مطالعه بيان ژن‌هاي ZIP1، ZIP3 و ZIP6 در گندم نان تحت شرايط كمبود روي

Studying the expression of ZIP1, ZIP3 and ZIP6 genes in bread wheat under Zn deficiency conditions

كمبود روي (Zn) در خاك، عملكرد گياه و محتواي روي دانه را كاهش مي­دهد. تنظيم بيان ژن­هاي خانواده ZIP (ZRT/IRT-like protein)، يكي از مكانيسم­ هاي عمده گياهان براي مقابله با تنش كمبود روي است. به ­منظور مطالعه بيان ژن­هاي ZIP1، ZIP3 و ZIP6 در برگ و ريشه ارقام گندم روي - كارا و روي - ناكارا تحت شرايط كمبود روي، آزمايشي به­ صورت فاكتوريل بر پايه طرح كاملاً تصادفي با سه تكرار اجرا شد. ارقام بيات و نيك ­نژاد (روي-كارا) و هيرمند و كرج 1 (روي-ناكارا) در شرايط كفايت روي و كمبود آن كشت و بيان نسبي اين ژن­ها در ريشه و برگ در دو مرحله رشدي، 28 روز بعد از جوانه ­زني (رويشي) و 30 درصد سنبله­ دهي (زايشي)، اندازه­ گيري شد. نتايج نشان داد كه ميزان بيان نسبي هر سه ژن تحت شرايط كمبود روي در ارقام روي -كارا به­ طور معني­داري (P≤0.01) بيش­تر از ارقام روي - ناكارا افزايش يافت. بيان نسبي ژن ZIP1 در مراحل رويشي و زايشي در ريشه به­ طور معني­داري (P≤0.01) بيش­تر از برگ بود، در حالي­كه ژن­هاي ZIP3 و ZIP6 هم در ريشه و هم در برگ بيان شدند. تجزيه همبستگي بيان ژن­ها و محتواي Zn دانه نشان داد كه همبستگي مثبت و معني­داري (P≤0.05) بين بيان ژن ZIP6 در برگ در مرحله زايشي و محتواي Zn دانه گندم وجود دارد. به ­طور كلي، افزايش بيان ژن ZIP1 در ريشه و ژن­هاي ZIP3 و ZIP6 در ريشه و برگ در اين تحقيق نشان داد كه احتمالاً ژن ZIP1 عمدتاً در جذب روي از خاك و ژن­هاي ZIP3 وZIP6 درجذب و انتقال روي به اندام ­هاي هوايي در گندم نان دخالت دارند.

Zn deficiency in the soil reduces plant yield and grain Zn content. The regulation of ZIP (ZRT/IRT-like protein) family genes is one of the main mechanisms of plant to confront to Zn deficiency stress. To investigate the expression of ZIP1, ZIP3 and ZIP6 genes in roots and leaves of Zn-efficient and inefficient wheat cultivars under Zn deficiency conditions, a factorial experiment based on completely randomized design (CRD) with three replications was conducted in greenhouse. Bayat and Niknejad (Zn-efficient) and Hirmand and Karaj 1 (Zn-inefficient) cultivars were grown under Zn deficiency and adequacy conditions and the relative expression of the genes were measured in root and leaf at two growth stages, 28 days after germination (vegetative) and 30% of flowering (reproductive). The results revealed a significant (P≤0.01) increase in expression of all three studied genes in Zn-efficient than -inefficient cultivars under Zn deficiency conditions. The expression of the ZIP1 in root was significantly more than that of leaf in both vegetative and reproductive stages, while ZIP3 and ZIP6 genes were expressed in both root and leaf. A significant (P≤0.05) and positive correlation was observed between ZIP6 expression in leaves and seed grain Zn content at reproductive stage. In conclusion, with regard to the increased expression of ZIP1 in root and ZIP3 and ZIP6 in both root and leaf, it may be resulted that ZIP1 have a major role in Zn uptake from the roots, while ZIP3 and ZIP6 probably involved in Zn uptake and translocation.