مطالعه پاسخ پروتئوم برگ جو وحشي H.marinum در شرايط تنش شوري

Study on leaf proteome response of H.marinum to salinity stress

تنش شوري از مهمترين عوامل محدود كننده رشد و توليد محصولات زراعي محسوب مي شود. گيا هان قادرند در پاسخ به تنش هاي محيطي مكانيسم هاي سازگاري خود را فعال كنند و با تغيير در بيان ژن هايشان به عوامل محيطي واكنش نشان دهند. در همين راستا از تكنيك پروتئوميكس به منظور شناسايي پروتئين هاي پاسخ دهنده به تنش شوري در يك گونه وحشي متحمل به شوري جو به نام “Hordeum marinum” استفاده شد. گيا هان در گلخانه تحت 3 سطح تيمار شوري قرار گرفتند و در قالب يك آزمايش فاكتوريل با طرح بلوك هاي كامل تصادفي در سه تكرار بررسي شدند. اندازه گيري غلظت Na و K با روش هضم خشك و دستگاه فليم فتومتر انجام شد. نسبت پتاسيم به سديم در شرايط كنترل در كليه نمونه ها بيشتر از شرايط تنش بوده و همچنين اين نسبت در سطح شوري 300 ميلي مولار نسبت به 200 ميلي مولار NaCl بالاتر بوده است. در مرحله بعد پروتئين هاي برگ پس از استخراج و اندازه گيري غلظت، توسط الكتروفورز دوبعدي جداسازي شدند. با استفاده از طيف سنج جرمي MALDI-TOF-TOF 20 لكه پروتئيني شناسايي شدند. پروتئين هاي شناسايي شده شامل روبيسكو، روبيسكو اكتيواز ، پروتئين هاي ريبوزومي ، كولين فاميلي، پروتئين هاي متصل شونده به RNA، مالات دهيدروژناز سيتوزولي، فروكتوكيناز، تيوردوكسين، پروتئين هاي مرتبط با سيستئين. اين پروتئين ها در مراحل نموي گوناگون و مسير هاي متابوليكي مختلف مانند متابوليسم انرژي، فعاليت انتي اكسيداني، ترجمه، پردازش، تجزيه پروتئين، فتوسنتز، انتقال سيگنال نقش دارند.

Salinity is a major constraint to crop productivity and mechanisms of plant responses to salinity stress are extremely complex. Plants are able to respond to environmental stresses by activating adaptive mechanisms and reacting to environmental factors by changing their gene expression. In this regard, proteomics technique was applied to identify the responsible proteins for salinity stress in a wild salt-tolerant barley called "Hordeum marinum". Proteomics is a powerful technique to identify proteins involved in plant adaptation to stresses. At the 4-leaf stage, plants were exposed to 0 (control treatment) or 300 mM NaCl (salt treatment) in glasshouse. Salt treatment was maintained for 3 weeks. Total proteins of leaf 4 were extracted and separated by two-dimensional gel electrophoresis. More than 290 protein spots were reproducibly detected. Of these, 20 spots showed significant changes to salt treatment compared to the control: 19 spots were upregulated and 1 spot was absent. Using MALDI-TOF/TOF MS, we identified 20 cellular proteins which represented 11 different proteins and were classified into five categories. These proteins were involved in various cellular functions. Upregulation of proteins which involved in protein processing (ribosomal protein, cullin family, cp31AHv protein and RNA recognition motif (RRM) superfamily), photosynthesis (Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (rubisco) and Ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase activase (rubisco activase)), energy metabolism (cytosolic malate dehydrogenase (cyMDH) and fructokinase), oxygen species scavenging and defense (cystatin and thioredoxin) may increase plant adaptation to salt stress.