متابوليسم و نقش گاما آمينوبوتريك اسيد در تغييرات فيزيولوژيكي و بيان برخي ژن هاي كد كننده پروتئين هاي شوك حرارتي در گياه توت فرنگي تحت تنش گرمايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كشاورزي

دكتري

امروزه دماي بالا يك نگراني مهم براي توليد محصول و تلاش براي حفظ يا افزايش عملكرد محصولات تحت شرايط تنش دماي بالا جزو اهداف مهم كشاورزي است. گاما آمينوبوتريك اسيد (گابا) يك مولكول ميانجي ضروري متابوليسم نيتروژن و بيوسنتز آمينواسيد است و در سنتز متابوليت¬هاي اوليه و ثانويه نقش كليدي دارد. گابا در تسهيل تحمل به تعداد زيادي از تنش¬هاي غير زيستي نيز نقش دارد. در پژوهش حاضر در قالب سه آزمايش مكانيسم گابا در پاسخ دو رقم توت فرنگي به تنش دماي بالا مطالعه شد. آزمايش اول به صورت فاكتوريل در قالب طرح تجزيه مركب كاملاً تصادفي (دما) طراحي و نقش گابا در گياه توت فرنگي در شرايط تنش دماي بالا و اثر احتمالي تغييرات گابا دروني در افزايش تحمل به تنش بررسي شد. به اين منظور ارقام توت فرنگي كاماروسا (حساس به تنش دماي بالا) و كردستان (متحمل به تنش دماي بالا) در چهار شرايط دمايي مختلف (25، 30، 35 و 40 درجه سلسيوس) به مدت 10 ساعت نگهداري و پس از آن شاخص¬هاي فيزيولوژيك و بيوشيميايي اندازه گيري شدند. آزمايش دوم با هدف بررسي بيان برخي ژن¬هاي مرتبط با مسير سنتز و تجزيه گابا (GAD1، GAD4، GABA-T1، GABA-T3 و SSADH) در دو رقم توت فرنگي در شرايط دمايي 25 و 40 درجه سلسيوس و زمان¬هاي 0، 2، 5 و 10 ساعت پس از اعمال تيمار دمايي انجام شد. در آزمايش سوم نيز اثر كاربرد خارجي غلظت¬هاي مختلف گابا (5/0، 1 و 5 ميلي مولار گابا) و كلريد كلسيم به عنوان تركيب محرك سنتز گابا (10، 15 و 20 ميلي مولار) بر خصوصيات مورفولوژيك، فيزيولوژيك و مولكولي رقم كاماروسا و با هدف بهبود تحمل به دماي بالا در اين رقم انجام شد. نتايج آزمايش اول نشان داد با افزايش دما از 25 به 40 درجه سلسيوس در هر دو رقم توت فرنگي نشت يوني برگ افزايش يافت؛ اگرچه اين روند در رقم كاماروسا به طور معني¬داري بيش¬تر از رقم كردستان بود. همچنين تنش دماي بالا در ارقام كاماروسا و كردستان باعث افزايش ميزان پرولين برگ شد و افزايش در رقم كردستان بيش¬تر از رقم كاماروسا بود. ميزان گابا در رقم كاماروسا تا دماي 35 درجه سلسيوس روند كاهشي و پس از آن افزايشي بود؛ ولي در رقم كردستان اعمال تيمار¬هاي دمايي باعث افزايش محتواي گاباي دروني گياه شد. در رقم كردستان افزايش دما باعث افزايش فعاليت آنزيم¬هاي آنتي¬اكسيداني شد. نتايج آزمايش دوم نشان داد پس از اعمال 2 ساعت تنش دماي بالا ميزان بيان نسبي ژن¬هاي GAD1، GABA-T1، GABA-T3 و SSADH در رقم كردستان به طور قابل توجهي افزايش يافت. در رقم كاماروسا ميزان بيان نسبي ژن¬هاي GAD1 و GABA-T3 پس از اعمال 10 ساعت تنش دماي بالا، افزايش و ميزان بيان نسبي GABA-T1 كاهش يافت. مطابق با نتايج آزمايش دوم افزايش بيان نسبي ژن¬هاي درگير در مسير سنتز و تجزيه گابا (به استثنا GAD4) در رقم كردستان سريع¬تر از رقم كاماروسا بود كه مي¬تواند نشان دهنده اثر مهم زمان تغيير در بيان ژن¬هاي مسير گابا شانت در القاي تحمل به تنش دماي بالا باشد. مطابق با نتايج آزمايش سوم كاربرد 5 ميلي مولار گابا و 15 ميلي مولار كلريد كلسيم پس از اعمال 10 ساعت تنش دماي 40 درجه سلسيوس در رقم كاماروسا باعث كاهش معني¬دار شاخص خسارت ظاهري و محتواي پراكسيد هيدروژن ، حفظ محتواي نسبي آب برگ و نيز افزايش محتواي كربوهيدرات محلول برگ، حداكثر كارايي فتوشيميايي فتوسيستم ІІ، ، محتواي گاباي دروني و محتواي پروتئين محلول كل نسبت به گياهان بدون كاربرد تيمار شيميايي شد. اعمال 2 ساعت تنش دماي 40 درجه سلسيوس در گياهان با كاربرد خارجي 5 ميلي مولار گابا باعث افزايش معني دار بيان ژن GAD1 نسبت به گياهان بدون كاربرد تيمار شيميايي شد. همچنين ميزان بيان نسبي ژن GABA-T1 و HSP90 در گياهان با كاربرد 5 ميلي مولار گابا و 15 ميلي مولار كلريد كلسيم افزايش معني داري را نسبت به گياهان بدون كاربرد تيمار شيميايي نشان داد. در مجموع با توجه به نتايج حاصل از اين آزمايش كاربرد خارجي 15 ميلي مولار كلريد كلسيم و 5 ميلي مولار گابا از طريق افزايش محتواي گاباي دروني گياهان تحت تنش دماي بالا و به دنبال آن القاي تحمل به شرايط تنش به ويژه افزايش بيان نسبي ژن HSP90 توانست باعث بهبود تحمل در رقم كاماروسا شود.

233407

فيزيولوژي توليد و پس از برداشت گياهان باغباني

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان