|
بررسی الگوی بیان ژن P5CS1 در القای حافظه رونویسی تنش خشکی در Arabidopsis thaliana
|
هومن رضائی نیک ، علیرضا رامندی ، سید حسن مرعشی ، علیرضا سیفی*  |
| گروه بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران ، arseifi@um.ac.ir |
|
|
چکیده: (606 مشاهده) |
گیاهان در محیط طبیعی خود به طور مکرر با دورههای کمبود آب مواجه میشوند. برخی گیاهان پس از مواجهه مجدد با تنش مشابه، پاسخ تشدیدشدهای از خود نشان میدهند که «حافظه تنش» نامیده میشود. در این پژوهش، نقش حافظه رونویسی ژن P5CS1 (آنزیم کلیدی در مسیر بیوسنتز پرولین Pyrroline-5-carboxylate synthetase 1) در پاسخ به تنشهای مکرر کمآبی در آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana) بررسی شد. لاین تراریخته حامل ژن گزارشگر GUS تحت کنترل پروموتر P5CS1 در معرض دو سیکل تنش کمآبی (۴ ساعت) و آبیاری مجدد (۴ ساعت) قرار گرفت. رنگآمیزی هیستوشیمیایی GUS بیان اندک این ژن در اولین تنش کمآبی (S1)، بیان قابل توجه در اولین آبیاری مجدد (R1) و بیان تشدیدشده در تنش کمآبی دوم (S2) و آبیاری مجدد دوم (R2) را نشان داد. میزان پرولین در هر سیکل افزایش یافت؛ این افزایش به طور معنادار در اندام هوایی پس از S2؛ و در ریشهها پس از R2؛ نسبت به شاهد مشاهده شد. این نتایج نشان میدهد P5CS1 ژنی مربوط به حافظه تنش کمآبی است و بیان آن همراه با انباشت پرولین در مواجهه مکرر با تنش کمآبی تقویت میشود. |
|
| واژههای کلیدی: P5CS1، پرولین، تنش کم آبی، حافظه تنش، حافظه رونویسی |
|
|
متن کامل [PDF 648 kb]
(73 دریافت)
|
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
مهندسی ژنتیک گیاهی دریافت: 1405/2/28 | پذیرش: 1405/4/1 | انتشار: 1405/4/1
|
|
|
|
|
|
|
| فهرست منابع |
1. Anwar, A., Wang, K., Wang, J., Shi, L., Du, L., & Ye, X. J. P. c. r. (2021). Expression of Arabidopsis Ornithine Aminotransferase (AtOAT) encoded gene enhances multiple abiotic stress tolerances in wheat. Plant Cell Reports, 40(7), 1155-1170.
s00299-021-02699-0 [ DOI:10.1007/] [ PMID] 2. Avramova, Z.(2015). Transcriptional 'memory'of a stress: transient chromatin and memory (epigenetic) marks at stress‐response genes. The Plant Journal, 83(1), 149-159. [ DOI:10.1111/tpj.12832] [ PMID] 3. Bates, L. S., Waldren, R. a., Teare, I., & soil. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and soil, 39, 205-207. [ DOI:10.1007/BF00018060] 4. Chaudhry, S., & Sidhu, G. P. S. (2022). Climate change regulated abiotic stress mechanisms in plants: A comprehensive review. Plant Cell Reports, 41(1), 1-31. [ DOI:10.1007/s00299-021-02759-5] [ PMID] 5. Ding, Y., Fromm, M., & Avramova, Z. J. N. c. (2012). Multiple exposures to drought'train'transcriptional responses in Arabidopsis. Nature communications, 3(1), 740. [ DOI:10.1038/ncomms1732] [ PMID] 6. Ding, Y., Liu, N., Virlouvet, L., Riethoven, J.-J., Fromm, M., & Avramova, Z. (2013). Four distinct types of dehydration stress memory genes in Arabidopsis thaliana. BMC plant biology, 13, 1-11. [ DOI:10.1186/1471-2229-13-229] [ PMID] 7. Eckardt, N. A., Cutler, S., Juenger, T. E., Marshall-Colon, A., Udvardi, M., & Verslues, P. E. J. T. P. C. (2023). Focus on climate change and plant abiotic stress biology. Oxford University Press. [ DOI:10.1093/plcell/koac329] [ PMID] [ PMCID] 8. Farooq, M., Hussain, M., Wahid, A., & Siddique, K. (2012). Drought stress in plants: an overview. Plant responses to drought stress: From morphological to molecular features. [ DOI:10.1007/978-3-642-32653-0_1] [ PMID] 9. Feng, X. J., Li, J. R., Qi, S. L., Lin, Q. F., Jin, J. B., & Hua, X. J. (2016). Light affects salt stress-induced transcriptional memory of P5CS1 in Arabidopsis. Proceedings of the National Academy of Sciences,E8335-E8343. [ DOI:10.1073/pnas.1610670114] [ PMID] [ PMCID] 10. Friedrich, T., Oberkofler, V., Trindade, I., Altmann, S., Brzezinka, K., Lämke, J., . . . Skirycz, A. (2021). Heteromeric HSFA2/HSFA3 complexes drive transcriptional memory after heat stress in Arabidopsis. Nature communications, 12(1), 3426. [ DOI:10.1038/s41467-021-23786-6] [ PMID] [ PMCID] 11. Funck, D., Baumgarten, L., Stift, M., Von Wirén, N., & Schönemann, L. (2020). Differential contribution of P5CS isoforms to stress tolerance in Arabidopsis. Frontiers in plant science, 11, 565134. [ DOI:10.3389/fpls.2020.565134] [ PMID] [ PMCID] 12. Funck, D., Eckard, S., & Müller, G. (2010). Non-redundant functions of two proline dehydrogenase isoforms in Arabidopsis. BMC plant biology, 10, 1-13. [ DOI:10.1186/1471-2229-10-70] [ PMID] [ PMCID] 13. Ilyas, M., Nisar, M., Khan, N., Hazrat, A., Khan, A. H., Hayat, K., . . . Ullah, A. (2021). Drought tolerance strategies in plants: a mechanistic approach. Journal of Plant Growth Regulation, 40, 926-944. [ DOI:10.1007/s00344-020-10174-5] 14. Jefferson, R. A., Kavanagh, T. A., & Bevan, M. W. J. T. E. j. (1987). GUS fusions: beta‐glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker in higher plants. 