بیان ژن فاکتور رونویسی برنج

بیان ژن فاکتور رونویسی برنج – ایران ترجمه – irantarjomeh.ir

مقالات ترجمه شده آماده گروه کشاورزی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

تحلیل بیان ژن های فاکتور رونویسی القا شده سرد در برنج (Oryza sativa L.)

چکیده

گیاهان برنج در مرحله نهال و در اوایل بهار در شمال ایران غالباً آسیب پذیر هستند. به منظور بررسی پاسخ برنج در برابر تنش سرد، بیان ژن های کد کننده فاکتورهای رونویسی OsDREB1A ، OsAP37 ، OsMYB3R-2 و OsNAC6 در نهال های ۱۴ روزه با توجه به ژنوتیپ متحمل به سرمای PR و رقم حساس در برابر سرمای هاشمی در طی تنش سرد (۵۰ درجه سلسیوس برای ۲۴ ساعت) با استفاده از روش تظاهر افتراقی و سه تکرار برای هر ژنوتیپ مورد بررسی قرار گرفت. محصولات PCR با استفاده از نرم افزار Total Lab (نگارش ۱۰/۱) مورد بررسی قرار گرفته و تفاوت های معنی دار در بیان ژن با استفاده از آزمون ویلکاکسون SPSS (نرم افزار نگارش ۱۸) مشخص شدند. فاکتورهای رونویسی نقش تعدیلی مهمی را در پاسخ به تنش غیر زیستی به عهده داشته و دارای برهمکنش با عناصر پاسخ دهنده در نواحی پروموتر ژن های مرتبط با توجه به تنش متعدد می باشند. ژن های مختلف دارای الگوهای بیان متفاوتی در ارتباط با تحمل در برابر سرما با توجه به تنش سرد می باشند. با توجه به آن که سطح بیان ژن OsNAC6 در هر دو ژنوتیپ پس از تنش سرد افزایش یافت، سطح بیان ژن های OsDREB1A ، OsAP37 و OsMYB3R-2 در PR به طور معنی داری افزایش یافته ولی در ژنوتیپ هاشمی به طور قابل توجهی کاهش یافت. نتایج موکد آن هستند که بیان ژن های کد کننده فاکتورهای رونویسی در پاسخ به تنش سرد تغییر یافته و چنین موردی را می توان به عنوان یک منبع آگاهی بخش در ارتباط با پروژه های رشد نهال ها و بیوتکنولوژی در نظر گرفت که هدف از آن ها توسعه مشخصه متحمل به سرما در برنج می باشد.

کلمات کلیدی: تنش سرد، تظاهر افتراقی، بیان ژن، برنج، فاکتور رونویسی

مقدمه

نهال های برنج مخصوصا در اوایل بهار در برابر سرما حساس می باشند که خود سبب رشد آهسته، زرد شدگی، پنجه زنی اندک و رشد نامطلوب می شود (Andaya و Mackill ، ۲۰۰۳). پاسخ گیاهان در برابر تنش سرد بر مبنای تغییرات ریخت شناسی، بیوشیمیایی و مولکولی می باشد (Wang و همکاران، ۲۰۰۳). ژن های مرتبط با تنش تحت شرایط غیر زیستی را می توان به سه گروه طبقه بندی نمود: ژن های کد کننده برای اجزاء ترارسانی سیگنال، پروتئین های کاربردی و فاکتورهای رونویسی (Gao و همکاران، ۲۰۰۸).

بیان ژن های مرتبط با تنش عمدتاً بر مبنای فاکتورهای رونویسی خاص مشخص و تعدیل می گردد (Oh و همکاران، ۲۰۰۹). پروموترهای ژن های پاسخگو در برابر تنش عمدتا دارای المان ها یا اجزاء تنظیمی و پاسخ دهنده همانند DRE/CRT ، ABRE و MYCRS/MYBRS هستند و بر مبنای فاکتورهای رونویسی آپ استریم مختلف تنظیم می شوند (Dai و همکاران، ۲۰۰۷). فاکتورهای رونویسی نظیر OsDREB1A ، OsAP37 ، OsMYB3R-2 و OsNAC6 به عنوان پروتئین هایی به شمار می آیند که دارای عملکرد توامان با دیگر رگوله کننده های رونویسی می باشند، شامل پروتئین های کروماتین با توجه به قابلیت مدلسازی مجدد/ اصلاح مرتبط، تا از این طریق قابلیت بکارگیری یا ممانعت از پلیمرازهای RAN در قالب DNA را داشته باشند (Udvardi و همکاران، ۲۰۰۷). فاکتورهای رونویسی بر این مبنا قابلیت بیان بیش از حد بسیاری از ژن های دان استریم را داشته که خود سبب تحمل تنش غیر زیستی می شود (Agarwal و Jha ، ۲۰۱۰).

