نقش برخي از فاكتورهاي رونويسي خانواده zip در مقاومت/حساسيت به كادميوم در گندم نان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

بيوتكنولوژي كشاورزي

كارشناسي ارشد

كادميوم (Cd) يك فلز سنگين سمي است كه خطرات قابل توجهي براي بهره‌وري كشاورزي و ايمني مواد غذايي به‌ويژه در گندم نان (Triticum aestivum L.) ايجاد مي¬كند. گندم نان محصول اصلي بيش از 60 درصد از جمعيت جهان است. با توجه به اهميت اين محصول و خطرات ناشي از كاديموم بر سلامت انسان، اين مطالعه با تمركز بر فاكتورهاي مولكولي موثر بر جذب و تجمع كادميم از طريق بررسي سطوح بيان ژن‌هاي كليدي ناقل روي (ZIP1، ZIP7 وZIP9 ) و فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني، به بررسي نقش اين ژن¬ها در تجمع كادميوم در ارقام مختلف گندم نان تحت تنش كادميوم مي¬پردازد. براي اين منظور در ابتدا نمونه‌هاي خاك پس از تيمار كادميوم در سه سطح غلظت 0، 5 و 10 ميلي‌گرم بر كيلوگرم، مورد ارزيابي قرار گرفت تا ميزان قابل دسترس بودن كادميوم براي جذب گياه مشخص شود. نتايج نشان داد كه تقريباً 80 درصد كادميوم افزوده شده در دسترس گندم بود. سپس استخراج RNA با موفقيت از بافت‌هاي مختلف گندم كه شامل پهنك برگ، غلاف برگ و ريشه در سه مرحله رشدي پنجه دهي (38 روز پس از كشت)، پر شدن غلاف برگ پرچم و سنبله دهي (67 روز پس از كشت)، انجام شد. كيفيت RNA استخراج شده از طريق الكتروفورز ژل آگارز و تجزيه و تحليل اسپكتروفتومتري تاييد و از عدم وجود آلودگي پروتئين و كربوهيدرات اطمينان حاصل شد. سپس بيان ژن¬هاي ZIP1، ZIP7 و ZIP9 در ارقام مختلف گندم و مراحل رشدي مختلف توسط تجزيه و تحليل كمي واكنش زنجيره پلي مراز انجام شد. ZIP1 بالاترين بيان را در بافت‌هاي ريشه نشان داد و بر نقش حياتي آن در تنظيم جذب كادميوم تأكيد كرد. سطح بيان ZIP7 و ZIP9 نيز به طور قابل توجهي متفاوت بود. ZIP7 بالاترين سطوح بيان را علاوه بر بافت‌ ريشه در مرحله بوت شدن (پر شدن غلاف برگ پرچم) و در بافت برگ نيز نسبت به ساير ژن هاي مورد بررسي در پاسخ به غلظت‌هاي كادميوم نشان داد كه نشان‌دهنده نقش حياتي آن در تنظيم جذب و انتقال كادميوم به اندام هاي هوايي است. برعكس، ZIP9 در مرحله گلدهي سطوح بيان كمتري را در تيغه هاي برگ نشان داد كه نشان دهنده نقش محدودتري در پاسخ گياه به تنش كادميوم در مقايسه با ZIP7 است. علاوه بر اين، فعاليت آنزيم هاي آنتي اكسيداني، از جمله كاتالاز و پراكسيداز، براي ارزيابي پاسخ استرس اكسيداتيو در گندم تحت تنش كادميوم مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان‌دهنده افزايش قابل‌توجهي در فعاليت كاتالاز در گياهان تيمار شده با كادميوم در مقايسه با شاهد بود كه نشان‌دهنده يك پاسخ تطبيقي براي كاهش آسيب اكسيداتيو است. در مقابل، رقم متحمل تر (برات) فعاليت پراكسيداز بالاتري را نشان داد كه پتانسيل آن را براي افزايش تحمل كادميوم برجسته مي‌كند. اين مطالعه بينش‌هاي ارزشمندي را در مورد مكانيسم‌هاي جذب و تحمل كادميوم در گندم ارائه مي‌كند، كه براي توسعه استراتژي‌هايي براي رسيدگي به آلودگي فلزات سنگين در سيستم‌هاي كشاورزي ضروري است.

232999

بيوتكنولوژي كشاورزي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان