بررسي بيان ژن هاي دخيل در سازش به كمبود فسفر در گره هاي دو سويه از باكتري همزيست نخود

Expression of genes involved in adaptation to low phosphorus in nodules of two symbiotic associations of chickpea-Mesorhizobium

توليد محصول در لگوم هاي مهم مانند نخود اغلب توسط كمبود فسفر خاك كاهش پيدا مي كند. اين كاهش به بازداشته شدن فعاليت گره و نتيجتاً كاهش تثبيت نيتروژن در شرايط كمبود فسفر نسبت داده مي شود. بنابراين شناسايي مكانيسم-هاي مولكولي مسيول بهبود عملكرد همزيستي تحت شرايط كمبود فسفر در رابطه همزيستي نخود-مزوريزوبيوم مي تواند براي بالا بردن پتانسيل توليد محصول اين لگوم از طريق روش هاي مهندسي ژنتيك و اصلاح نباتات استفاده شود. در اين مطالعه، ميزان تغييرات در بيان برخي ژن ها تحت شرايط كمبود فسفر در مقايسه با شرايط فسفر كافي (شاهد) در دو رابطه همزيستي (نخود-M. mediterraneum SWRI9 و نخود- M. ciceri CP-31) توسط روش Real-time PCR بررسي شد. نتايج مربوط به پارامترهاي رشد و محتوي فسفات معدني در گره و ريشه نشان داد كه رابطه همزيستي نخود- M. mediterraneum SWRI9 نسبت به كمبود فسفر حساس و نخود- M. ciceri CP-31 نسبت به كمبود فسفر مقاوم است. در شرايط كمبود فسفر، ميزان بيان ژن هايInorganic phosphate transporter 1-4like ، Inorganic phosphatase 2-like و Malate dehydrogenase در گره هاي نخود- M. ciceri CP-31افزايش معني داري را در مقايسه با ميزان بيان اين ژن ها در گره هاي تحت شرايط فسفر كافي نشان داد. بيان ژن Phosphate transporter 1 در گره هاي هر دو رابطه همزيستي تحت تنش كمبود فسفر كاهش پيدا كرد. به علاوه، سطح بيان ژنHistidine kinase در گره هاي نخود-M. mediterraneum SWRI9 افزايش قابل ملاحظه اي را در پاسخ به كمبود فسفر نشان داد. پاسخ متفاوت عملكرد همزيستي به شرايط كمبود فسفر در دو رابطه همزيستي با اختلاف در سطح بيان ژن هاي مورد بررسي مرتبط مي باشد.

Crop production of important legumes such as chickpea is often limited by low phosphorus (P) in soils. This limitation that is mainly attributed to inhibition of nodule activity and consequently decline in nitrogen fixation under P deficiency. Therefore, the precise identification of molecular mechanisms responsible for improvement of symbiotic effectiveness of symbiotic associations of legume-rhizobium can be used to enhance productivity through genetic engineering and breeding methods. In this study, changes in expression level of some genes in nodules of two symbiotic associations (chickpea-M. mediterraneum SWRI9 and chickpea-M. ciceri CP-31) under P starvation were investigated by Real-time PCR. Based on the results obtained from thegrowth parameters and Pi content in nodules and roots, the two examinedstrains of rhizobia differ markedly in tolerance to phosphorus deficiency.chickpea-M. mediterraneum SWRI9 was a P deficiency sensitive symbiotic associations and chickpea-M. ciceri CP-31 was much more tolerant one to P deficiency. Under P deficiency, the expression level of inorganic phosphate transporter 1-4like, inorganic phosphatase 2-like and malate dehydrogenase genes in nodules chickpea-M. ciceri CP-31 increased as compared their expression under P-sufficient conditions. In both symbiotic associations, the expression level of Phosphate transporter 1 in nodules decreased under P deficiency. In addition, the expression level of histidin kinase genes increased in nodules of chickpea-M. mediterraneum SWRI9 in response to P deficiency. Different response of symbiotic effectiveness to P deficiency in two symbiotic associations is related to difference in expression level of studied genes.