ارزيابي مسير بيوسنتزي پلي آمين ها در نخود زراعي (Cicer arietinum L.) تحت تنش سرما

Evaluation of polyamine biosynthetic pathway in chickpea plants under cold stress

در بررسي نقش پلي آمين ها (PAs) در پاسخ به تنش سرما (°C 4) در ژنوتيپ متحمل (Sel96th 11439) و حساس (ILC533) نخود (Cicer arietinum L.) ، محتوي پوتريسين (Put) ، اسپرميدين (Spd) ، اسپرمين (Spm) ، پراكسيد هيدروژن (H2O2) و بيان نسبي ژن هاي مسير بيوسنتز Put، آرژنين دكربوكسيلاز (ADC) و ارنيتين دكربوكسيلاز (ODC) مطالعه شد. در ژنوتيپ متحمل محتوي H2O2 پس از افزايش معني دار در روز اول، در روز ششم تنش كاهش يافته (بيش از 4/7 درصد) ، به طوري كه تجمع آن در مقايسه با شرايط شاهد كمتر شد، در حالي كه تجمع آن در ژنوتيپ حساس در مقايسه با شرايط شاهد افزايش يافت (تا50 درصد). تحت تنش سرما به موازات كاهش خسارت سلولي (H2O2) محتوي هر سه نوع PAs به ويژه Put تحت تنش سرما در مقايسه با شرايط شاهد افزايش يافت (حداكثر تا 116 درصد) ، در حالي كه در ژنوتيپ حساس در روز ششم تنش افزايش محتوي Put در مقايسه با ژنوتيپ متحمل كم تر بود (تا 14 درصد). بنابراين، به نظر مي رسد كه Put به عنوان محافظت كننده در پاسخ به تنش سرما در اثر خسارت القايي تنش تجمع مي يابد. تحت تنش سرما به موازات افزايش ميزان Put، محتوي Spd و Spm نيز در مقايسه با شرايط شاهد افزايش يافت (به ترتيب حداكثر تا 66 و 69 درصد) به طوري كه افزايش آن ها در ژنوتيپ متحمل بيش تر از ژنوتيپ حساس بود. تحت تنش سرما ميزان بيان ژن ADC در مقايسه با شاهد در هر دو ژنوتيپ افزايش يافت (حداكثر تا بيش از 26 برابر) در حالي كه ميزان بيان ژن ODC در هر دو ژنوتيپ در مقايسه با شاهد كاهش يافت (تا بيش از 2 برابر). نتايج نشان داد كه تحت تيمارهاي آزمايش افزايش بيوسنتز Put وابسته به بيان ژن ADC مسيري غالب در مقايسه با مسير ODC در نخود است. احتمالا افزايش بيان نسبي ژن ADC با توليد Put باعث افزايش تحمل به تنش سرما مي شود. بنابراين افزايش ميزان پلي آمين ها (PAs) به ويژه Put، كه احتمالا با افزايش بيان ژن ADC سنتز مي شود، در بهبود تحمل به تنش سرما نخود زراعي نقش مهمي ايفا مي كند.

ontribution of polyamines (PAs) in response to cold stress (4◦C) were studied in chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes. The content of putrescine (Put), spermidine (Spd), Spermine (Spd), hydrogen peroxide (H2O2) and relative expression of Arginine decarboxylase (ADC) and ornithine decarboxylase (ODC) genes that involve in Put biosynthesis pathway were investigated in cold-tolerant (Sel96th 11439) and cold-sensitive (ILC533) genotypes. In the tolerant genotype, H2O2 accumulation was gradually decreased (up to 4.7%) from the first day to 6th day of cold stress treatment and its accumulation decreased while its accumulation in sensitive genotype increased up to 50% compared to the control. Under cold stress, as damage index (H2O2) was decresed, PA and Put content increased comparing to control conditions (up to 116%), while Put content in cold-sensitive genotype was lower compared to cold-tolerant genotype on the sixth day (up to 14%). Therefore, Put accumulates as an osmoprotectant in response to induced damage caused by cold stress. Under cold stress, increasing in Put content was accompanied by increasing of Spd and Spm comparing to control conditions (up to 66% and 69%) while, their increases in cold-tolerant genotype was more than cold-sensitive one. Also in both genotypes, under cold stress the transcript levels of ADC gene was increased up to 26-fold and the transcripts of ODC gene was increased up to 2-fold comparing to control conditions. These results showed that in chickpea under cold stress, increase of Put biosynthesis dependent on ADC pathway was dominant compared to ODC gene. Possibly increasing relative expression of the ADC gene with the production of Put improved cold tolerance mechanisim. Therefor, increasing PAs content particularly Put which is probably synthesized by the up-regulation of ADC gene, plays an important role in cold tolerance development in chickpea.