6(13), 3901-3907. [ DOI:10.1002/j.1460-2075.1987.tb02730.x] [ PMID] 15. Kappel, C., Friedrich, T., Oberkofler, V., Jiang, L., Crawford, T., Lenhard, M., & Bäurle, I. (2023) Genomic and epigenomic determinants of heat stress-induced transcriptional memory in Arabidopsis. Genome Biology, 24(1), 129. [ DOI:10.1186/s13059-023-02970-5] [ PMID] [ PMCID] 16. Koenigshofer, H., & Loeppert, H.-G. (2019). The up-regulation of proline synthesis in the meristematic tissues of wheat seedlings upon short-term exposure to osmotic stress. Journal of plant physiology, 237, 21-29. [ DOI:10.1016/j.jplph.2019.03.010] [ PMID] 17. Liu, N., Fromm, M., & Avramova, Z. (2014). H3K27me3 and H3K4me3 chromatin environment at super-induced dehydration stress memory genes of Arabidopsis thaliana. Molecular plant, 7(3), 502-513. [ DOI:10.1038/s41467-021-23786-6] [ PMID] [ PMCID] 18. Mattioli, R., Falasca, G., Sabatini, S., Altamura, M. M., Costantino, P., & Trovato, M. (2009). The proline biosynthetic genes P5CS1 and P5CS2 play overlapping roles in Arabidopsis flower transition but not in embryo development. Physiologia Plantarum, 137(1), 72-85. [ DOI:10.1111/j.1399-3054.2009.01261.x] [ PMID] 19. Ramandi, A., Nourashrafeddin, S. M., Marashi, S. H., & Seifi, A. (2023). Microbiome contributes to phenotypic plasticity in saffron crocus. World Journal of Microbiology, 39(1), 9. [ DOI:10.1007/s11274-022-03450-x] [ PMID] 20. Sharma, S., Villamor, J. G., & Verslues, P. E. (2011). Essential role of tissue-specific proline synthesis and catabolism in growth and redox balance at low water potential. Plant physiology, 157(1), 292-304. [ DOI:10.1104/pp.111.183210] [ PMID] [ PMCID] 21. Takahashi, F., Kuromori, T., Urano, K., Yamaguchi-Shinozaki, K., & Shinozaki, K. (2020). Drought stress responses and resistance in plants: From cellular responses to long-distance intercellular communication. Frontiers in plant science, 11, 556972. [ DOI:10.3389/fpls.2020.556972] [ PMID] 22. Umezawa, T., Fujita, M., Fujita, Y., Yamaguchi-Shinozaki, K., & Shinozaki, K.(2006) Engineering drought tolerance in plants: discovering and tailoring genes to unlock the future. Current opinion in biotechnology, 17(2), 113-122. [ DOI:10.1016/j.copbio.2006.02.002] [ PMID] 23. Virlouvet, L., Ding, Y., Fujii, H., Avramova, Z., & Fromm, M. (2014). ABA signaling is necessary but not sufficient for RD 29 B transcriptional memory during successive dehydration stresses in A rabidopsis thaliana. The Plant Journal, 79(1), 150-161. [ DOI:10.1111/tpj.12548] [ PMID] 24. Yoshiba, Y., Nanjo, T., Miura, S., Yamaguchi-Shinozaki, K., & Shinozaki, K. (1999). Stress-responsive and developmental regulation of Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase 1 (P5CS1) gene expression in Arabidopsis thaliana. Biochemical Biophysical Research Communications, 261(3), 766-772. [ DOI:10.1006/bbrc.1999.1112] [ PMID] 25. Zhang, X., Henriques, R., Lin, S.-S., Niu, Q.-W., & Chua, N.-H. (2006) Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana using the floral dip method. Nature protocols, 1(2), 641-646. [ DOI:10.1038/nprot.2006.97] [ PMID]
|
|
| ارسال نظر درباره این مقاله |
|
|
|
|
Rezaie-Nik H, Ramandi A, Marashi S H, Seifi A. Analysis of P5CS1 Gene Expression Pattern in the Induction of Drought Stress Transcriptional Memory in
Arabidopsis thaliana. gebsj 2026; 14 (2) :248-256 URL: http://gebsj.ir/article-1-545-fa.html
رضائی نیک هومن، رامندی علیرضا، مرعشی سید حسن، سیفی علیرضا. بررسی الگوی بیان ژن P5CS1 در القای حافظه رونویسی تنش خشکی در Arabidopsis thaliana. مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی. 1404; 14 (2) :248-256 URL: http://gebsj.ir/article-1-545-fa.html
|