Investigation of relative expression of TaMYB73 gene in some native barley of Sistan region under drought stress

Document Type : Research Paper

Authors
Leila Fahmideh 1
Ayoub Mazarie 2
Parisa Pahlavan 2
1 Department of plant Breeding and Biotechnology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Department of Plant Breeding and Biotechnology, University of Zabol, Zabol, Iran
10.22034/jpr.2025.2267
Abstract
Plant growth is greatly influenced by environmental stresses including water deficit, high salinity and extreme temperatures. Therefore, the identification of genes especially those regulatory ones whose expression enables plants to adapt to or to tolerate these stresses, is essential. MYB proteins belong to a big family of transcription factors of plants and they are also active in different stages of plants’ growth and their response to stress. This study was aimed at investigating the expression pattern of TaMYB73 gene, changes in the osmotic regulators content, relative water content in leaves, protein as well as photosynthetic pigments contents of four barley cultivars native to Sistan region (Aklil, Nomar, Nimroz, Zahak) under different levels of drought stress (100% (control), 75% and 50% field capacity). This experiment was performed as a factorial in a completely randomized design with three replications. Results indicated that increasing drought stress levels led to a decrease in the amount of photosynthetic pigments, protein and relative leaf water contents. However, proline and carbohydrate concentrations, carotenoid content and the relative expression of TaMYB73 gene increased. Among the cultivars investigated in this research, the rate of changes in osmotic regulators content, photosynthetic pigments and relative water contents as well as relative expression of TaMYB73 gene in Nimroz cultivar was the highest followed by Aklil cultivar. In order to facilitate the classification of resistant cultivars in terms of stresses, drought stress in particular, through laboratory studies, it is suggested that additional tests be performed in future investigations to confirm the above results.

Keywords

Subjects

بررسی الگوی بیان نسبی ژنTaMYB73  در برخی اقام جو بومی منطقه سیستان تحت تنش­خشکی

لیلا فهمیده1*، ایوب مزارعی2 و پریسا پهلوان2

1 ایران، گرگان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دانشکده تولید گیاهی، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی

2 ایران، زابل، دانشگاه زابل، دانشکده کشاورزی، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی

تاریخ دریافت: 12/11/1400          تاریخ پذیرش: 17/02/1401

چکیده

رشد گیاهان به شدت تحت تأثیر تنش‌های محیطی چون، خشکی، شوری زیاد، درجه حرارت کم یا زیاد قرار می‌گیرد و بر این اساس شناسایی ژن‌ها، به‌خصوص ژن‌های تنظیم‌کننده که در انطباق یا تحمل تنش نقش دارند بسیار ضروری است. پروتئین‌های خانواده MYB یکی از خانواده‌های بزرگ عوامل نسخه برداری اختصاصی گیاهی است و نقش‌های متنوعی را در مراحل نمو گیاهی و پاسخ به تنش‌ها ایفا می‌کند. از این رو هدف از این تحقیق بررسی الگوی بیان نسبی ژن TaMYB73 و همچنین تغییرات محتوی تنظیم‌کننده‌های اسمزی، محتوی آب نسبی برگ، میزان پروتئین و رنگیزه‌های فتوسنزی چهار رقم جو منطقه سیستان (نیمروز، نومار،اکلیل و زهک) تحت سطوح مختلف تنش ‌خشکی (100 درصد ظرفیت زراعی (شاهد)، 75 درصد ظرفیت زراعی و 50 درصد ظرفیت زراعی) بود. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد با افزایش سطوح تنش خشکی نسبت به سطح شاهد، میزان رنگیزه­های فتوسنتزی، محتوی نسبی آب برگ و پروتئین کاهش یافت ولی بیان نسبی ژن ژنTaMYB73 ،  غلظت پرولین، کربوهیدرات و میزان کاروتنوئید افـزایش یافت. در بین ارقام مورد بررسی میزان تغییرات تنظیم‌کننده‌های اسمزی، رنگدانه‌های فتوسنتزی، محتوی آب نسبی برگ و بیان نسبی ژن مورد مطالعه در رقم نیمروز و سپس اکلیل، نسبت به سایر ارقام بالاتر بود. از این رو پیشنهاد می‌شود در مطالعات بعدی سایر آزمایشات تکمیلی نیز برای تأیید نتایج فوق انجام شود تا بتوان از طریق مطالعات آزمایشگاهی ارقام را از نظر تنش‌ها و به‌خصوص تنش خشکی در زمان کمتری دسته‌بندی نمود.

واژه های کلیدی: پروتئین‌های Myeloblastosis، سازوکارهای اسمزی، عوامل رونویسی, واکنش زنجیره‌ای پلیمراز کمی

* نویسنده مسئول، تلفن: 01732251672 ، پست الکترونیکی:l.fahmideh@gau.ac.ir

مقدمه

 

جو (Hordeum vulgare L) یکی از مهمترین گونه­های زراعی غلات است که پس از گندم، برنج و ذرت بیشترین میزان تولید را داشته و نزدیک به 30 درصد تولیدات غله جهان را به خود اختصاص داده است (20). یکی از مهمترین عوامل محدود کننده رشد و عملکـرد گیاهـان و شایعترین مورد کاهش عملکرد محصول به علت افزایش دما و کاهش آب در دسترس گیاه است (10) که هر ساله خسارت­های زیان‌باری بر رشد رویشی و زایشی محصولات زراعی و باغی در جهان (11) و به ویژه ایران وارد می­نماید (8). از این رو گیاهان در مواجهه با کمبود رطوبت طی واکنش‌های مختلف مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و متابولیکی به تنش پاسخ داده و خود را با شرایط محیطی منطبق و متحمل می‌سازد (9). به طوری که به محض تشخیص تغییرات درون سلولی، مسیرهای پیام‌رسانی (Signal Transduction) مختلفی به منظور پاسخ به تنش فیزیکی شروع شده و هر یک از آنها بیان دسته‌ای خاص از ژن‌های پاسخ دهنده به تنش را سبب می‌شوند (46). فرآورده‌های این ژن‌ها نه تنها بـه عنـوان محافظ سلول‌ها در طی تنش عمل می‌کنند بلکه در تنظیم ژن‌های درگیر در پیام­رسانی پاسخ به تنش نیز نقش مهمی دارند (49). فرآورده این ژن‌ها بر اساس نوع عملکرد آن‌ها به دو گروه طبقه بندی می‌شود: گروه اول پروتئین‌های مرتبط با تنش غیرزیستی مانند: چاپرون‌ها، پروتئین‌های کانال‌آبی، پروتئین‌های اواخر دوره جنین‌زایی (late embryogenesis proteins)، آنزیم‌های بیوسنتز اسمولیت‌ها، آنزیم‌های سم‌زدایی و آنزیم‌های تغییر‌دهنده لیپید‌های غشایی می‌باشند و گروه دوم هم عوامل پروتئینی درگیر در پیام‌رسانی و تنظیم‌کننده‌های بیان ژنی مانند: پروتئین‌کیناز‌ها، آنزیم‌های درگیر در متابولیسم فسفو لیپیدها و فاکتورهای ‌رونویسی (TFs) را شامل می­شوند (72).

فاکتور رونویسی گروهی از پروتئین‌ها هستند که فرآیندهای سلولی را به وسیله تنظیم بیان ژن‌های هدف پایین دست کنترل می‌کنند (61). بخش بزرگی از پروتئین‌های اختصاصی گیاهی فاکتور نسخه‌برداری هستند که معرف اهمیت این پروتئین‌ها در تکامل گونه‌های گیاهی هستند (50). ساختار پروتئینی یک فاکتور نسخه‌برداری دارای دو دامنه می‌باشد که شامل دامنه اتصال به  DNA که مسئول اتصال به عناصر  Cisاختصاصی  DNAدر ناحیه راه‌انداز ژن‌های هدف است و دامنه تنظیمی که مسئول تنظیم نسخه‌برداری ژن‌های هدف می‌باشد (42). یکی از مهمترین فاکتور ‌رونویسی (TF) پروتئین‌های Myeloblastosis هستند که یک خانواده بزرگ از عوامل رونویسی بوده و از اهمیت خاصی در تنظیم فرایند‌های نموی و پاسخ‌های گیاه در برابر عوامل غیرزنده برخوردار هستند (58).

