهمترين تنش غيرزيستي است كه توليد محصولات زراعي را در مناطق خشك و نيمه خشك دنيا و ايران محدود مي كند. به منظور انجام مقايسات كنترل شده ابتدا پاسخ فيزيولوژيك دو ژنوتيپ متمايز MCC508 و MCC521 نخود به تنش كم آبي بررسي و سپس بيان دو ژن موثر در همان شرايط اندازه گيري شد. رطوبت نسبي برگ MCC508 به ويژه پس از 24 ساعت در حد معني داري كمتر از MCC521 بود ( 0/05 ≥p). در MCC508 پايداري غشا ثبات بيشتري داشت به طوري كه نشت الكتروليت و ميزان تجمع مالون دي آلدئيد (MDA) تقريباً ثابت بود. اما چهار روز تنش، باعث افزايش 2/1 برابري نسبت به شاهد شد. ميزان تجمع پرولين چهار روز پس از تنش در MCC508 و MCC521 به ترتيب 16/8 و 9/4 ميكرو مول بر گرم بافت تر برگ بود كه نسبت به شاهد 5/1 و 3/8 برابر افزايش داشت. بيان نيمه كمي دو ژن Dehydrin1 و CapLEA-1 در ژنوتيپ متحمل MCC508 به ترتيب با 4 و 1/2 برابر نسبت به شاهد، افزايش معني داري نشان داد (0/05 ≥p) و با ادامه روند تنش اين افزايش ادامه داشت. بيان ژن CapLEA-1 در ژنوتيپ حساس تغييرات معني داري نشان نداد، اما بيان ژن Dehydrin1 در ابتدا نسبت به شاهد 1/4 برابر افزايش و سپس با ادامه تنش كاهش يافت (0/05 ≥p). با توجه به نقش ژن هايDehydrin1 وCapLEA-1 در حفظ ساختار ليپيدها و غشاي سلولي، پايداري تاخوردگي صحيح پروتئين ها و سم زدايي به نظر مي رسد سطح بيان بالاتر و منظم تر اين ژنها مي تواند يكي از دلايل احتمالي تحمل بيشتر ژنوتيپ MCC508 نسبت به MCC521 در برابر تنش كم آبي باشد.

Water deficit is the most important abiotic stress limiting crop productivity in most arid and semi-arid areas of the world and Iran. In order to achieve precise experimental comparisons, the response of chickpea genotypes MCC508 and MCC 521 to water deficit was evaluated and then expression of the genes assessed under the same stress situation. Decreasing trend of Relative Water Content (RWC) was significantly less in MCC508 compared with MCC521, especially after 24 hours (p≤0.05). Membrane Stability Index (MSI) was also higher in MCC508 whereas electrolyte leakage and Malondialdehyde (MDA) accumulation were almost stable but increased 1.2-fold relative to control after four days stress. Proline was accumulated up to 16.8 and 9.4 μ mol g-1FW in MCC508 and MCC521 after 4 days, which indicated an increase of 5.1 and 3.8 fold related to the control, respectively. Semiquantification gene expression analysis for Dehydrin1and CapLEA-1 showed different response to water deficit for each genotype. Both of these genes up-regulated in tolerant genotype MCC508 with the amount of 4 and 2.1 fold compared to their respective control (p≤0.05) so that the up-regulation trend steadily continued under the stress situation. However, CapLEA-1 expression was not significantly regulated in the sensetive genotype; instead, Dehydrin1regulation was significantly evident as much as 1.4 fold increase and then decreased (p≤0.05). It, therefore, seems that stable, high up-regulation of Dehydrin1and CapLEA-1 genes and their function (stability of lipids and cell memebrane, correct protein folding and detoxificaton) might be a possible reason for high tolerancy response to water deficit in MCC508 compared to MCC521