شناسايي و بررسي بيان ژن هاي HvPIP1;4 و HvnsLTP دخيل در تحمل به تنش خشكي در جو

Identification and evaluation of HvPIP1; 4 and HvnsLTP genes expression for drought tolerance in barley

مطالعه سازوكارهاي تحمل تنش در گياه جو، ميتواند به درك بهتر اساس ژنتيكي تحمل به تنش خشكي كمك كند و در نهايت به بهبود خصوصيات ژنتيكي مرتبط با تحمل به تنش خشكي از طريق روشهاي نوين ژنتيك مولكولي منجر شود. به منظور شناسايي و بررسي بيان ژن هاي درگير در تحمل به تنش خشكي گياه جو، تجزيه و تحليل ESTهاي برگ و ريشه در ژنوتيپ هاي اسپانتانئوم (جو وحشي) و رقم زراعي نيمروز (متحمل در برابر تنش خشكي) صورت گرفت. اطلاعات اوليه كتابخانه ها از پايگاه هاي جهاني دريافت گرديد، سپس پيش پردازش داده ها و شناسايي ژن هاي مرتبط با بيان متفاوت در بين كتابخانه ها، به كمك نرم افزارهاي بيوانفورماتيك متعددي صورت گرفت. به منظور بررسي بيان ژن هاي كانديد با استفاده از روش Real time-PCR، يك آزمايش به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي با سه تكرار روي ژنوتيپ ها به عنوان عامل اول و تيمار آبياري (شاهد و آبياري در50 درصد FC) به عنوان عامل دوم در گلدان صورت گرفت. همچنين عامل زمان نمونه برداري نيز در سه سطح صفر، 24 و 72 ساعت پس از اعمال تنش خشكي لحاظ شد. بر اساس ميزان بيان ژن در شرايط تنش، دو ژن به نام هاي HvPIP1;4 (Plasma Membrane Intrinsic Protein 1;4) و HvnsLTP (Non-Specific Lipid Transport; nsLTP) به عنوان ژن هاي مهم درگير در پاسخ به تنش خشكي در جو شناسايي شدند. بر اساس نتايج حاصل از بررسي بيان اين ژن ها مشخص گرديد كه ژنوتيپ نيمروز به عنوان رقم متحمل از بيان بالاتري براي ژن هاي كانديد برخوردار بود، به طوري كه ژن هاي PIP1;4 و nsLTP به ترتيب يك افزايش 95/98 و 53/54 برابري بعد از 72 ساعت نسبت به شرايط شاهد از خود نشان دادند. به علاوه، نتايج اين مطالعه نشان داد كه تغييرات ميزان بيان ژن PIP1;4 در مقايسه با ژن HvnsLTPجو در ژنوتيپ متحمل نيمروز بطور معني داري (P<0.05) بيشتر از ژنوتيپ اسپانتانئوم بود. از آنجايي كه اين ژن حركت آب و مواد محلول غير باردار و داراي جرم مولكولي پايين را از شامههاي پلاسمايي و تونوپلاست تسهيل ميكند، اين ژن احتمالا در روند تحمل به تنش خشكي نقش داشته باشد.

It is of great significance to understand the tolerance mechanisms by which plants deal with drought stress and application of these mechanisms for improvement of genotypes in response to drought stress. In order to identify and investigate the expression of genes involved in tolerance to drought stress, leaf and root EST were analyzed in Spontaneum (wild barley) and Nimruz (tolernt to drought stress) barley genotypes. The library's initial information was received from the databases and the bioinformatics services were used for the pre-processing and identifying genes. In order to investigate the expression of candidate genes with Real time-PCR, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design in a pot with 3 replications. First factor included cultivars (Nimruz and Spontaneum) and second factor was irrigation (control and 50%FC). Also sampling times were considered at 3 levels of 0, 24 and 72 hours after drought stress. Two genes HvPIP1; 4 (Plasma Membrane Intrinsic Protein 1;4) and HvnsLTP(Non-specific lipid transport) were identified based on expression in stress conditions as important genes involved in response to drought stress in the barely. Based on the analysis of gene expression, it was found that Nimruz genotype as resistant cultivar had a higher expression for candidate genes. The expression of HvPIP1; 4 and HvnsLTP genes were 95.98 and 54.53fold after 72 hours, respectively. In addition, the results of this study showed that changes in HvPIP1; 4 gene expression were significantly (P <0.05) higher than the HvnsLTP in the Nimruz genotype in the compared to the spontanum genotype. So, this gene played key role in drought resistance in Barley.