پروتئین­های MYB در واﻗﻊ ﻛﻼس ﻣﺘﻨﻮﻋﻲ از پروتئین­ﻫﺎی ﻣﺘﺼﻞ‌ﺷﻮﻧﺪه به DNA بوده که در ﺗﻨﻈﻴﻢ رونویسی ژن­های گیاهی (یوکاریوت­ها) دخیل هستند. از ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻣﻬﻢ اﻳﻦ ﺧﺎﻧﻮاده، داﺷﺘﻦ ﻳﻚ داﻣﻴﻦ اﺗﺼﺎل به DNA در ناحیه N-teminal  که ﺣﻔﺎﻇﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ و ناحیه تنظیم رونویسی در C- teminal که مسئول تنظیم فعالیت پروتئین است (53). پروتئین­های MYB گیاهی به چهار گروه عمده  MYB-related(Containing a single or partial R1, R2, or R3)، R2R3، R1R2R3 و 4R (Containing four R1and/or R2 domains) تقسیم می‌شوند (32): به طوری که MYB-R2R3 دارای دو تکرار مجاور، MYB-RIR2R3 دربردانده سه تکرار مجاور هم و یک گروه ناهمگن، MYB-4R دارای 4 تکرار و MYB-related که معمولاً (اما نه همیشه) حاوی تنها یک تکرار MYB هستند (38).

گزارش‌های متعددی بر بیان ژن‌های خانواده MYB طی تنش غیر‌زیستی به خصوص تنش خشکی انجام شده است که از جمله می­توان در گیاه آرابیدوپسیس به مطالعه Abe و همکاران (15و21) بر بیان ژن AtMYB2، Jung و همکاران (43) بر بیان ژن AtMYB44،Seo  و همکاران (65) بر بیان ژن AtMYB96، در گیاه گندم به مطالعه Agarwal و همکاران (22) بر بیان ژن AtMYB15، Himi و همکاران (40) بر بیان ژن TaMYB10 و Ma و همکاران (48) بر بیان ژن TaMYB2A و در گیاه برنج هم به پژوهش Rahaie و همکاران (56) بر بیان ژن TaMYBsdu1 اشاره کرد. همچنین در پژوهش‌هایی دیگر که فهمیده و همکاران (12) نعیمی و همکاران (19) و تبارکی و همکاران (4) بر بیان ژن TaMYB73 در گیاه گندم انجام دادند نتایج بیانگر افزایش بیان نسبی ژن فوق طی تنش خشکی بود. در مطالعه دیگری   Zhangو همکاران (74) به منظور بررسی بیان ژن‌های متحمل به تنش غیر‌زنده، سه همولوگ A-TaMYB19 ، B-TaMYB19 و D-TaMYB19 ژن TaMYB19 را به گیاه آرابیدوپسیس منتقل و نتایج نشان داد الگوهای بیان این سه ژن در شرایط نرمال مشابه بود اما در شرایط تنش‌ غیرزنده (سرما (دمای پایین)، خشکی (polyethylene glycol)، شوری و Exogenous ABA) و در مرحله گیاهچه‌ای، بیان ژن TaMYB19-B گیاهان تراریخت نسبت به دو توالی همولوگ خود متفاوت بود.

مقاومت به تنش به علت پیچیده بودن اثرات متقابل بین فاکتورهای تنش و نیز تنوع پدیده­های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مؤثر بر رشد و نمو گیاه بسیار پیچیده است (59) از این‌رو شناسایی مسیرهای پاسخ به تنش و همچنین مولکول‌های واسطه که در انتقال و پردازش تنش در گیاهان نقش دارند، بسیار مهم و پایه‌ای است. بنابراین جهت فهم بیشتر سازوکارهای مقاومت به تنش در گیاهان و دستیابی به منابع ژنتیکی خاص، بررسی تغییرات بیان ژن‌های کلیدی خاص و شناخت آثار تنش در ارقام مختلف امری ضروری است (51). از طرفی با وجود تمام مطالعاتی که در ارتباط با سازوکار سلولی و مولکولی پاسخ به تنش خشکی انجام شده است، هنوز درک درستی از سازوکار تنظیمی تحمل به تنش خشکی و حفظ رشد گیاه تحت تنش خشکی وجود ندارد و می­طلبد که در این رابطه تحقیقات کاملتری صورت پذیرد(30). از این‌رو تحقیق حاضر به منظور بررسی و مقایسه اثر تنش خشکی بر بیان نسبی ژن TaMYB73 و برخی پاسخ‌های فیزیولوژیک مرتبط با آن در چهار رقم جو بومی منطقه سیستان انجام شد.

مواد و روشها

تهیه بذر و نمونه برداری: این تحقیق در قالب طرح فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار به صورت گلدانی اجرا شد. گلدان­های مورد استفاده از نوع پلاستیکی با قطر دهانه 23 سانتیمتری و ارتفاع 20 سانتیمتر بودند. تیمارهای آزمایشی شامل چهار رقم جو بومی منطقه سیستان (نیمروز، نومار، زهک و اکلیل) و سطوح مختلف تنش خشکی شامل: آبیاری کامل (ظرفیت زراعی)، 75 درصد ظرفیت زراعی و 50 درصد ظرفیت زراعی بود. بذرهای مورد نظر از مرکز تحقیقات کشاورزی شهرستان زابل تهیه و در 1399 در گلخانه تحقیقاتی مرکز زیست فناوری کشاورزی دانشگاه زابل و به صورت گلدانی کشت شد. در هر گلدان 10 عدد بذر کاشته شد و بعد از رسیدن بوته‌ها به مرحله ۴ برگی عمل تنک کردن انجام و درون هر گلدان 5 بوته یکسان نگه‌داری شد. پس از استقرار کامل بوته‌ها و 5/1 ماه بعد از کاشت، تیمارهای تنش خشکی به مدت‌زمان سه هفته اعمال شد (7). نمونه‌برداری از همه برگ‌های گیاه (مخلوطی از همه برگ‌های گیاه) در مرحله 3 الی 4 برگی بودن گیاهچه ها و در یک‌زمان صورت گرفت. در ادامه سنجش بیان نسبی ژن TaMYB73، اندازه‌گیری میزان پرولین، کربوهیدرات، محتوی آب نسبی برگ، میزان پروتئین و رنگیزه‌های فتوسنزی انجام شد.

اندازه‌گیری‌ میزان تنظیم­کننده‌های اسمزی

میزان کربوهیدرات: به منظور اندازه‌گیری میزان کربوهیدرات، ابتدا 2/0 گرم بافت سبز گیاه با 10 سی­سی الکل اتانول 95% مخلوط شد و سپس محلول به دست آمده به مدت 1 ساعت در حمام بن ماری و در دمای 80 درجه سانتیگراد قرار گرفت. پس از سرد شدن، 1 سی‌سی از محلول را برداشته و به آن 1 سی­سی فنل 5 درصد و 5 سی سی اسید سولفوریک 98% اضافه شد. در نهایت با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر 160- VU در طول موج 483 نانومتر قرائت شد (42).

میـزان پـرولین: ابتدا مقـدار 1/0 گـرم بافـت برگـی با 10 میلی‌لیتر سولفوسالیسـیلیک اسـید 3/3 درصد مخلوط و محلول حاصل پس از صاف کردن بـا سرعت 4000 دور در دقیقه و دمای 4 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد و سپس به دو میلی­لیتر از عصاره، دو میلی‌لیتر معرف ناین هیدرین و دو میلی­لیتر اسید گلاسیال استیک خالص اضافه گردید. پس یک ساعت قـرار‌گیری لوله­ها در بن‌مـاری، مقدار چهـار میلی‌لیتر تولوئن به هرکدام از لوله‌ها اضافه و به مدت 15 تا  20 ثانیه ورتکس شدند. پس از تشکیل دو بخش جداگانه، بخش بالایی رنگی (به رنگ زرد متمایل به قرمـز)، با دقت جدا و در دستگاه اسپکتروفتومتری با طول‌موج 520 نانومتر انـدازه‌گیـری شد. میزان پرولین با استفاده منحنـی اسـتاندارد و برحسب میلی‌گـرم بـر گـرم وزن تر محاسـبه شـد (25).

محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی برگ: با روش Prochazka  و همکاران (54) محاسبه گردید:

Chlorophyll a = (19.3A663 – 0.86A646)V/100W     [1]

Chlorophyll b = (19.3A646 – 3.6A663)V/100W       [2]

Total Chlorophyll = Chl a + Chl b                      [3]

Carotenoides = ((1000*A470) - (3.27*mg chl. a) – (104*mg chl. B))/227 [4]

سنجش محتوای نسبی آب برگ (RWC): به منظور سنجش محتوای نسبی آب برگ از روش Filella و همکاران (34) استفاده شد؛ بدین منظور از هر برگ چهار دیسک برگی به قطر یک سانتی متر تهیه و سریعا وزن­تر (WF) آنها اندازه­گیری شدند. سپس تکه‌های برگ در پتری‌های درب دار حاوی آب مقطر به مدت 24 ساعت شناور شد و پس از گرفتن رطوبت سطحی آن­ها، وزن اشباع (WT) آن­هـا انـدازه­گیـری شد. جهت انـدازه­گیـری وزن خشـک، نمونه‌ها به مدت 48 ساعت در آون قرار داده شدند و پس از مجاسبه وزن خشک آن­ها (WD)، میزان محتوای آب نسبی برگ از رابطه زیر محاسبه شد:

(معادله 1)

(%) RWC = [(WF –WD) / (WT –WD )] × 100

اندازه گیری میزان پروتئین: برای سنجش میزان پروتئین به لوله­های آزمایش 50 میکرولیتر از عصاره پروتئینی و 5/2 میلیلیتر محلول برادفورد اضافه کرده و به سرعت هم زده و در نهایت جذب در طول موج 595 قرائت گردید. غلظت پروتئین بر حسب میکروگرم بر گرم بافت تازه با استفاده از منحنی استاندارد محاسبه گردید (27).

