Genetic Engineering and Biosafety Journal

fa واکنش فیزیولوژیک و بیان ژن های دخیل در تحمل به خشکی در ارقام متحمل و حساس گندم نان Physiological response and expression of genes involved in drought tolerance in tolerant and susceptible bread wheat cultivars مهندسی ژنتیک گیاهی Plant پژوهشي Research تنش خشکی یکی از مهمترین تنشهای غیر زیستی است که رشد و نمو گیاه را تنظیم کرده و تولید گیاه را محدود میکند. گیاهان از طریق تغییر متابولیسم سلولیشان و مکانیسمهای دفاعی مختلف میتوانند به تنش رطوبتی واکنش نشان داده و سازگار شوند. دستورزی سطوح سیستم دفاعی آنتی اکسیداتیو و تجمع اسمولیتهای سازگار ممکن است عملکرد را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، هدف از این مطالعه، پیدا کردن رابطه بین بیان ژنهای آنزیمهای آنتیآکسیدانت و پرولین به عنوان تنظیمکننده اسمزی در ارقام گندم تحت تنش بود. بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل دو رقم گندم ایرانی (رقم پیشتاز، رقم نیکنژاد)، سه سطح تنش خشکی بودند. تنش خشکی منجر به کاهش کلروفیل a، کلروفیل b، کل و عملکرد در هر دو رقم شد که کاهش در رقم متحمل نیکنژاد کمتر بود. تنش خشکی منجر به افزایش محتوای پرولین و فعالیت آنزیمهای CAT، APX و SOD شد. تحمل نسبی رقم متحمل نیکنژاد به تنش خشکی را میتوان به افزایش محتوای کلروفیل و پرولین بیشتر که بهطور نزدیکی به سیستم دفاعی اکسیداتیو (شامل آنزیمهای CAT، APX و SOD) ارتباط دارند، نسبت داد. همچنین آنالیز بیان ژن نشان داد که سطوح بیان ژنهای CAT، APX ، ‌SOD و P5C5 در تنش خشکی افزایش یافت. رقم نیکنژاد ظرفیت آنتیاکسیدانتی بالا و القاء بیان ژن‌های مرتبط با تنش بهتری تحت تنش خشکی داشت. بنابراین، این رقم کارایی بهتری در مقایسه با پیشتاز در شرایط تنش دارد. به نظر میرسد در بین ژنهای مورد بررسی، ژنهای SOD و P5C5  نقش مهمی در واکنش به شرایط تنش خشکی داشتند.  Water stress is one of the most important environmental factors that regulate plant growth and development, and limit production. Plants can respond and adapt to water stress by altering their cellular metabolism and invoking various defense mechanism. Manipulating the levels of antioxidative defense system may affect yield. Therefore, the aim of this study was to find out the relationship between gene expression of antioxidant enzymes and proline as an osmotic regulator in wheat cultivars under drought stress. For this purpose, a factorial experiment based on randomized complete block design was carried out with three replications. Treatments were two Iranian wheat cultivars (Pishtaz and Niknejad) and three levels of drought stress. Drought stress resulted in a reduction of Chl a, Chl b, total Chl and yield in both cultivars. This reduction was lower in tolerant cultivar Niknejad. Drought stress led to an enhancement in proline content, the activity of CAT (Catalase), APX (Ascorbate Peroxidase) and SOD (Superoxide Dismutase) enzymes. The tolerance of Niknejad cultivar under drought stress is associated with high chlorophyll (Chlorophyll), proline contents which is closely related to its enzymatic antioxidants activity (including CAT, APX and SOD). Gene expression analysis also showed that expression levels of CAT, APX, SOD and P5C5 genes increased under drought stress. Niknejad cultivar had a better antioxidant capacity and had a higher induction of stress-related genes under drought stress. Therefore, this cultivar performs better than the Pishtaz under stress conditions. Among the genes studied, it seems that SOD and P5C5 genes played important roles in response to drought stress conditions. عملکرد, آنتی‌اکسیدانت‌ها, پرولین, بیان ژن, تنش خشکی, گندم. Yield, Antioxidants, Proline, Gene Expression, Drought stress, Wheat. 200 216 http://gebsj.ir/browse.php?a_code=A-10-354-1&slc_lang=fa&sid=1 Foad Fatehi فواد فاتحی fatehi.foad@gmail.com 10031947532846003090 10031947532846003090 Yes Department of Agriculture, Payame Noor University (PNU), Tehran, Iran گروه کشاورزی، دانشگاه پیام نور تهران، ایران Hamid Mohammadi حمید محمدی hmohammadi@azaruni.ac.ir 10031947532846003091 10031947532846003091 No Faculty of Agriculture, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz دانشگاه شهید مدنی آذربایجان