الگوي بيان ژن هاي HMA1، HMA2 و HMA9 تحت شرايط كمبود روي در ارقام گندم نان با كارايي متفاوت جذب عنصر روي

Expression pattern of HMA1, HMA2 and HMA9 genes under Zn deficiency conditions in bread wheat cultivars with different Zn uptake efficiency

پروتئين­هاي مرتبط با عناصر سنگين (Heavy Metal Associated Proteins HMA:) در جذب روي (Zn) از خاك و جابهجايي آن در گياهان نقش دارند. به­منظور مطالعه بيان ژنهاي HMA1، HMA2 و HMA9 در ارقام گندم نان روي- كارا و روي- ناكارا تحت شرايط كمبود روي، آزمايشي به­صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي با سه تكرار در گلخانه اجرا شد. دو رقم روي- كارا (هامون) و روي- ناكارا (هيرمند) تحت شرايط كمبود روي (صفر) و كفايت آن (5 ميلي­گرم روي در كيلوگرم خاك) كشت و بيان نسبي اين ژنها در ريشه و برگ در دو مرحله رشدي يك ماه بعد از كشت (مرحله رويشي) و 30 درصد گلدهي (مرحله زايشي) با Real time PCR اندازهگيري شد. نتايج اين آزمايش نشان داد كه بيش­ترين ميزان افزايش بيان ژن­هاي HMA1 (59/30 برابر شاهد) و HMA2 (65/13 برابر شاهد) در مرحله زايشي به­ترتيب در برگ و ريشه رقم هامون مشاهده شد. در مقابل، بيش­ترين ميزان افزايش بيان ژن HMA9 (83/48 برابر شاهد) در ريشه رقم هامون در مرحله رويشي مشاهده شد و در مرحله زايشي اختلاف معني­داري بين ارقام روي-كارا و روي-ناكارا به­لحاظ ميزان بيان اين ژن در ريشه مشاهده نشد. بنابراين، نتايج مطالعه حاضر نشان داد كه بيان ژن­هاي HMA1، HMA2 و HMA9 در تحمل به تنش كمبود روي خاك در ارقام گندم نان روي-كارا دخيل هستند.

Heavy metal associated (HMA) proteins are involved in zinc (Zn) uptake from soil and its transport in plants. To study the expression pattern of HMA1, HMA2 and HMA9 genes in Zn-efficient and Zn-inefficient bread wheat cultivars under zinc deficiency conditions, a factorial experiment in completely randomized design (CRD) with three replications was carried out in greenhouse. Two Zn-efficient (Hamoon) and -inefficient (Hirmand) cultivars were grown under Zn deficient and sufficient (5 mg Zn per kg soil) conditions and relative expression of the studied genes in root and leaf at two growth stages, one month after cultivation (vegetative stage) and 30 % flowering (reproductive stage) were measured by real time PCR technique. The results revealed that the highest increase in the expression of HMA1 (30.9 fold more than check) and HMA2 (13.65 fold more than check) genes were observed at reproductive stage in the leaf and root of Hamoon cultivar under Zn deficiency conditions, respectively. In contrast, the highest increase in the expression of HMA9 gene (48.83 fold more than check) was found in the root of Hamoon cultivar at vegetative stage. Also, there was not a significant difference between Zn-efficient and -inefficient cultivars in term of expression of this gene in the root at reproductive stage. In conclusion, the results of the current study showed that the expression of HMA1, HMA2 and HMA9 genes are involved in soil Zn deficiency tolerance in Zn-efficient bread wheat cultivars.