ارزیابی مولکولی

استخراج RNA: RNA گیاه جو با استفاده از کیت Total RNA isolation شرکت دنازیست آسیا، مطابق دستورالعمل کیت استخراج شد. کیفیت RNA استخراج شده با استفاده از ژل آگارز یک درصد تعیین شد. تشکیل دو باند RNA ریبوزومی 28srRNA و 18srRNA روی ژل نشان دهنده کیفیت بالای RNA تخلیص شده بود. جهت از بین بردن DNA ژنومی از آنزیم DNase شرکت پیشگام استفاده شد.

طراحی آغازگرها: در این مطالعه از آغازگرهای اختصاصی  TaMYB73به همراه ژن 18srRNA استفاده شد. طراحی این آغازگرها بر اساس انتهای '3 به کمک داده‌های موجود در پایگاه اینترنتی National Center for Biotechnology Information ((NCBI و همچنین نرم افزارPrimer 3  صورت گرفت. مشخصات آغازگرها در جدول 1 آورده شده است:

 

 

جدول 1- توالی آغازگرهای مورد استفاده در واکنش Real Time PCR

Reverse Primer

Forward Primer

Gene

5’-GGTATTGCGTGTAAGCGTCGTGCT-3’

5-’GGTGTTTCTAAAGTCCCCAGTTAG-3’

TaMYB73

5’-AGGGGTCGAAGCGGTAGAGG-3’

5’-GACACTAATGCGCCCGGTAT-3’

18srRNA

 

 

سنتز cDNA و بررسی بیان نسبی ژن TaMYB73: مراحل ساخت cDNA با استفاده از کیت Geneall شرکت پیشگام و مطابق دستورالعمل شرکت سازنده انجام شد. پس از سنتز cDNA بیان‌ژن‌ها با روشReal Time PCR و با دستگاهReal Time PCR set Corbett (3000)  با استفاده از کیت EvaGreen ومطابق جدول 2 برای هر نمونه در حجم نهایی 20 میکرولیتر انجام شد. بدین ترتیب که cDNA‌‌های ساخته شده با استفاده از دستگاه Real Time PCR و با شرایط تکثیر شامل: واسرشت اولیه 15دقیقه، سپس40 چرخه به صورت واسرشت سازی 15 ثانیه در دمای 95 درجه سانتی­گراد، اتصال 45 ثانیه در دمای اتصال (مناسب برای جفت آغازگر مورد نظر) و طویل­سازی 20 ثانیه در دمای 60- 65 درجه سانتی­گراد و در نهایت طویل سازی نهایی در دمای 72 درجه سانتیگراد به مدت 3 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت.

 

جدول 2- میزان و مواد لازم جهت انجام Real Time PCR

مقدار

مواد

1 µl

cDNA

4 µl

Eva  Green Master

0.5 µl

Primer Forward

0.5 µl

Primer Rivers

14 µl

PCR-grade water

 

برای تمام تیمار‌ها نسبت نرخ بیان ژن هدف (TaMYB73) در مقایسه با ژن کنترل (18srRNA) با استفاده از فرمول ct∆∆2- محاسبه شد (47) و برای هر نمونه سه تکرار برای ژن اختصاصی و سه تکرار برای ژن خانه‌دار 18S در نظر گرفته شد.

پس از اندازه‌گیری صفات مورد بررسی، داده‌های حاصله به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار تجزیه واریانس و مقایسه میانگین (روش دانکن) شدند. برای این منظور از نرم‌افزارهای EXCELL و SAS ver 9.1 استفاده شد.

نتایج

رنگیزه‌های فتوسنتزی: نتایج تجزیه واریانس داده‌­ها نشان داد که میزان رنگیزه­های فتوسنتزی تحت تأثیر سطوح مختلف تنش خشکی، رقم و اثر متقابل رقم در خشکی قرار گرفتند (جدول3). نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل رقم در خشکی نشان داد که با افزایش سطوح خشکی از میزان رنگیزه­های فتوسنتزی ارقام مورد بررسی کاسته شد. به طوری که در هر چهار رقم مورد بررسی، بیشترین میزان کلروفیل a، b و کل، طی شرایط شاهد و کمترین میزان این رنگیزه ها، در تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی به دست آمد. در بین ارقام مورد بررسی بیشترین میزان رنگیزه‌های فوق مربوط به رقم نیمروز در شرایط شاهد بود (شکل 1، 2 و 3). از طرفی با افزایش سطوح تنش خشکی بر میزان کاروتنوئید هر چهار رقم افزوده شد به طوری بیشترین مقدار کاروتنوئید با میانگین 953/0 میلی­گرم بر گرم وزن تر مربوط به رقم اکلیل در خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی بود (شکل 4).

 

 

جدول 3- نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی و رقم بر برخی صفات فیزیولوژیکی 4 رقم جو

منابع تغیییرات

درجه آزادی

کلروفیل a (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل b (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل کل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

کاروتنوئید (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

محتوی نسبی آب برگ (%)

پروتئین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

 

تنش خشکی

2

**859/0

**511/0

**51/2

**113/0

**18/4075

**118/1

 

رقم

3

**0082/0

**021/1

**054/0

**016/0

**99/322

**279/0

 

تنش خشکیÍرقم

6

**009/0

**0041/0

**014/0

**0042/0

**65/26

**0404/0

 

خطا

24

0004/0

00035/0

0007/0

00026/0

6/3

0041/0

 

ضریب تغییرات

 

76/3

64/6

16/8

98/5

05/7

004/5

 

ns، * و **: به ترتیب عدم اختلاف معنی‌دار، اختلاف معنی‌دار در سطح 5 و ۱ درصد

 

شکل 1- نتایج اثر متقایل رقم در تنش خشکی بر میزان کلروفیل a ارقام جو

شکل 2- نتایج اثر متقایل رقم در تنش خشکی بر میزان کلروفیل b ارقام جو

شکل 3- نتایج اثر متقایل رقم در تنش خشکی بر میزان کلروفیل کل ارقام جو

شکل 4- نتایج اثر متقایل رقم در تنش خشکی بر میزان کاروتنوئید ارقام جو
                   

 

 

محتوی آب نسبی برگ: نتایج تجزیه واریانس داده‌های جدول 3 نشان داد که اثر سطوح مختلف تنش خشکی، رقم و اثر متقابل آن­ها بر میزان محتوی آب نسبی برگ در سطح یک درصد معنی­دار بود. نتایج مقایسه میانگین اثرمتقابل رقم در خشکی نشان داد که با افزایش سطوح خشکی، میزان RWC ارقام مورد بررسی نسبت به سطح شاهد کاهش یافت، به­طوری که در شرایط شاهد رقم نیمروز بیشترین میزان RWC (21/88%) را نسبت به سایر ارقام دارا بود هرچند که اختلاف معنی‌داری بین رقم نیمروز و اکلیل در شرایط شاهد مشاهد نشد و از طرفی در شرایط تنش 50 درصد ظرفیت زراعی نیز رقم نیمروز بیشترین میزان RWC (55/48%) را نسبت به سایر ارقام دارا بود هرچند که اختلاف معنی‌داری بین رقم نیمروز و اکلیل در شرایط تنش 50 درصد هم مشاهد نشد، در مجموع بیشترین مقدار این صفت در رقم نیمروز و اکلیل در شرایط شاهد مشاهده شد (شکل 5).

میزان پروتئین: نتایج تجزیه واریانس داده‌های جدول 3 نشان داد که اثر تنش خشکی، رقم و اثر متقابل رقم در خشکی بر میزان پروتئین در سطح یک درصد معنی­دار بود. مقایسه میانگین اثر متقابل رقم در خشکی نشان داد که با افزایش سطح خشکی از میزان پروتئین ارقام مورد بررسی کاسته شد به طوری که بیشترین میزان پروتئین در شرایط شاهد مربوط به رقم زهک بود هرچند که اختلاف معنی‌داری بین این رقم و رقم اکلیل مشاهده نشد. همچنین از لحاظ میزان پروتئین در بین ارقام مورد بررسی در شرایط تنش خشکی FC 50 اختلاف معنی­داری مشاهده نشد، در مجموع بیشترین مقدار این صفت در رقم زهک و اکلیل در شرایط شاهد به­دست آمد (شکل 6).

