بررسي بيان پروتئين‌هاي القاء شده برگ دو رقم گندم تحت تنش كادميوم و جيوه با استفاده تكنيك الكتروفورز دو بعدي

Expression of Leaf Proteins in Two Cultivars of Bread Wheat under Cadmium and Mercury Stress Using Two-Dimensional Gel Electrophoresis

گندم يكي از منابع مهم غذايي بشر مي باشد. كادميوم و جيوه به گروه هاي سولفيدريل پروتئين هاي ساختاري و آنزيم ها متصل شده و باعث مهار فعاليت، كاهش توليد پروتئين و تداخل با تنظيم آنزيمي احيائي مي شوند. به منظور بررسي نحوه بيان پروتئين ها تحت تأثير كادميوم و جيوه آزمايشي به صورت فاكتوريل كه فاكتورها شامل ارقام گندم در دو سطح (گنبد و تجن)، فلزات سنگين در هفت سطح (شاهد، كلريد جيوه در چهار غلظت 5، 10، 15 و 20 ميكرومولار و كلريد كادميوم در دو غلظت 0.25 و 0.5 ميلي مولار) و زمان نمونه برداري در دو سطح (8 و 16 ساعت) بودند در قالب طرح كاملاً تصادفي با 3 تكرار در دانشكده كشاورزي دانشگاه محقق اردبيلي به اجرا در آمد. بدين منظور از روش برادفورد براي تعيين مقدار كمي پروتئين ها و براي بيان آنها از SDSPAGE 12% و تكنيك الكتروفورز دو بعدي (twodimensional) استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه تحت تنش كادميوم و جيوه مقدار كمي پروتئين كل نسبت به حالت كنترل افزايش مي يابد. الكتروفورز دو بعدي پروتئين تحت تنش كادميوم نشان دهنده اختلافاتي در شدت بيان لكه هاي پروتئيني برگ نسبت به گياه كنترل بود. به طوركلي پروتئين هايي كه در مقابله با كادميوم تغيير بيان دادند در دو گروه تقسيم بندي شدند: لكه هاي 9، 10، 13، 14 و 16 متعلق به پروتئين هايي بودند كه نسبت به شاهد كاهش بيان داشتند، اما لكه هاي 1، 2، 8، 19 و 20 نسبت به شاهد بيان بيشتري نشان دادند كه پروتئين هاي مربوط به اين لكه ها در ارتباط مستقيم با سيستم دفاعي در مقابل تنش مي باشند.

Wheat is an important source of human food. Cadmium and mercury bind to sulfhydryl groups of structural proteins and enzymes and cause inhibition in activity and decrease in protein production or interfere with the regulation of the enzymes. To study the effect of protein expression under different levels of cadmium and mercury, the experiment was conducted in a completely randomized design with three replications in Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran. Experimental factors consisted of two Gonbad and Tajan bread what cultivars, heavy metals in seven levels (four concentrations of mercuric chloride in 5, 10, 15 and 20 micro M and cadmium chloride at two concentrations of 0.25 and 0.5 mM) and sling time after 8 and 16 hours of treatment. The Bradford method was used for quantitative analysis of proteins and 12% SDSPAGE and two dimensional electrophorese techniques were hired for analysis of their expression. The results showed that under cadmium and mercury stresses, the total protein content increased compared to the control. Twodimensional electrophoresis of proteins under cadmium stress showed differential expression of the protein spots on the plant leaves, than the control. In general, changes in the expression of proteins under the effect of cadmium stress were divided into two main categories: Spots 9, 10, 13, 14 and 16 belonged to proteins with reduced expression and the spots 1, 2, 8, 19 and 20 belonged to proteins with increased expression, in comparison to nonstressed control. These spots of up regulated proteins were directly related to the defense system against the heavy metal stress.