بیان آنزیم سوپراکسیددیسموتاز در ریشه و اندام هوایی گیاهچه تریتیکاله در شرایط تنش خشکی

مقدمه:

 تریتیکاله (X. Triticosecale Wittmack) به وسیله دو برابر شدن تعداد کروموزوم های هیبرید (F1) بین گندم (Triticum spp.) به عنوان والد مادری و چاودار (Secale spp.) به عنوان والد پدری ایجاد شده است. با توجه به جد پدری تریتیکاله، انتظار می رود که این گیاه نسبت به گندم مقاومت بیشتری به تنش های محیطی داشته باشد. یکی از عوامل اصلی خسارت به گیاهان در شرایط تنش خشکی تجمع گونه های فعال اکسیژن است. گیاهان دارای سیستم های آنزیمی و غیر آنزیمی برای جلوگیری از خسارت رادیکال های آزاد اکسیژن و به دنبال آن سازگاری با تنش خشکی هستند. تغییر در مقدار بیان آنزیم های آنتی اکسیدان و غلظت این آنزیم ها و همچنین افزایش فعالیت آن ها از جمله تغییرات بسیار مهمی است که در سلول بر اثر تنش خشکی و سایر تنش های غیر زیستی ایجاد می گردد. با توجه به نقش آنزیم سوپراکسیددیسموتاز در تنظیم مقدار رادیکال آزاد اکسیژن در سلول، مطالعه پیش رو با هدف بررسی میزان بیان ژن مربوط به آنزیم سوپراکسیددیسموتاز با کوآنزیم مس/روی تحت شرایط تنش خشکی بود.

دو ژنوتیپ حساس و متحمل به خشکی تریتیکاله پس از استقرار تحت تنش خشکی قرار گرفته و از اندام های هوایی و ریشه آنها در بازه زمانی 0، 12، 36 و 72 ساعت بعد از اعمال تنش خشکی نمونه برداری گردید. با توجه به اینکه نمونه برداری به صورت تخریبی بود، برای هر زمان سه تکرار جداگانه در نظر گرفته شد. همچنین نمونه برداری از اندام هوایی گیاه پیشتر از نمونه برداری از ریشه انجام شد. تیمار خشکی به صورت وزنی بر اساس ظرفیت مزرعه خاک گلدان ها و با توزین روزانه گلدان‍ها اعمال گردید. این آزمایش به صورت فاکتوریل و با طرح پایه کاملا تصادفی در گلخانه انجام گرفت. میزان بیان ژن سوپراکسیددیسموتاز با کوآنزیم مس/روی در نمونه ها با استفاده از روش PCR کمی اندازه گیری گردید.

نتایج نشان داد که بیان ژن Cu/Zn-SOD در شرایط تنش تحت تاثیر قرار گرفته و تغییر می کند. به طور کلی با افزایش میزان تنش و زمان تنش مقدار بیان آنی ژن افزایش پیدا کرد. میزان تغییرات بیان این ژن در اندام هوایی نسبت به ریشه بیش تر بود و اندام هوایی سریع تر به تنش خشکی پاسخ داد. همچنین بین دو ژنوتیپ حساس و متحمل مورد استفاده در این آزمایش، میزان بیان ژن Cu/Zn-SOD هم در ریشه و هم در اندام هوایی در ژنوتیپ متحمل بالاتر از ژنوتیپ حساس تریتیکاله بود.

با توجه به تغییرات بیان و مقدار در دو ژنوتیپ حساس و محتمل تریتیکاله مشخص شد که آنزیم سوپراکسیددیسموتاز یک آنزیم اساسی برای پاسخ به تنش خشکی و همچنین ایجاد تحمل در گیاه تریتیکاله است. همچنین با توجه به تغییرات بیان ژن مربوط به آیزوزایم Cu/Zn-SOD در تریتیکاله، مشخص گردید که احتمالا این آیزوزایم یکی از آیزوزایم های فعال آنزیم سوپراکسیددیسموتاز است که در شرایط تنش خشکی بیان آن افزایش یافته است