بررسي تغييرات بيان ژن‌هاي دفاعي گياه گندم در پاسخ به آلودگي به Mycosphaerella graminicola

Study of defense genes expression profile pattern of wheat in response to infection by Mycosphaerella graminicola

هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسي تأثير غلظت‌هاي متفاوت ساليسيليك اسيد بر ميزان بيان ژن‌هاي رمزكنندۀ چهار آنزيم فنيل‌آلانين آمونيالياز، پلي‌فنل اكسيداز، پراكسيداز و كاتالاز در گياه گندم (رقم متحمل زاگرس) در بر‌هم كنش با قارچ بيماري‌زاي Mycosphaerella graminicolaبود. به اين‌منظور، گياه گندم در مرحلۀ دو برگي با ساليسيليك اسيد (SA) تلقيح و سپس با قارچ عامل بيماري مايه‌زني شد. نمونه‌برداري از اين گياهان در پنج نقطۀ زماني (0، 3، 6، 12 و 24 ساعت) پس از مايه‌زني قارچ بيماري‌زا انجام شد. سپس ميزان بيان ژن‌هاي رمزكنندۀ اين آنزيم‌ها با روش نوردرن بلات معكوس بررسي شد. مقدار بيان ژن رمزكنندۀ هر چهار آنزيم، بر اثر مايه‌زني با قارچ بيماري‌زا و ساليسيليك اسيد، از نخستين نقطۀ زماني پس از مايه‌زني در اين رقم از گندم افزايش و تفاوت معني‌دار داشت. تأثير ساليسيك اسيد بر افزايش بيان ژن آنزيم‌هاي فنيل‌آلانين آمونيالياز و پراكسيداز در همه نقاط زماني مثبت بود. افزايش ساليسيليك اسيد پس از 12 ساعت بر بيان ژن آنزيم پلي فنل اكسيداز مؤثر بود. ساليسيليك اسيد روند جهشي بيان ژن كاتالاز را 12 ساعت پس از آلودگي با قارچ باعث شد؛ اما اين تأثير تا ساعت 24 تداوم نداشت. بر اساس نتايج اين پژوهش براي اينكه گياه بتواند در برابر تهاجم عوامل بيماري‌زا مصون بماند بايد بيان ژن‌هاي دفاعي در ساعات ابتدايي پس از تلقيح قارچ بيماري‌زا افزايش پيدا كند. از سويي افزايش بيان اين ژن‌ها با افزايش ميزان فعاليت آنزيم‌هاي متناظر ارتباط مستقيم دارد كه نشان‌دهندۀ نقش مستقيم ژن‌هاي دفاعي در فعاليت‌هاي سيستم دفاعي گياه است. در پژوهش حاضر، از رقم مقاوم زاگرس استفاده شد، لذا افزايش زودهنگام بيان ژن‌ها، پديده‌اي قابل توجيه در ساز‌و‌كار مقاومت گياه در برابر عامل بيماري‌زا به نظر مي‌رسد.

The aim of this study was to examine the effect of salicylic acid on the gene expression pattern of four enzymes; Phenylalanine ammonialyase, Polyphenol oxidase, Peroxidase and Catalase in wheatMycosphaerella graminicola pathosystem. For this reason, Salicylic Acid (2mm) were sprayed on wheat in twoleaf stage before inoculation with the fungal pathogen. Sampling of the plants was done at five time points (0, 3, 6, 12 and 24 h) after inoculation. The scanning of genes expression pattern of encoding enzymes were carried out by reverse northern dot blotting method. The results showed that within 24 hours post inoculation the gene expression of these enzymes significantly increased in this tolerant cultivar. SA enhanced the expression of Phenylalanine ammonialyase and Peroxidase genes in all time points. The expression of Polyphenol oxidase was increased by SA after 12h. On the other hand, increasing the expression level of these genes directly increases the activity of the enzymes which indicates direct role of these gens in plant defense system. SA caused a rapid rise in expression of Catalase gene, but this effect was not continued for 24h.