بررسي حافظه تنش شوري و خشكي در ژنوتيپ‌هاي برتر رازيانه (.Foeniculum vulgare Mill)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

ژنتيك و به‌نژادي گياهي

كارشناسي ارشد

رازيانه (Foeniculum vulgare Mill.) يكي از مهم‌ترين گياهان دارويي است كه به دليل تحمل زياد به تنش‌هاي غيرزيستـي، در شرايط تغيير اقليم مورد توجه كشاورزي كشور قرار گرفته است. گياهان براي سازگاري با تنش‌هاي متناوب، سازوكاري پيشرفته موسوم به حافظه تنش را تكامل داده‌اند كه طي آن، تجربه يك تنش ملايم (پرايمينگ)، پاسخ گياه را به تنش‌هاي شديد بعدي بهبود مي‌بخشد. با اين حال، اساس فيزيولوژيك و اپي‌ژنتيك اين پديده در رازيانه شناخته نشده است. اين پژوهش با هدف بررسي حافظه تنش شوري و خشكي در ژنوتيپ¬هاي منتخب از ژرم‌پلاسم جهاني رازيانه از زيرگونه‌هاي مختلف، ارزيابي پاسخ‌هاي مورفوفيزيولوژيك، بيوشيميايي و اپي‌ژنتيكي (متيلاسيون DNA) و در نهايت شناسايي ژنوتيپ‌هاي برتر براي استفاده در برنامه‌هاي به‌نژادي انجام شد. بر اين اساس دو مطالعه گلخانه‌اي مجزا در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي براي تنش شوري و خشكي اجرا گرديد. در هر مطالعه، ژنوتيپ‌هاي رازيانه در سه محيط رطوبتي شامل شاهد (N)، يك‌بار تنش شديد (S2 براي شوري و D2براي خشكي) و دوبار تنش (S1S2 براي شوري و D1D2 براي خشكي)، كه در آن يك تنش ملايم ابتدايي و يك تنش شديد ثانويه اعمال مي‌شد (پرايم شده)، ارزيابي شدند. طي اين آزمايش‌ها، مجموعه‌اي از صفات مورفولوژيك (زيست‌توده شاخساره و ريشه)، فيزيولوژيك (محتواي نسبي آب برگ (RWC)، رنگيزه‌هاي فتوسنتزي)، بيوشيميايي (آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيدان، پرولين، مالون‌دي‌آلدهيد)، غلظت عناصر (سديم و پتاسيم) و اپي‌ژنتيك (درصد متيلاسيون سيتوزين DNA) اندازه‌گيري و بررسي شدند. نتايج به وضوح وجود حافظه تنش مثبت و كارآمد را در رازيانه اثبات كرد؛ به‌طوري‌كه ژنوتيپ‌هاي پرايم‌شده در هر دو مطالعه شوري و خشكي، عملكرد زيست‌توده و وضعيت آبي (RWC) بهتري نسبت به گياهان پرايم‌نشده از خود نشان دادند. سازوكارهاي اين حافظه در تنش شوري، مديريت كارآمدتر هموستازي يوني و بهينه‌سازي سيستم دفاع آنتي‌اكسيداني بود و در سطح اپي‌ژنتيك، با توانايي تنظيم مجدد و پوياي الگوي متيلاسيون DNA ارتباط مستقيم داشت. در تنش خشكي، حافظه تنش عمدتاً از راه افزايش سهم در زيست‌توده ريشه عمل كرد. با اين وجود تنوع ژنتيكي زيادي درون ژرم‌پلاسم مورد مطالعه براي حافظه تنش و نوع سازوكار آن وجود داشت. بطور ويژه در شرايط تنش شوري، برخي ژنوتيپ‌ها با تقويت مكانيسم دفع سديم در ريشه و برخي ديگر با افزايش تحمل بافتي به دليل انباشت سديم در واكوئل‌هاي برگ، به تنش پاسخ دادند. از طرفي اين پاسخ‌هاي فيزيولوژيك به طور مستقيم با انعطاف‌پذيري اپي‌ژنتيكي مرتبط بود؛ ژنوتيپ داراي حافظه مثبت (d14) توانايي تنظيم مجدد الگوي متيلاسيون DNA را پس از تنش نشان داد، درحالي‌كه ژنوتيپ بدون حافظه (d15) در اين بازنشاني اپي‌ژنتيكي شكست خورد. تحليل‌هاي چندمتغيره و شاخص‌هاي تحمل، ژنوتيپ‌هاي a4 (با سازگاري گسترده از زير گونه azoricum)، d19 و d13 (داراي حافظه تنش خشكي مبتني بر ريشه از زير گونه dulce) و d14 و a1 (داراي حافظه تنش شوري مبتني بر مديريت يوني) را به‌عنوان منابع ژنتيكي برتر براي برنامه‌هاي به‌نژادي آينده معرفي نمود. در مجموع نتايج اين پژوهش نشان داد كه توانايي مديريت و بازآرايي پوياي شبكه‌هاي فيزيولوژيك و اپي‌ژنتيك، هسته اصلي حافظه تنش موفق است. همچنين تنوع ژنتيك كافي براي گزينش حافظه تنش به عنوان يك صفت كمي وجود دارد كه مي‌تواند گزينش براي ايجاد ارقام رازيانه در شرايط تغيير اقليم را كارآمد كند.

235412

ژنتيك و به‌نژادي گياهي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان