تنظیم بیان ژن سوکروز-فسفات فسفاتاز در گندم نان و گونه های اجدادی آن تحت تنش شوری

سوکروز یا ساکارز محصول اصلی فتوسنتز در گیاهان می‏باشد که نقش‏های مهمی در رشد، نمو، ذخیره انرژی، انتقال سیگنال و سازگاری با تنش های محیطی دارد. ژن سوکروز فسفات فسفاتاز (SPP)، آخرین مرحله در مسیر بیوسنتز سوکروز که یک واکنش غیر برگشت پذیر است را کاتالیز می کند. در این پژوهش ژن های اورتولوگ SPP در گندم نان و گونه های اجدادی آن شناسایی و انتخاب شد و تغییرات میزان بیان آنها در پاسخ به تنش شوری مورد ارزیابی قرار گرفت.

بذور گندم نان (Triticum aestivum CV. Rooshan) ، گندم دوروم (Triticum turgidum CV. Hana) و آجیلوپس (Aegilops tauschii) از موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه شد. استخراج RNA از بافت های ریشه و برگ گیاهان کنترل و تحت تیمار (NaCl 200 mM) انجام شد و تغییرات بیان با روش qRT-PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور مطالعه رخدادهای تکاملی و شناسایی روابط فیلوژنی بین اورتولوگ ها و پارالوگ های ژن SPP، درخت ژنی رسم شد. با استفاده از ابزار آنلاین psRNATarget امکان تنظیم پس از رونویسی با واسطه miRNA ها نیز مورد ارزیابی قرار گرفت.

نتایج آنالیز فیلوژنی نشان داد که بر روی کروموزوم های 1 و 5 گندم نان، گندم دوروم و آجیلوپس به ترتیب 6، 4 و 2 ژن پارالوگ SPP تکامل یافته است. هم چنین مشخص شد که 16 miRNA متفاوت می توانند برخی از رونوشت ژن های SPP را در گندم نان و آجیلوپس، به عنوان ژن هدف شناسایی نمایند. نتایج تغییرات بیان ژن نیز نشان داد که در بافت ریشه و برگ گندم نان در پاسخ به تنش شوری بیان ژن SPP افزایش یافت اما در گندم دوروم کاهش بیان ژن SPP مشاهده شد. واکنش گیاه آجیلوپس به تنش شوری متفاوت بود به طوری که در بافت برگ کاهش بیان ولی در بافت ریشه افزایش بیان ژن SPP مشاهده شد.

تنظیم پس از رونویسی با واسطه miRNA ها می تواند نقش مهمی در تنظیم متابولیسم پیچیده سوکروز و بطور ویژه تنظیم بیان ژن SPP داشته باشد. نتایج بیان ژن نشان داد که گیاه گندم نان تحت شرایط تنش شوری تولید سوکروز را افزایش داد در حالی که در گندم دوروم که حساسیت بیشتری به تنش شوری دارد تحت شرایط تنش شوری تولید سوکروز مختل و یا کاهش یافت که این کاهش تولید سوکروز در کنار سایر اثرات مخرب تنش شوری در کاهش عملکرد نقش خواهد شد.