 

شکل 5- نتایج اثر متقابل رقم در تنش خشکی بر محتوی آب نسبی برگ ارقام جو

شکل 6- نتایج اثر متقابل رقم در تنش خشکی بر میزان پروتئین برگ ارقام جو

 

 

تنظیم‌کننده‌های اسمزی: نتایج تجزیه واریانس داده‌های جدول 4 نشان داد که میزان تنظیم‌کننده‌های اسمزی تحت تأثیر سطوح مختلف تنش خشکی، رقم و اثر متقابل رقم در خشکی قرار گرفتند. نتایج مقایسه میانگین اثرمتقابل رقم در خشکی نشان داد که با افزایش سطوح خشکی میزان پرولین و کربوهیدرات ارقام مورد بررسی نسبت به سطح شاهد افزایش یافت، به­طوری که بیشترین میزان پرولین، در شرایط تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی در رقم نیمروز مشاهده شد هرچند که اختلاف معنی‌داری بین رقم نیمروز و اکلیل در این شرایط مشاهد نشد (شکل 7). همچنین بیشترین مقدار کربوهیدرات نیز در رقم نیمروز در شرایط تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی حاصل شد (شکل 8).

 

 

جدول 4- نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی و رقم بر میزان بیان نسبی ژن TaMYB73، کربوهیدرات و پرولین 4 رقم جو

منابع تغییرات

درجه آزادی

CTΔΔ

کربوهیدرات (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

تنش خشکی

2

**619/6

**164/0

**254/0

رقم

3

**686/0

**039/0

**073/0

تنش خشکیÍرقم

6

**278/0

**036/0

**004/0

خطا

24

044/0

0003/0

0007/0

ضریب تغییرات

 

66/3

19/7

17/8

ns، * و **: به ترتیب عدم اختلاف معنی‌دار، اختلاف معنی‌دار در سطح 5 و ۱ درصد

 

 

نتایج بررسی‌های مولکولی: نتایج استخراج RNA در شکل 9 نشان داده شده است هم‌چنانکه مشاهده می‌شود دو باند RNA ریبوزومی 18s و 28s روی ژل کیفیت بالای RNA استخراج شده را تایید می‌کنند.

 

 

شکل 7- نتایج اثر متقایل رقم در تنش خشکی بر میزان پرولین ارقام جو

شکل 8- نتایج اثر متقایل رقم در تنش خشکی بر میزان کربوهیدرات ارقام جو

 

 

 

 

 

شکل 9- RNA استخراج شده دارای دو باند s 18 و s 28، شماره 1 تا 4 به ترتیب مربوط به ارقام نیمروز، نومار، زهک و اکلیل

 

 

نتایج تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که اثر سطوح تنش خشکی، رقم و اثر متقابل رقم در خشکی بر میزان بیان نسبی ژن TaMYB73 در سطح یک درصد معنی‌‌دار بود (جدول 4). نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل رقم در خشکی نشان داد که با افزایش سطوح خشکی بر میزان بیان نسبی ژن TaMYB73 ارقام مورد بررسی افزوده شد. به طوری که در هر چهار رقم مورد بررسی، بیشترین میزان بیان نسبی ژن طی شرایط تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی به دست آمد و از این نظر اختلاف آماری معنی داری بین ارقام مشاهده شد. در مجموع بیشترین میزان بیان ژن مورد بررسی مربوط به رقم نیمروز در شرایط تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی بود (شکل 10).

 

 

 

شکل 10- نتایج اثر متقابل رقم در تنش خشکی بر میزان بیان نسبی ژن TaMYB73 ارقام جو

 

بحث

نتایج این تحقیق نشان داد طی تنش خشکی و با افزایش میزان تنش میزان رنگیزه­های فتوسنتزی در هر چهار رقم کاهش یافت، به­طوری که کمترین میزان رنگیزه‌های فوق در هر چهار رقم مورد بررسی طی تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و بیشترین میزان آنها هم طی شرایط شاهد حاصل شد. کاهش میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی (کلروفیل a، b و کل) در این مطالعه با یافته­های مطالعه حسن‌پور لسکوکلایه و همکاران (6) در گندم، گنجی و همکاران (15) و برده‌جی و همکاران (3) در گیاه جو همخوانی دارد. این محققین بیان کردند که طی تنش خشکی و با افزایش شدت خشکی میزان رنگیزه­های فتوسنتزی گیاه جو و گندم کاهش می­یابد. همچنین در تحقیق دیگری مولودی و همکاران (17) اثر سطوح خشکی 35، 60 و 80 درصد ظرفیت زراعی را بر میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی جو بررسی و اظهار کردند که طی تنش خشکی و با افزایش شدت خشکی نسبت به سطح شاهد، میزان کلروفیل a، b و کل کاهش می‌یابد که با یافته‌های این مطالعه هم‌راستا می‌باشد.

محتـوای کلروفیل برگ شاخصی از قابلیت فتوسنتزی بافت­های گیاهی است و کاهش آن طی تنش باعث کاهش عملکرد در گیاهان می­شود (71). بر­اساس نظر Wise و  Naylor(70) و Reddy و همکاران (60) تخریب غشاهای تیلاکوئید کلروپلاست و اکسیداسیون نوری کلروفیل طی تولید و افزایش میزان رادیکال‌های اکسیژن ممکن است از جمله عوامل کاهش میزان کلروفیل طی تنش خشکی باشد یا این کاهش ممکن است به دلیل افزایش فعالیـت آنزیم کلروفیلاز طی تنش خشکی (6) یا افـزایش سـنتز پرولین به دلیل مشترک بودن پیش ماده کلروفیل و پرولین طی تنش خشکی باشد (16). از طرفی نتایج این مطالعه نشان داد که غلظت کاروتنوئید با افزایش سطوح تنش خشکی به طور قابل توجهی افزایش یافت به طوری که بیشترین میزان این رنگیزه طی تنش 50 درصد ظرفیت زراعی حاصل شد که با یافته­های پژوهش امام و همکاران (1) در گندم و حسینی و همکاران (7) در تریتیکاله مبنی بر اینکه با افزایش شدت تنش میزان کاروتنوئید افزایش می­یابد هم‌خوانی دارد. افزایش کاروتنوئید­ها طی تنش خشکی ممکن است به دلیل نقش آنتی­اکسیدانی بالای آنها باشد که سبب خنثی کردن اثر سمی گونه­های اکسیژن فعال و محافظت از سیستم جمع­کننده نوری دستگاه فتوسنتزی می­شود و از طریق مکانیسمی که چرخه گزانتوفیل نامیده می­شود، باعث مصرف اکسیژن و حفاظت از کلروفیل در مقابل فتو‌‌اکسیداسیون می­گردند (41).

محتوی آب نسبی برگ به­عنوان شاخصی برای نشان دادن شدت تنش و کمبود میزان آب در گیاه است (52). در این بررسی اعمال تنش خشکی سبب کاهش RWC در برگ‌های تمامی ارقام جو مورد مطالعه شد و کاهش میزان این صفت طی تنش خشکی با یافته‌های مطالعه Soleimani و همکاران (66) در ژنوتیپ‌های مختلف گندم نان، گنجی و همکاران (15) و Pask و همکاران (52) در ارقام جو هم راستا می‌باشد. بر اساس نظرKhan  و همکاران (45) کاهش محتوای رطوبت نسبی آب برگ طی تنش خشکی ممکن است ناشی از تجمع هورمون اسید آبسیزیک تولیدی در سلول‌های روزنه‌ای باشد طی تنش خشکی در ریشه‌ها تولید و سبب بسته شدن سلول‌های روزنه‌ای شده که این امر متعاقباً سبب کاهش RWC می­شود. در حالی که بر اساس نظرVenkateswarlu  و Ramesh (69) احتمالا در شرایط تنش خشکی گیاهان با افـزایش مـواد اسـمزی در درون بافـت­هـا و فضای بین سلولی میـزان آب در پیکـره خـود را بـه حـداقل می­رساند تا آب از بافت خاک با نیروی بیشـتری وارد آن­هـا شـود که این امر موجب کاهش میزان نسبی آب در شرایط تنش خشـکی می­گردد با مقایسه بین چهار رقم مطالعه حاضر هم در شرایط شاهد و تنش، بیشترین میزان RWC مربوط به رقم نیمروز بود. کاهش میزان RWC در شرایط تنش در این مطالعه و اکثر مطالعات گزارش شده است (15 و 33) اما به طور معمول ژنوتیپ‌هایی که بالاترین مقدار این صفت را در شرایط تنش خشکی داشته باشند ژنوتیپ‌های متحمل‌تری خواهند بود (33 و52).

