تاثير تنش خشكي بر بيان ژن‌هاي درگير در سنتز و هيدروليز فروكتان در طي انتقال مجدد ذخاير فتوسنتزي ريشه گندم

Effect of Drought Stress on the Expression of Genes Involved in Synthesis and Hydrolysis of Fructan During Remobilization of Assimilates in Wheat Root

در شرايط تنش خشكي كه يكي از مهم‌ترين عوامل محدودكننده عملكرد گندم در مناطق خشك و نيمه‌خشك محسوب مي‌شود، انتقال مجدد مواد فتوسنتزي به منظور پر كردن دانه‌هاي گندم اهميت بيشتري مي‌يابد. در مورد اهميت ريشه در انتقال مجدد طي پر شدن دانه‌ها تحت تنش خشكي اطلاعات اندكي در دسترس است. لاين موتانت پيشرفته گندم نان (T-65-7-1) به همراه تيپ وحشي آن (رقم طبسي) در دو شرايط رطوبتي (مطلوب و 40-30 درصـد ظرفيت مزرعه) به صورت يك آزمايش فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي در سه تكرار كشت شدند. نمونه‌برداري‌ براي آناليز بيان ژن‌ها در 2 مرحله (7 و 21 روز پس از گرده‌افشاني) از ريشه انجام شد. در اين ژنوتيپ‌ها انتقال مجدد و كارايي انتقال مجدد فروكتان و بيان نسبي ژن‌هاي درگير در سنتز و هيدروليز فروكتان در ريشه طي پر شدن دانه‌ها، تحت تنش خشكي انتهايي مطالعه شدند. نتايج نشان داد كه فروكتان ذخيره شده در ريشه در انتقال مجدد آسيميلات‌ها سهيم بود. بيشتر بودن انتقال مجدد فروكتان از ريشه به دانه، تحت تنش خشكي در لاين موتانت به دليل بالاتر بودن بيان ژن‌هاي درگير در سنتز فروكتان (1-SST و 6-SFT) در 7 روز پس از گرده‌افشاني و هيدروليز فروكتان (6-FEH) در 21 روز پس از گرده‌افشاني، نسبت به تيپ وحشي بود. تنش خشكي باعث تغييرات معني‌داري در بيان ژن‌هاي 1-FFT و 1-FEH در ريشه هر دو ژنوتيپ نشد كه تأييد كننده اين موضوع است كه تنها فرم غالب پيوند فروكتان (β (2,6 تحت تأثير تنش خشكي قرار گرفته است. در برنامه‌هاي اصلاحي گندم، ژن‌هاي 1-SST، 6-SFT و 6-FEH مي‌توانند به عنوان نشانگرهاي مولكولي براي گزينش ژنوتيپ‌هايي با محتواي فروكتان بالاتر و انتقال مجدد بيشتر مورد استفاده قرار گيرند.

Under drought stress conditions, as one of the most important limiting factors of grain yield in wheat at arid and semi-arid regions, the remobilization of assimilates gain would be more valuable to grain filling. There are a few reports on the importance of remobilization of the root during the grain filling period under drought stress conditions. An advanced mutant line of bread wheat (T-65-7-1) along with its wild type (cv. Tabasi), were planted at two moisture conditions (normal and 30-40% of field capacity) as a factorial experiment based on a completely randomized design with three replications. Sampling for gene expression analysis was conducted from the root in two stages (7 and 21 days after anthesis). In these genotypes, fructan remobilization, efficiency of fructan remobilization, and relative expression of genes involved in the synthesis and hydrolysis of fructan during the grain filling period, in root, were studied under terminal drought stress. The results showed that the stored fructan in the root participated in the assimilate remobilization. Higher fructan remobilization through root to grain in mutant line under drought stress conditions was due to over-expression of genes involved in the synthesis of fructan (1-SST and 6-SFT) at 7-days after anthesis and in hydrolysis of fructan (6-FEH) at 21-days after anthesis, compared to wild type. Drought stress did not cause a significant change in gene expression of 1-FFT and 1-FEH genes in the root of both genotypes, which confirms the only β (2,6) linkages as predominant form of fructan has affected under drought stress conditions. In wheat breeding programs, 1-SST, 6-SFT and 6-FEH can be used as molecular markers for selecting genotypes with high fructan content and more remobilization.