…

مواد و روش ها

مواد گیاهی

این مطالعه در دانشگاه بیوفناوری گیلان انجام شده است. دو ژنوتیپ برنج از موسسه تحقیقاتی برنج (http://berenj.areo.ir) واقع در رشت، ایران، حاصل شد. رقم هاشمی (HA) و ژنوتیپ PR27137- CR153  (PR) به ترتیب دارای حساسیت به سرما و متحمل به سردی می باشند (Alah gholipour و همکاران، ۲۰۱۰) بذرها با استفاده از اتانول (۷۵% v/v) به مدت ۵ دقیقه تحت فرایند سترون سازی سطحی قرار گرفته و متعاقبا با استفاده از ماده رقیق شده تجاری (۱:۳ v/v) NaOCl به مدت ۱۰ دقیقه سفید یا رنگ زدایی شده و متعاقبا برای سه بار با آب مقطر استریل شستشو داده شد. نهال های ۱۴ روزه تحت سرمای ۵ درجه سلسیوس به مدت ۲۴ ساعت قرار گرفتند (Liu و همکاران، ۲۰۰۷). نهال ها برداشت شده در نیتروژن مایع فریز گردیده و در دمای ۷۰- درجه برای تحلیل های متعاقب نگهداری شدند.

استخراج RAN

مجموع RAN با استفاده از RNX-Plus (CinnaGen Co., Iran)  بر مبنای رویه فراوری سرد و ویژگی گیاهان کنترلی و با توجه به دستورالعمل های تولید کننده به دست آمد. کیفیت RAN با استفاده از ژل آگارز ۱% تحلیل شد (شکل ۱).

…

RT-PCR

رشته اول cDNA با استفاده از ۵۰ ng RNA، آغازگر Oligo-dt و رونوشت بردار معکوس (فرمنتاز) سنتز شد. واکنش PCR با استفاده از یک حجم ۲۰-µl مرتبط با ۲-µl cDNA، ۰٫۲ µM مربوط به آغازگرهای خاص ژن، ۱۰ mM مرتبط با dNTP و یک واحد پلیمراز Taq DNA حاصل آمد. این واکنش شامل یک تقلیب یا واسرشتی ۵ دقیقه ای در دمای ۹۴ درجه سلسیوس، و در پی آن ۴۰ چرخه (۹۴°C ، ۴۰ s ، Tm هر آغازگر، ۴۰ s ، ۷۲°C ، ۲ دقیقه) و یک تعمیم ۵ دقیقه ای در دمای ۷۲ درجه سلسیوس می باشد. محصولات PCR با استفاده از ژل آگارز ۵/۱% تفکیک شدند. ژن OsGAPDH (Oryza sativa glyceraldehyde-3- phosphate dehydrogenase) به عنوان یک ویژگی کنترل مثبت (Jain و همکاران، ۲۰۰۶) جهت مشخص سازی مقدار اولیه RAN مورد استفاده قرار گرفت (شکل ۲).

…

نتایج و مباحث

بیان ۴ ژن القا شده- سرد با قابلیت کدکنندگی فاکتورهای رونویسی تحت عناوین OsDREB1A ، OsNAC6 ، OsAP37 و OsMYB3R-2 در این مطالعه با استفاده از روش RT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده الگوهای بیان مختلف در ژنوتیپ های PR و HA تحت تنش سرد می باشند.