بررسی تغییرات پروتئین در طول دوره اعمال تنش خشکی نشان داد که میزان پروتئین ارقام مورد مطالعه طی تنش خشکی روندی کاهشی داشت به طوری که پس از اعمال تنش خشکی، کمترین میزان پروتئین برای تمامی ارقام، طی تنش شدید خشکی (50 درصد ظرفیت زراعی) مشاهده شد. در شرایط شاهد هم بین ارقام اختلاف معنی­داری وجود داشت و بیشترین میزان پروتئین در این شرایط مربوط به رقم زهک بود و ارقام اکلیل، نومار و نیمروز در مرتبه‌های بعدی قرار داشتند. بررسی­ها نشان داده است که واکنش میزان پروتئین برگ به تنش خشکی متغیر بوده می­تواند افزایشی، کاهشی یا بدون تغییر باشد (2 و 15). کاهش چشمگیر پروتئین طی شرایط تنش خشکی در مطالعات گنجی و همکاران (15) در رقم­های وحشی جو، مولودی و همکاران (17) در جو بهاره و امینی و حداد (2) در گیاه جو گزارش شده است که با یافته­های این مطالعه مبنی بر این که تنش خشکی سبب کاهش میزان پروتئین به ترتیب در هر چهار رقم جو می­شود همخوانی دارند. کاهش چشمگیر پروتئین طی شرایط تنش خشکی ممکن است به دلیل افزایش فعالیت آنزیم­های تجزیه­کننده پروتئین و افزایش فعالیت آنزیم­های پروتئاز (36)، کاهش سنتز پروتئین و تجمع اسیدهای آمینه آزاد از جمله پرولین (57) و کاهش زیر واحد روبیسکو و یا افزایش در اکسیداسیون پروتئین (67) باشد.

نتایج این پژوهش نشان داد که طی تنش خشکی و افزایش سطوح آن میزان پرولین در هر چهار رقم جو نسبت به شاهد روندی افزایشی نشان داد. رقم نیمروز و اکلیل در شرایط تنش 50 درصد ظرفیت زراعی بیشترین مقدار این صفت را بین ارقام مورد مطالعه نشان دادند که این نتایج با یافته­های مطالعه محققان در چهار رقم کلزا (5)، پنج رقم گندم دوروم (19) و جو (18) مبنی بر اینکه طی تنش خشکی میزان پرولین ارقام افزایش می‌یابد و در بین ارقام مورد بررسی آنها نیز رقم یا ارقامی که بیشترین مقدار این صفت را داشتند، ارقام متحمل­تری بودند هم­راستا می­باشد. در تحقیقی برده‌جی و همکاران (3) اثر سطوح خشکی را بر میزان پرولین شش رقم جو (Mastesca ،Funky ،Campagen ، Amistar ، Shangrila و رقم ایرانی یوسف) بررسی و اظهار کردند که طی تنش خشکی میزان پرولین شش رقم نسبت به سطوح شاهد افزایش می‌یابد که با نتایج این مطالعه نیز همخوانی دارد. همچنین در گزارشی دیگر  Stroinskiو Bandurska (24) بیان کردند که محتوای پرولین برگ‌های گیاه جو تحت تأثیر تنش خشکی به میزان دو برابر افزایش می‌یابد.

پرولین یکی از مولکول‌های اسموپروتکتین است که تجمع آن حتی در باکتری‌ها، قارچ‌ها، جلبک‌ها و گیاهان در پاسخ به تنش خشکی و شوری گزارش شده است (55) و مطالعات نشان داده است که تجمع پرولین در شرایط تنش، نقش حمایتی و حفاظتی اساسی از سلول‌ها و بافت‌ها داشته و سبب تحمل و مقاومت به تنش‌های محیطی میگردد (64). افزایش پرولین طی تنش خشکی ممکن است ناشی از افزایش فعالیت آنزیم‌های شرکت کننده در سنتز پرولین از طریق مسیر گلوتامیت شامل γ- گلوتامین کینار، گلوتامیل فسفات ردوکتاز و ∆1- پیرولین -5- کربوکسیلات رودکتاز باشد (35) یا ممکن است به علت افزایش فعالیت آنزیم پیرولین 5کربوکسیلات سنتتاز (P5CS) در مسیر گلوتامات باشد که گلوتامات را به گلوتامـات سـمی آلدئیـد (GSA) احیا و سپس به پیرولین 5-کربوکسیلات(P5C) تبدیل می­کند (44).

نتـایج بـه دسـت آمـده از این تحقیق نشان داد که افزایش سطوح تنش خشکی سبب افزایش کربوهیدرات­هـای محلـول در ارقام مورد مطالعه شد و رقم نیمروز در شرایط تنش 50 درصد ظرفیت زراعی بیشترین مقدار این صفت را دارا بود که این نتیجه بـا نتـایج ارائه شده توسط قلی‌پور و عبادی (14) در ارقام گندم، گنجی و همکاران (15) در ارقام جو وحشی، مبنی بر اینکه افزایش قندهای محلول و تفاوت در میزان آن در شرایط تـنش خشکی در رقم­های مختلف متفاوت بود و ارقام متحمل­تر از میزان قندهای محلول بیشتری در شرایط تنش برخوردار بودند، مطابقت دارد. همچنین در تحقیقاتی ناصری و همکاران (18) و نعیمی و همکاران (19) اثر سطوح خشکی را بر تجمع قندهای محلول جو و میزان کربوهیدرات ارقام گندم دوروم بررسی و بیان کردند طی تنش خشکی میزان قندهای محلول و کربوهیدرات‌ها تمامی ارقام مورد مطالعه طی تنش خشکی نسبت به سطوح شاهد افزایش داشت. کربوهیدرات­های محلول نیز مانند پرولین نقش مهمی در فرآینـد تنظیم اسمزی دارند (63) و تحقیقات متعددی در زمینه نقش و افزایش‌ آنها در طی تنش خشکی در غــلات و گــراس­هــای معتــدل انجام شده است که همگی بر نقش کربوهیدرات‌ها در تنظیم اسمزی سلول دلالت دارد (15 و 58).  افزایش محتوای قندهای محلول تحت تنش خشکی ممکن است به علت افزایش فعالیت آنزیم آمیلاز (73)، هیدرولیز نشاسته و کربوهیدرات­های مرکب به قند­های ساده (28) و کاهش انتقال ساکارز از برگ­ها به سایر قسمت­های گیاه ­باشد (26).

نتایج این مطالعه نشاد داد که در هر دو سطح تنش خشکی میزان بیان نسبی ژن TaMYB73 نسبت سطح شاهد به ترتیب افزایش 75 و66 درصدی نشان داد که با یافته‌های مطالعه محققان در جو (23)، آرابیدوپسیس (39) و دو ژنوتیپ مقاوم و حساس گندم (9) همخوانی دارد. این محققین بیان کردند که طی تنش خشکی بیان ژن‌های خانواده MYB-R2R3  افزایش می‌یابد. نتایج بررسی تغییر الگوی بیـان ژن‌ TaMYB73 در ارقام جو مورد بررسی نشان داد که ژن انتخاب شده در پاسخ به تنش خشکی در ارقام جو دخیل بوده و تغییـر بیان داشته و سـطح بیـان آن در بین ارقام جو در شرایط تنش خشکی روندی افـزایشی نسبت به سطح شاهد داشته است به طوری بیشترین بیان نسبی در شـرایط تـنش شدید ( FC 50) مربوط به رقم نیمروز و سپس رقم اکلیل بود. در مطالعه‌ای فهمیده و همکاران (12) اثر سطوح خشکی را بر بیان نسبی ژن TaMYB73 پنج رقم گندم نان بررسی و بیان کردند که طی تنش خشکی و با افزایش سطوح خشکی، میزان بیان نسبی ژن TaMYB73 بین ارقام مورد بررسی و سطوح مختلف خشکی با هم تفاوت معنی‌داری داشت و رقم هیرمند، رقمی که بهترین پاسخ را نسبت به سایر صفات مورد مطالعه آنها در شرایط تنش داشت، در شدیدترین سطح تنش خشکی نیز بیشترین مقدار بیان نسبی این ژن را نشان داد، که نتایج آنها با یافته‌های این مطالعه نیز هم‌راستا می‌باشد. در گزارشی دیگر Alexander و همکاران (23) بیان ژن HvMYB1 را در گیاهان جو تراریخته تحت تنش خشکی بررسی و بیان کردند که گیاهانی که سطح بیان ژن HvMYB1 دارند در برابر خشکسالی مقاوم تر هستند و نسبت به گیاهان شاهد محتوی نسبی آب بالاتر، میزان هدر رفت آب و هدایت روزنه‌ای کمتری دارند که نتایج آنها با نتایج مطالعه حاضر همخوانی دارد. همچنین در تحقیق دیگری اثر سطوح مختلف خشکی (25، 20، 15 و 5 درصد ظرفیت زراعی) بر بیان نسبی ژن TaMYB73 در پنج ژنوتیپ گندم دوروم بررسی و نتایج آنها نشان داد که تحت تنش خشکی و با افزایش سطوح خشکی، میزان بیان ژن TaMYB73 در ارقام مورد بررسی افزایش داشت و ژنوتیپ­های بهرنگ و دنا که هم­زمان واکنش بهتری نسبت به سایر صفات مورد بررسی داشتند، بیشترین میزان افزایش بیان نسبی این ژن را نیز دارا بودند که نتایج آنها نیز تأییدی بر نتایج مطالعه فوق می‌باشد (19).

