بيان ژن‌هاي درگير در متابولسيم فروكتان در ساقه گندم تحت تنش كم‌آبي

Expression of Genes Involved in Fructan Metabolism in wheat Stem under Water Deficit Stress

تنش‌ كم‌آبي از مهم‌ترين عوامل محدودكننده توليد گندم در مناطق خشك و نيمه‌خشك جهان از جمله ايران محسوب مي‌شود. در شرايط تنش كم‌آبي فتوسنتز محدود شده و انتقال مجدد آسيميلات‌هاي ذخيره شده در ساقه براي پر شدن دانه‌ها اهميت بيشتري مي‌يابد. به­ منظور آناليز مولكولي انتقال مجدد فروكتان در ساقه گندم (پنالتيميت) تحت تنش كم‌آبي انتهايي، لاين موتانت T-65-7-1 (نسل هفتم و حاصل از پرتوتابي گاما) به همراه رقم تيپ وحشي آن‌ (رقم طبسي) از نظر بيان نسبي ژن‌هاي درگير در بيوسنتز و هيدروليز فروكتان و انتقال‌ ساكارز مورد مطالعه قرار گرفتند. اعمال كم‌آبي (40-30 درصـد ظرفيت زراعي مزرعه) در مرحله ظهور كامل سنبله (زادوكس 60) آغاز شد و نمونه‌برداري‌ها در 2 مرحله (7 و 21 روز پس از گرده‌افشاني) انجام شد. در لاين موتانت T-65-7-1 افزايش قابل توجهي در سطوح بيان ژن‌هاي درگير در بيوسنتز فروكتان (1-SST و 6-SFT)، هيدروليز فروكتان (6-FEH) و همچنين انتقال ساكارز (SUT1 و SUT2) نسبت به تيپ وحشي (رقم طبسي) مشاهده شد. همين امر علت انتقال مجدد بيشتر موتانت T-65-7-1 در مقايسه با تيپ وحشي مي‌باشد. در موتانت T-65-7-1 در اوايل دوره پر شدن دانه‌ها 1-SST و 6-SFT فروكتان بيشتري در ساقه ذخيره مي‌كنند. همچنين طي مرحله سريع پر شدن دانه‌ها، 6-FEH ساكارز بيشتري توليد مي‌كند و در نهايت SUT1 و SUT2 ساكارز بيشتري از ساقه به دانه منتقل مي­ نمايند. در برنامه‌هاي اصلاحي گندم، ژن‌هاي 1-SST، 6-SFT، 6-FEH، SUT1 و SUT2 مي‌توانند به­عنوان معياري براي گزينش ژنوتيپ‌هايي با محتواي فروكتان بالاتر و انتقال مجدد بيشتر مورد استفاده قرار گيرند.

Water deficient stress is one of the major limiting factors of wheat production in arid and semiarid areas of the world such as Iran. Under water deficient stress photosynthesis is limited and remobilization of assimilates stored in stems is more important to grain filling. In order to molecular analysis of fructan remobilization in wheat stem (penultimate) under terminal water deficit stress, T-65-7-1 mutant line (M7, the results of gamma irradiation) along with its wild type (cv. Tabasi), in terms of relative gene expression involved in biosynthesis and hydrolysis of fructan and transport of sucrose were studied. Water deficit treatment (30-40% field capacity) initiated at full heading stage (Zadoks 60) and sampling was conducted at two stages (7 and 21 days post anthesis). In the T-65-7-1 mutant line, a significant increase was observed in expression levels of genes involved in fructan biosynthesis (1-SST and 6-SFT), fructan biosynthesis (6-FEH) as well as sucrose transport (SUT1 and SUT2) compared to the wild type (cv. Tabasi). This event is due to more remobilization in T-65-7-1 mutant compared to the wild type. In T-65-7-1 mutant, during early grain filling period, 1-SST and 6-SFT produces more storage of fructan in the stem. Also, during rapid grain filling stage, 6-FEH produces more sucrose and finally, SUT1 and SUT2 transports more sucrose from stem to grain. In wheat breeding programs, 1-SST, 6-SFT, 6-FEH, SUT1 and SUT2 can be used as indicators for selecting genotypes with high fructan content and more remobilization.