بررسي بيان برخي ژن‌هاي كانديد دخيل در نرعقيمي گندم در شرايط تنش خشكي در مرحله ميوز

Expression analysis of some candidate genes involved in the male sterility of wheat under drought stress during meiosis

نقص در متابوليسم كربوهيدرات در دانه‌هاي گرده در حال نمو، نقش مهمي را در القاي نرعقيمي در گياه گندم تحت تنش خشكي ايفا مي كند. در اين راستا به منظور بررسي بيان چهار ژن دخيل در متابوليسم كربوهيدرات (Inv1 و Inv3، Raftin a و AGP) در شرايط تنش خشكي در دو رقم گندم متحمل به خشكي (دزفول 10) و حساس (شيراز)، آزمايشي به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي در گلخانه انجام شد. اعمال تنش خشكي در مرحله ميوز دانه گرده صورت گرفت. در شرايط تنش درصد گلچه‌هاي بارور كاهش يافت، اين كاهش درصد گلچه‌ها در رقم متحمل دزفول 10 كمتر ديده شد. پس از تهيه نمونه بساك در مرحله ميوز، الگوي بيان ژن‌هاي مورد نظر با روش Realtime PCR مورد بررسي قرار گرفت. بيان ژن‌هاي Inv1، Inv3، Raftin a و AGP در رقم حساس شيراز در شرايط تنش خشكي نسبت به شاهد افزايش بيان معنيداري نداشت، در حالي كه بيان اين چهار ژن در رقم متحمل دزفول 10 در شرايط تنش نسبت به رقم شيراز در شرايط آبياري كافي به طور معني‌داري (به ترتيب 35، 22، 65 و 8/9 برابر) افزايش نشان داد. بر اساس نتايج بدست آمده به نظر مي‌رسد كه بخشي از تحمل به تنش خشكي در رقم دزفول 10 مي‌تواند به علت القاي ژن‌هاي دخيل در تجمع نشاسته باشد. همچنين احتمال مي‌رود با القاي اين ژن‌ها در ساير ارقام در شرايط تنش بتوان ميزان تجمع نشاسته را در حالت نرمال نگاه داشته و از عقيمي دانه گرده كاست.

Defects in pollen carbohydrate metabolism plays an important role in inducing male sterility in wheat plants under drought stress. In order to examine the expression of four genes (Inv1, Inv3, Raftin a and AGP) involved in carbohydrate metabolism under drought condition in two contrasting cultivars, a factorial experiment was established via randomized complete block design. Cultivars (Dezful 10/ Shiraz) were selected as the first factor and drought at meiosis stage (control/stress) as the second factor. After preparation of anther samples at meiosis stage, expression of genes was analyzed through realtime PCR. Expression of Inv, Inv3 Raftin a and AGP genes under drought stress showed no significant change compared to wellwatered (control) condition at drought sensitive cultivar (Shiraz) while they significantly increased at the tolerant one (Dezful 10), by 35, 22, 65 and 9.8 fold change respectively. On the other hand, the percentage of decrease in the fertile florets under drought stress in the tolerant cultivar was significantly less than the sensitive one. Based on the achieved results, the tolerance of Dezful 10 to drought stress can be partially due to the induction of starch accumulation related genes. Also, induction of these genes in sensitive cultivars may reduce their male sterility under drought stress, through compensating a normal level of starch accumulation at pollens.