فاکتورهای رونویسی به عنوان تنظیم کننده‌های ژن هدف، با مشارکت در بسیاری از فرایندهای زیستی باعث سازگاری گیاه با شرایط نامساعد محیطی از جمله خشکی می‌شوند (28) و از طریق برهمکنش با مناطق سیس-المنت نواحی پروموتری ژن‌های مرتبط با تنش‌های محیطی سبب افزایش بیان این ژن‌ها و تحمل به تنش می‌شوند (62). آنالیز داده‌های ترانسکریپتومی در آرابیدوپسیس و بسیاری از گیاهان گویای این نکته است که تحمل یا حساسیت به تنش‌های محیطی در سطح رونویسی و با برهمکنش ژن‌های تنظیمی و عوامل رونویسی در شبکه‌های تنظیمی کنترل می‌شود (68). نتـایج مطالعـات قبلـی نشـان داده‌انـد کـه  TaMYB73در پاسـخ به تنش‌های غیرزنده دخیل بوده و میـزان بیـان ایـن ژن در شرایط غرقابی، تنش خشکی و شوری افزایش می‌یابد (29 و 31 و 39). نتایج تحقیقات بیان داشتند ژنوتیپ‌هایی که دارای واکنش‌های مولکولی بهتری در حین مواجهه با تنش می‌باشند، از سازوکارهای کارآمدتری همانند تنظیم اسمزی که ناشی از تجمع مواد محلول سازگار در سیتوپلاسم سلول است برخودار هستند که نـه تنهـا بـه عنـوان اسـمولیت در تسـهیل نقل و انتقال آب و نگهداری آن در سلول­ها نقش دارند بلکه در حفاظت و پایدار کردن ماکرو مولکول­ها، اندامک­ها، ساختارها نظیـر غشـاءهـا، کلروپلاست و غیره در مقابل تنش نقش مهمی دارند (37). لذا واکنش­های متفاوت مشاهده شده در ارقام یا ژنوتیپ­های مختلف نسبت صفات مورد بررسی در مطالعه حاضر و سایر مطالعات قبلی (4 و 12 و 13 و 19) ممکن است به دلایل ژنتیکی و یا سایر خصوصیات و عوامل موثر بر آنها بوده که باعث نشان دادن واکنش بهتر آن ارقام یا ژنوتیپ­ها در مواجه با تنش­ها می­گردد.

نتیجه گیری

نتایج این آزمایش نشان داد با افزایش سطوح تنش خشکی نسبت به سطح شاهد میزان بیان نسبی ژن TaMYB73 در چهار رقم جو مورد بررسی افزایش یافت. همچنین با افزایش سطوح تنش خشکی و همگام با افزایش میزان نسبی ژن TaMYB73، تجمع کاروتنوئید، پرولین و کربوهیدرات هم نسبت به شاهد افزایش بیشتری نشان داد در حالیکه میزان پروتئین، محتوی آب نسبی برگ و رنگدانه‌های فتوسنتزی (کلروفیل a، b و کل) نسبت به سطح شاهد کاهش چشمگیری داشت. در مجموع برای هر چهار رقم جو مورد مطالعه در شرایط تنش خشکی، افزایش نسبی بیان ژن و افزایش میزان تنظیم‌کننده‌های اسمزی وجود داشت، اما این افزایش در رقم نیمروز بالاتر بود. در مجموع با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق در بین ژنوتیپ‌های مورد بررسی میزان تغییرات تنظیم‌کننده‌های اسمزی، رنگدانه‌های فتوسنتزی (کلروفیل a، b و کل)، محتوی آب نسبی برگ و بیان نسبی ژن مورد مطالعه در رقم نیمروز و سپس اکلیل، نسبت به سایر ارقام بالاتر بود. لذا پیشنهاد می‌شود در مطالعات بعدی سایر آزمایشات تکمیلی نیز برای تأیید نتایج فوق انجام شود تا بتوان از طریق مطالعات آزمایشگاهی ارقام را از نظر تنش‌ها و به‌خصوص تنش خشکی در زمان کمتری دسته‌بندی نمود.

سپاسگزاری

نویسندگان این مقالـه از سرکار خانم مهندس حمیده خواجه (کارشناس آزمایشگاه کشت بافت و بخش مولکولی) جهت همکاری در انجام این پژوهش، کمال تشکر و قدردانی را دارند.

 

1-      امام، ی.، کریم زاده سورشجانی، ه. ا.، موری، س.، و مقصودی، ک.، 1392. واکنش بیو‌شیمیایی دو رقم گندم به تنش خشکی انتهایی و تنظیم کننده‌های اکسین و سیتوکینین، مجله فرآیند و کارکرد گیاهی،جلد 2، شماره 3، صفحات 74-65.
2-      امینی، ز.، و حداد، ز.، 1392. نقش رنگیزه های فتوسنتزی و آنزیمهای آنتی اکسیدان در مقابل تنش اکسیداتیو، پژوهش‌های سلولی و مولکولی، جلد 26، شماره 3، صفحات 265-251.
3-      برده جی، س.، عشقی زاده، ح. ر.، و زاهدی، م.، 1399. بررسی اثر تنش خشکی و کود نیتروژن بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیک شش رقم جو، مجله فرآیند و کارکرد گیاهی، جلد 9، شماره 39، صفحات 14-1.
4-      تبارکی، ح.، فهمیده، ل.، و فولادوند، ز.، 1393. مطالعه بیان ژن MYB رمز کننده عامل روﻧﻮﻳﺴﻲ ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﺗﻨﺶ ﺧﺸﻜﻲ در برخی ارقام گندم نان، مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی، جلد 6، شماره 1، صفحات 104-95.
5-      جمشیدی زیناب، ا.، حسنلو، ط.، و ناجی، ا. م.، 1394. ارزیابی تحمل به خشکی چهار رقم کلزا براساس خصوصیات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی، پژوهش­های زراعی ایران، جلد 13، شماره 3، صفحات 597-583.
6-      حسن پور لسکو کلایه، ک.، احمدی، ج.، دانشیان، ج.، و حاتمی، ص.، 1394. بررسی تغییرات میزان کلروفیل، پروتئین و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت در گندم دوروم تحت تنش خشکی، پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی، جلد 7، شماره 15،صفحات 87-76.
7-      حسینی، س. س.، چنیانی، م.، لاهوتی، م.، و گنجعلی، ع.، 1395. بررسی میزان مقاومت به تنش خشکی گیاهچه‌های دو لاین گیاه تریتیکاله (Triticosecale × Wittmack) با تأکید بر برخی آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و غیرآنزیمی، زیست‌شناسی گیاهی ایران، جلد 8، شماره 30، صفحات 42-27.
8-      دشتکی، م.، بی همتا، م. ر.، مجیدی، ا.، و عزیزی نژاد، ر، 1399. مطالعه شاخص‌های جوانه‌زنی بذر در ژنوتیپ‌های گندم نان تحت تنش خشکی شبیه سازی شده با پلی اتیلن گلیکول، تنش‌های محیطی در علوم زراعی، جلد 13، شماره 1، صفحات 210-197.
9-      رهایی، م.، نقوی، م. ر.، علیزاده، ه.، ملبوبی، م. ع.، عبدمیشانی، س.، شنک، پ.، و پینگ ژو، گ، 1389. بررسی الگوی بیان ژن‌های MYB در گندم تحت دو تنش کوتاه مدت شوری و سرما با استفاده از راهکار RT-PCR کمی، علوم گیاهان زراعی ایران، دوره 41، شماره 3، صفحات 440-434.
10-   شهریور، ز.، ابطحی، ف. ا.، و حاتمی، م. 1398.تأثیر تنظیم کننده رشد سالیسیلات بر برخی شاخص‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه دارویی نعناع فلفلی (piperita L. Mentha) در شرایط تنش خشکی، مجله پژوهش‌های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، جلد 32، شماره 4، صفحات 830-815.
11-   فارسی، م.، عبدالهی، ف.، صالحی، ا.، و قاسمی، ش. 1399.تأثیر متیل جاسمونات بر رشد و مقدار اسانس مرزنجوش (majorana L. Origanum) در شرایط تنش خشکی، مجله پژوهش‌های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، جلد 33، شماره 3، صفحات 712-698.
12-   فهمیده، ل.، دلارام پور، م. ع.، و فولادوند، ز.، 1399. مطالعه بیان ژن عامل رونویسی MYB در برخی ارقام گندم نان منطقه سیستان ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﺗﻨﺶ ﺧﺸﻜﻲ، پژوهش های ژنتیک گیاهی، جلد 7، شماره 1، صفحات 196-181.
13-   فهمیده، ل.، مزارعی، ا.، مددی، ش.، و پهلوان، پ.، 1400. مقایسه بین رنگیزه‌های فتوسنتزی، تنظیم کننده‌های اسمزی و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی ارقام نیمروز و نومار جو بومی منطقه سیستان تحت تنش خشکی، پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی، دوره 13، شماره 37، صفحات 62-51.
14-   قلی پور، س.، و عبادی، ع.، 1396. مطالعه تغییرات متابولیت‌های سازگاری و فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانت ارقام مختلف گندم تحت تنش رطوبتی، مجله فرآیند و کارکرد گیاهی، جلد6، شماره 19، صفحات 232-219.
15-   گنجی، م.، فرهمندفر، ا.، شهبازی، م.، و زهراوی، م.، 1395. بررسی خصوصیات بیوشیمیایی و عملکرد دانه ژنوتیپ‌های منتخب جو وحشی (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) در سطوح مختلف تنش خشکی، مجله فرآیند و کارکرد گیاهی، جلد 5، شماره 15، صفحات 90-75.
16-   مزارعی، ا.، موسوی نیک، س. م.، قنبری، ا.، و ف، ل.، 1398. اثر محلول‌پاشی دی‌اکسید تیتانیوم بر برخی خصوصیات فیزیولوژیکی مریم‌گلی (Salvia officinalis L) تحت تنش خشکی، تنش‌های محیطی در علوم زراعی، جلد 12، شماره 2، صفحات 553-539.
17-   مولودی، ا.، عبادی، ع.، و جهانبخش، س.، 1394. اثر مصرف نیتروژن بر روی برخی شاخص‌های تحمل تنش کم آبی در جو بهاره، مجله تولید گیاهان زراعی، جلد 8، شماره 3، صفحات 114-95.
18-   ناصری، ز.، عباسی، ف.، و محمودزاده، ه.،1390. تأثیر سطوح مختلف خشکی و جیبرلین بر تجمع پرولین و قندهای محلول و نامحلول در برگ جو خوراکی، فصلنامه پژوهش­های علوم گیاهی، جلد 6، شماره 2، صفحات 10-1.
19-   نعیمی، ط.، فهمیده، ل. و فاخری، ب. ع، 1398. بررسی اثر تنش خشکی بر بیان نسبی ژن  MYBو میزان تنظیم‌کننده‌های اسمزی پنج ژنوتیپ گندم دوروم، یافته های نوین در علوم زیستی، جلد 6، شماره 2، صفحات 228-217.
20-   هاشمی، س. ا.، امام، ی.، و پیرسته‌انوشه، ه.، 1393. اثر زمان و نحوه کاربرد سالیسیلیک‌اسید بر روند رشد، عملکرد و اجزای عملکرد جو در شرایط تنش شوری، مجله علمی فیزیولوژی گیاهان زراعی، جلد 6، شماره 24، صفحات 18-5.
 
