بررسي عملكرد ژن AtPAP18 رمزكننده يك اسيد فسفاتاز ارغواني از گياه آرابيدوپسيس تاليانا

Functional analysis of AtPAP18 gene encoding a purple acid phosphatase in Arabidopsis thaliana

يكي از سه عنصر اصلي پرنياز براي رشد گياه فسفر است كه به صورت فسفات از محلول خاك جذب شده و نقش مهمي در رشد و نمو گياهان برعهده دارد. به منظور سازگاري با كمبود فسفات در محيط، گياهان مجموعه اي از پاسخ هاي سازشي ساختاري و فيزيولوژيكي را نشان مي دهند كه ترشح اسيد فسفاتازها از آن جمله است. در اين پژوهش توالي كامل cDNA ژن AtPAP18 از گياه آرابيدوپسيس تاليانا جدا و براي ايجاد گياهان بيش بيان در ناقل بياني گياهي pARM1 همسانه سازي شد. هم چنين لاين T-DNA فاقد بيان هموزيگوس براي ژن مذكور شناسايي شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه بيش بيان ژن AtPAP18 در گياهان آرابيدوپسيس موجب افزايش معني دار محتواي فسفات و به دنبال آن افزايش توده زيستي در گياهان آرابيدوپسيس در هر دو شرايط +P و -P شد. جوانه زني سريع تر، كاهش معني دار وزن خشك و بيش ترين افزايش نسبت وزني ريشه به اندام هوايي در شرايط كمبود فسفات از شاخصه هاي واضح گياهان فاقد بيان اين ژن نسبت به گياهان طبيعي و بيش بيان ژن AtPAP18 بود. اين نتايج نشان مي دهد كه بيش بيان ژن AtPAP18 مي تواند راهكاري موثر جهت استفاده بيش تر از فسفات نامحلول خاك و كاهش مصرف كودهاي شيميايي مرتبط باشد.

Phosphorus (P) is one of three essential macronutrients required for plants which is absorbed as phosphate ion (Pi) from the soil solution and plays an important role in plants growth and development. To cope with low Pi concentrations in soil, plants have a wide range of morphological and physiological adaptive responses including acid phosphatase secretion. In this study, the full-length cDNA encoding sequence of AtPAP18 was isolated from a cDNA pool of Arabidopsis and cloned in a plant expression vector to produce a series of overexpressed lines. Also, a homozygous knocked-out mutant was identified for disruption in AtPAP18 locus too. Our results indicated that the overexpression of AtPAP18 in Arabidopsis plants led to significant increases in total P contents and biomass production for plants grown in Pi-fed and starved conditions. Faster germination, remarkable decrease in fresh and dry weight of and the highest root–shoot ratio in the starved plants was the obvious symptoms of the knocked out plants in comparison to wild type or overexpressed ones. The results indicated that overexpression of the AtPAP18 gene offers an effective way to increase the utilization of soil insoluble Pi and reduce the consumption of the relevant chemical fertilizer.