…

ژن OsDREB1A

بیان OsDREB1A بر مبنای فراوری سرد در ژنوتیپ PR القا شد اما در عین حال به طور معنی داری در رقم هاشمی کاهش یافت (شکل ۳، جدول۲). این الگوهای بیان در دو ژنوتیپ مربوطه معرف آن هستند که زمان بندی به عنوان یک عامل مهم در ارتباط با پاسخ ژن مرتبط با تنش در ژنوتیپ های متحمل به سرما (Kiedrowski و همکاران، ۱۹۹۲) نظیر PR، در مقایسه با موارد حساس به سرما، به شمار می آیند. ژن OsDREB1A کد کننده یکی از عامل های رونویسی مهم است که سبب بیان ژن های پاسخ دهنده به سرما از طریق مشخص سازی نواحی تکرار –C در آغازگر یا پروموتر این ژن ها می باشد. DRE حاوی توالی هسته TACCGACAT است که به نظر دارای ارتباط با ویژگی خشکی، دمای اندک و پاسخ بالا در برابر نمک، همراه با ویژگی مرتبط با فناوری ابزسیزیک اسید می باشد (Yamaguchi-Shinozaki و Shinozaki ، ۱۹۹۴). عامل های رونویسی CBF/DREB1 در گندم، چاودار، گوجه فرنگی و برنج مشاهده شده است و کلیه آن ها معرف یک پاسخ سریع در برابر تنش سرد می باشند (Dubouzet و همکاران، ۲۰۰۳).

…

ژن OsAP37

بیان ژن OsAP37 در PR بیش از حد گزارش شده اما در HA پس از تنش سرد کمتر مشخص شده است (شکل ۳، جدول ۲). فاکتورهای AP2 در گیاهان به صورت گسترده یافت شده و در این زمینه ژنوم های برنج و آرابیدوپسیس به نظر حاوی ۱۳۹ و ۱۲ ژن AP2 به ترتیب می باشند (Nakano و همکاران، ۲۰۰۶). خانواده AP2 به نظر در عملکردهای متنوعی نظیر رشد گیاه و تحمل در برابر تنش دخالت دارد (Gutterson و Reuber ، ۲۰۰۴).

…

ژن OsNAC6

بیان بیش از حد OsNAC6 به عنوان نتیجه فراوری سرد در ژنوتیپ PR به شمار می آید، اما در عین حال چنین بیانی در رقم HA تحت شرایط فراوری یکسان چندان معنی دار نبوده است (شکل ۳، جدول ۲). فاکتورهای رونویسی خانواده NAC با توجه به قابلیت خاص گیاهی در نظر گرفته شده که حاوی یک حوزه اتصال –DNA N– ترمینالی محافظت شده و حوزه C-ترمینالی متنوع می باشد (Hu و همکاران، ۲۰۰۸).

…

ژن OsMYB3R-2

بیان OsMYB3R-2 در ژنوتیپ PR پس از قرارگیری تحت شرایط سرما افزایش یافت اما به طور معنی داری در رقم هاشمی این افزایش مشاهده نگردید. سرکوب ژن OsMYB3R-2 در گونه هاشمی را می توان به عنوان شاخص درک ضعیف سیگنال یا مسیر ترارسانی سیگنال دانست که ممکن است سبب حساسیت رقم هاشمی در برابر تنش سرد شود (شکل ۳، جدول ۲).

…

نتیجه گیری

بیان افتراقی ژن های الحاقی –تنشی مختلف در یک ژنوتیپ متحمل به سرما و یک ژنوتیپ حساس به سرما مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه نشان دهنده آن است که ژن های القایی سرما با قابلیت کد کنندگی فاکتورهای رونویسی دارای بیان سطح بالاتری هستند و ژن های کد کننده فاکتورهای رونویسی ممکن است قابلیت ارائه ویژگی تحمل تنش در ژنوتیپ های مرتبط از طریق فعالسازی ژن هایی را داشته باشند که محصولات آنها در ارتباط با تنظیم بیان ژن برای تطبیق با شرایط سرد یا برای محافظت از سلول ها در برابر صدمات ناشی از سردشدگی شامل می شوند. مشاهدات ما موکد این موضوع می باشد که تفاوت های بین ژنوتیپ های مورد بررسی در ارتباط با تحمل به سرما می تواند به واسطه زمانبندی چنین بیانی باشد. Kiedrowski (1992) فرضیه تفاوت های کمّی در ارتباط با مقاومت و پاسخ های مستعد ژن ها در زمینه تنش غیر زیستی را ارائه نموده است. بنابراین این تفاوت های کمی در بیان ژن ها را می توان در زمینه القای تحمل در طی فاز تنش غیرزیستی در نظر گرفت که به علاوه می توان آن را نتیجه زمانبندی و شدت فعال شدگی رونویسی ژن های مرتبط، به جای حضور یا عدم حضور آن ها یا مکانیزم های دیگر، دانست. بنابراین ارتقای ظرفیت کنترل ژنی یک یا چند عامل تنظیمی کلیدی جهت ارائه مقاومت فعالانه گیاهان در برابر تنش های متعدد ضروری قلمداد می شود (Qiang و همکاران،۲۰۰۰).

…