21-   Abe, H., Urao, T., Ito, T., Seki, M., Shinozaki, K., and YamaguchiShinozaki, K., 2003. Arabidopsis AtMYC2 (bHLH) and AtMYB2 (MYB) function as transcriptional activators in abscisic acid signaling, The Plant Cell, 15, PP: 63–78
22-   Agarwal M, Hao Y, Kapoor A, Dong CH, Fujii H, Zheng X., and Zhu JK., 2006. A R2R3 type MYB transcription factor is involved in the cold regulation of CBF genes and in acquired freezing tolerance, Journal of Biological Chemistry, 281, PP: 37636–37645
23-   Alexander, R. D., Wendelboe-Nelson, C., and Morris, P. C., 2019. The barley transcription factor HvMYB1 is a positive regulator of drought tolerance, Plant Physiology and Biochemistry, 142, PP: 246-253.‏
24-   Bandurska, H., and Stroinski, A., 2003. ABA and proline accumulation in leaves and roots of wild (Hordeum spontaneum) and cultivated (Hordeum vulgare ‘Maresi’) barley genotypes under water deficit conditions, Acta Physiologiae Plantarum, 25, PP: 55-61.
25-   Beers, G.R. and Sizer, I.V. 1952. A spectrophotometric method for measuring the break down of hydrogen peroxide by catalase. Journal of Biological Chemistry 195, PP: 133-140.
26-   Bohenert, H. J. and Shen, B. 1999. Transformation and compatible solutes. Scientia Horticulturae 78: 237-260.
27-   Bradford, M.M., 1976. Analytical Biochemistry. 72: 248–254.
28-   Budak, H., Kantar, M., and Yucebilgili Kurtoglu, K., 2013. Drought tolerance in modernand wild wheat, The Scientific World Journal, 16, PP: 15897-15910
29-   Cai, H., Tian, S., Dong, H., and Guo, C., 2015. Pleiotropic effects of TaMYB3R1 on plant development and response to osmotic stress in transgenic Arabidopsis, Gene, 558, PP: 227-234.
30-   Chaves, M. M., Zarrouk, O., Francisco, R., Costa, J. M., and Lopes, C.M., 2010. Grapevine under deficit irrigation: hints from physiological and molecular data, Annals of Botany, 105(5), PP: 661-676.
31-   Dai, X., Xu, Y., Ma, Q., Xu, W., Wang, T., Xue, Y., and Chong, K., 2007. Overexpression of an R1R2R3MYB gene, OsMYB3R-2, increases tolerance to freezing,  drought, and salt stress in ransgenic Arabidopsis, Journal of Plant Physiology, 143, PP: 17391751.
32-   Dubos, C., Stracke, R., Grotewold, E., Weisshaar. B., Martin, C., and Lepiniec, L., 2010. MYB transcription factors in Arabidopsis, Trends in Plant Science, 15, PP: 573–581.
33-   Eppel, A., Keren, N., Salomon, E., Volis, S., and Rachmilevitch, S., (2013) The response of Hordeum spontaneum desert ecotype to drought and excessive light intensity is characterized by induction of O2 dependent photochemical activity and anthocyanin accumulation. Plant Science, 201–202, PP: 74–80.
34-   Filella, I., Llusia, J., Pin, J.O. and Pen, J.U., 1998. Leaf gas exchange and fluorescence of Phillyrea latifolia, Pistacia lentiscus and Quercus ilex saplings in severe drought and high temperature conditions. Environmental and Experimental Botany. 39: 213–220.
35-   Fujita, T., Maggio, A., Rios, M.G., Stauffacher, C., Bressan, R.A., and Csonka, L.N., 2003. Identification of regions of the tomato – glutamyl kinase that are involved in allosteric regulation by proline, Journal of Biological Chemistry, 278, PP: 14203-14210.
36-   Ghorbanli, M., Gafarabad, M., Amirkian, T., and Allahverdi, M.B., (2013). Investigation of proline, total protein, chlorophyll, ascorbate and dehydroascorbate changes under drought stress in Akria and Mobil tomato cultivars. Iranian Journal of Plant Physiology, 3(2), PP: 651-658.
37-   Guha, A., Sengupta, D., Rasineni, G. K. and Reddy, A. R. 2012. Non-enzymatic antioxidant defence in drought-stressed mulberry (Morus indica L.) genotypes. Trees, 26, PP: 903-918.
38-   He, Q., Jones, D. C., Li, W., Xie, F., Ma, J., Sun, R., Wang, Q., Zhu, S., B., and Zhang, B., 2016. Genome-Wide Identification of R2R3-MYB Genes and Expression Analyses During Abiotic Stress in Gossypium raimondii, Scientific reports, 6, PP: 22980-22991.
39-   He, Y., Li, W., Lv, J., Jia, Y., Wang, M., and Xia, G., 2012. Ectopic expression of a wheat MYB transcription factor gene, TaMYB73, improves salinity stress tolerance in Arabidopsis thaliana, Journal of Experimental Botany, 63(3), PP: 1511-1522.‏
40-   Himi, E., Nisar, A., and Noda, K. 2005. Colour genes (R and Rc) for grain and coleoptile upregulate flavonoid biosynthesis genes in wheat, Genome, 48, PP: 747–754.
41-   Ilektra, S., and Michael, M., (2012). Interaction of proline, sugars and anthocyanins during photosynthetic acclimation of Arabidopsis thaliana to drought stress. Plant Physiology, 169, PP: 577-585.
42-   Irigoyen, J.J., Emerrich, D.W., and Sanchez-Diaz, M., 1992. Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa plant, Plant Physiology, 84, PP: 55-60.
43-   Jung, C., Seo, JS., Han, SW., Koo, YJ., Kim, CH., Song, SI., Nahm, BH., Choi, YD., and Cheong, J J., 2008. Over-expression of AtMYB44 enhances stomatal closure to confer abiotic stress tolerance in transgenic Arabidopsis, Plant Physiology, 146, PP: 623–635
44-   Kariola, T., Brader, G., Li, J., and Palva, E. T., 2005. A damage control enzyme, effects the balance between defense pathway in plant, The Plant Cell, 17, PP: 282-294
45-   Khan, H.U.‚ Link, W., Hocking, T., and Stoddard, F., (2007). Evaluation of physiological biomembranes. Methods in Enzymology, 148, PP: 350-382.
46-   Leonardis, A. M. D., Marone, D., Mazzucotelli, E., Neffar, F., Rizza, F., Fonzo, N. D., Cattivelli, L., and Mastrangelo, A. M., 2007. Durum wheat genes up-regulated in the early phases of cold stress are modulated by drought in a developmental and genotype dependent manner, Plant Science, 172, PP: 1005–1016.
47-   Livak, K. J., and Schmittgen, T. D., (2001). Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2− ΔΔCT method. methods, 25(4), PP: 402-408.‏
48-   Ma, Q., Dai, X., Xu, Y., and et al., 2009. Enhanced tolerance to chilling stress in OsMYB3R-2 transgenic rice is mediated by alteration in cell cycle and ectopic expression of stress genes, Plant Physiology, 150, PP: 244–256
49-   Maruyama, K., Sakuma, Y., Kasuga, M., Ito, Y., Seki, M., Goda, H., Shimada, Y., Yoshida, S., Shinozaki, K., and Yamaguchi-Shinozaki, K., 2004. Identification of cold-inducible downstream genes of the Arabidopsis DREB1A/CBF3 transcriptional factor using two microarray systems, Plant Journal, 38(6), PP: 982–93.
50-   Olsen, AN., Ernst, HA., Leggio, L. L., and Skriver, K., 2005. NAC transcription factors: structurally distinct, functionally diverse, Trends Plant Science, 10, PP: 79–87.
51-   Pardo, A., Amato, M., and Chiarandà, F. Q., 2000. Relationships between soil structure, root distribution and water uptake of chickpea (Cicer arietinum L.), European Journal of Agronomy, 13(1), PP: 39-45.
52-   Pask, A. J. D., Pietragalla, J., Mullan, D. M., and Reynolds, (eds.), M.P., (2012) Physiological Breeding  II: A Field Guide to Wheat Phenotyping. International Maize and Wheat Improvement Center  (CIMMYT), pp: 133.
53-   Paz-Ares, J., Ghosal, D., Wienand, U., Peterson, PA., and Saedler, H., 1987. The regulatory c1 locus of Zea mays encodes a protein with homology to myb proto-oncogene products and with structural similarities to transcriptional activators, The EMBO Journal, 6 (12), PP: 3553–3558
54-   Prochazka, S., Machaackova, I., Kreekule, J. and Sebanek, J., 1998. Plant physiology Academia Praha.484 Pp
55-   Qaraghanipur, N., Shiran, B., Khodambashie, M., and Molaie, A.R., 2014.Study of Proline accumulation and gene expression of P5CS in leaves and flower buds of common bean cultivars under drought stress, Agricultural Biotechnology Journal, 4(4), PP: 129-142.
56-   Rahaie, M., Xue, GP., Naghavi, MR., Alizadeh, H., and Schenk, PM., 2010. A MYB gene from wheat (Triticum aestivum L.) is up-regulated during salt and drought stresses and differentially regulated between salttolerant and sensitive genotypes, Plant Cell Report, 29, PP: 835–844.
57-   Rajinder, S.D., (1987). Glutathione status and protein synthesis during drought and subsequent dehydration in Torula rulis. Plant Physiology, 83, pp: 816-819.
58-   Ramanjulum, S., Sreenivasulu, N., and Sudhaker, C., 1998. Effect of water stress on Photosynthesis in two mulberry genotypes with different drought tolerance, Photosynthetica, 35(2), PP: 279-283
59-   Razmjoo, K., Heidarizadeh, P., and Sabzalian, M.R., 2008. Effect of salinity and drought stresses on growth parameter and essential oil content of Matricaria chamomile, Journal of Agriculture and Biology, 10, PP: 451-454
60-   Reddy, A. R., Chaitanya, K. V., and Vivekanandan, M., (2004). Drought-induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology, 161(11), PP: 1189-1202.
61-   Riechmann, J., Heard, J., Martin, G., Reuber, L., Jiang, C., Keddie, J., Adam, L., Pineda, O., Ratcliffe, OJ., Samaha, RR., Creelman, R., Pilgrim, M., Broun, P., Zhang, JZ., Ghandehari, D., Sherman, BK., and Yu, G., 2000. Arabidopsis transcription factors: genome-wide comparative analysis among eukaryotes, Science, 290, PP: 2105–2110.
62-   Roy, S. 2016. Function of MYB domain transcription factors in abiotic stress and epigenetic control of stress response in plant genome, Plant signaling and behavior, 11(1), PP: e1117723.‏
63-   Sanchez-Blanco, J., Fernandez, T., Morales, A., Morte, A., and Alarcon, J., 2006. Variation in water stress, gas exchange, and growth in Rosmarinus officinalis plants infected with Glamus deserticola under drought conditions, Journal of Plant Physiology, 161, PP: 675-682
64-   Seki, M., Narusaka, M., Ishida, J., Nanjo, T., Fujita, M., Oono, Y., Kamiya, A., Nakajima, M., Enju, A., Sakurai, T., Satou, M., Akiyama, K., Taji, T., Yamaguchi-Shinozaki, K., Carninci, P., Kawai, J., Hayashizaki, Y., and shinozaki, K., 2002. Monitoring the expression proles of 7000 Arabidopsis genes under drought, cold and high-salinity stresses using a full-length cDNA microarray, The Plant Journa, 31, PP: 279-292.
65-   Seo, P. J., Xiang, F., Qiao, M., Park, JY., Lee, YN., Kim, SG., Lee, YH., Park, WJ., and Park, CM., 2009. The MYB96 transcription factor mediates abscisic acid signaling during drought stress response in Arabidopsis, Plant Physiology, 151, PP: 275–289.
66-   Soleimani, Z., H. Ramshini, S. M. M. Mortazaviyan and B. Foghi. 2015. Screening of Bread Wheat Genotypes for Stem Reserves Remobilization, Relative Water Content and Osmotic Adjustment under Drought Stress. Journal of Crop Ecophysiology, 9(1): 79-92.
67-   Thipyapong, P., Melkonian, J., Wolfe, D.W., Steffens, J.C., 2004. Suppression of polyphenol oxidases increases stress tolerance in tomato. Plant Science. 167(4): 693-703.
68-   Umezawa, T., Miki, F., Yasunari, F., Kazuko, Y. and Kazuo, Sh. 2006. Engineering drought tolerance in plants: discovering and tailoring genes to unlock the future, Current Opinion in Biotechnology, 17, PP: 113-122.
69-   Venkateswarlu, B. and K. Ramesh. 1993. Cell membrane stability and biochemical response of cultured cells of groundnut under polyethylene glycol-induced water stress. Plant Science. 90: 179-185.
70-   Wise, R. R. and W. Naylor. 1998. Chilling enhanced photo-oxidation, the peoxidative destruction of lipids during chilling injury to photosynthesis and ultrasracture. Plant physiology, 83: 278-282.
71-   Wright, G.C., Nageswara, R.C. and Farquhar, G. D. (1994) Water use efficiency and carbon isotop discrimination in peanut under water deficit conditions. Crop Science, 34, 92-97
72-   Yamaguchi-Shinozaki, K., and Shinozaki, K., 2005. Organization of cis-acting regulatory elements in osmotic- and cold-stress responsive promoters, Trends in Plant Science, 10, PP: 88-94.
73-   Zhang, J., Yao, Y., John, G. S., and David, C. F., 2010. Influence of soil drought stress on photosynthesis, carbohydrates and the nitrogen and phosphorus absorb in different section of leaves and stem of Fuji/M.9 EML, a young apple seedling, African Journal of Biotechnology, 9, PP: 5320-532
74-   Zhang, L., Liu, G., Zhao, G., Xia, C., Jia, J., Liu, X., and Kong, X., 2014. Characterization of a wheat R2R3-MYB transcription factor gene, TaMYB19, involved in enhanced abiotic stresses in Arabidopsis, Plant and Cell Physiology, 55, PP: 1802-1812.
 
Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 37, Issue 4
Winter 2025
Pages 469-485

  • Receive Date 01 February 2022
  • Revise Date 24 April 2022
  • Accept Date 07 May 2022