Genetic Engineering and Biosafety Journal

fa بررسی الگوی بیان ژن P5CS1 در القای حافظه رونویسی تنش خشکی در Arabidopsis thaliana Analysis of P5CS1 Gene Expression Pattern in the Induction of Drought Stress Transcriptional Memory in Arabidopsis thaliana مهندسی ژنتیک گیاهی Plant پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">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.</div> <div style="text-align: justify;">Plants frequently encounter repeated episodes of water deficit in their natural environment. Some plants can acquire an enhanced stress response upon re-exposure to the same stress, a phenomenon termed “stress memory”. This study investigates whether Pyrroline-5-carboxylate synthetase 1 (P5CS1), a key gene in proline biosynthesis, exhibits transcriptional memory in response to repeated dehydration stress in Arabidopsis thaliana. A transgenic line expressing the β-glucuronidase (GUS) reporter gene under the control of the P5CS1 promoter was subjected to two cycles of dehydration (4 h) and rehydration (4 h). Histochemical GUS staining revealed minimal expression after the first dehydration (S1), but strong expression after the first rehydration (R1) and significantly enhanced expression after the second dehydration (S2) and rehydration (R2). The proline content increased in each cycle; this increase was observed in the shoot after S2 and in the roots after R2 compared to the control. These results demonstrate that P5CS1 is a dehydration stress memory gene, with both its expression and proline accumulation being potentiated upon repeated exposure to water deficit. This work provides a functional link between proline metabolism and transcriptional memory in plant adaptation to recurring dehydration.  </div> P5CS1, پرولین, تنش کم آبی, حافظه تنش, حافظه رونویسی P5CS1, proline, dehydration stress, stress memory, transcriptional memory 248 256 http://gebsj.ir/browse.php?a_code=A-10-558-1&slc_lang=fa&sid=1 Hooman Rezaie-Nik هومن رضائی نیک hmrnik@gmail.com 10031947532846006336 0009000178581410 No Department of Biotechnology and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران Alireza Ramandi علیرضا رامندی alirezaramandi@gmail.com 10031947532846006337 0000000184217124 No Department of Biotechnology and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران Seyed Hassan Marashi سید حسن مرعشی marashi@um.ac.ir 10031947532846006338 0000000224996725 No Department of Biotechnology and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran استاد، گروه بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران Alireza Seifi علیرضا سیفی arseifi@um.ac.ir 10031947532846006339 10031947532846006339 Yes Department of Biotechnology and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran گروه بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران