Skip to main content
SUPERVISOR
Badraldinebrahim Seyed tabatabaei,Cyrus Ghobadi
بدرالدین ابراهیم سیدطباطبایی (استاد راهنما) سیروس قبادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elham Mahvelaty
الهام محولاتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Isolation of VvDREB gene from grapevine and its overexpression in model plant Tobacco to increase osmotic stresses tolerance
Some common environmental stresses such as drought, salinity and cold adversely affect plants to perform their complete genetic potential and have constraint effects on crop growth and yield. Plants may tolerate and adapt to these stressors by mechanisms at physiological, biochemical and molecular levels. Molecular studies have shown that many genes can be induced by stressors through stress signaling and gene expression. The expressed genes, based on their characteristics and the products can be categorized into two groups, including those encode functional proteins and the genes that their products are regarded as the most important components for deciphering signal transduction of stresses and expression controls of stress tolerant genes. Transcription factors are critical regulators of gene expression system that play central roles in regulating downstream genes contributing to stress tolerance and the regulatory role of DREB transcription factors have been extensively studied. DREB transcription factors are one of the four independent regulation systems in plants which involves in abiotic stress signaling pathway and activation of stress responsive genes. The objectives of present study were to identify, isolate and investigate the VvDREB and orthologous SbDERB2A genes from grapevine ( Vitis vinifera L.’ Askari’) and the constitutive expression of VvDREB gene under salt stress conditions in Tobacco model plants. Grapevine vitroplants were subjected to salt stress (150 mM NaCl) for 24 hours and total RNA was extracted. Specific primers were designed based on grapevine’s drought EST and SbDREB2A gene homologue in halophilic plant Salicornia brachiata . VvDREB and VvsDREB ( DREB like 2C) genes were isolated from grapevine ( Vitis vinifera L.’ Askari’). Bioinformatics results indicated that VvDREB gene has 85% similarity with DREB2 genes from soybean family and VvsDREB gene has 80% similarity with SbDREB2A gene . SbDREB2A and VvsDREB proteins motif studies in ELM database showed that there are no five motifs (BRCT, MAPK, PKB, NES, NLS) in VvsDREB protein. A cassette consisting of grapevine VvDREB cDNA driven by CMV35S promoter was cloned into pBI121 binary vector and transferred into Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404. Leaf disks from vitroplants were co-cultivated with A . tumefaciens and transformants under salt stress and water deficit conditions were selected. The presence and expression of the gene in transformants were confirmed by molecular methods, PCR and RT-PCR techniques, respectively. Increasing tolerance to salinity and drought were observed in transformed plants compared with the control plants. Overall, it could be concluded that the VvDREB gene belongs to DREB2 family in plants. Keywords : Vitis vinifera L., DREB, Salt stress, Water deficit, Salicornia brachia
خشکی، شوری و سرما از جمله تنش‌های محیطی متداولی هستند که گیاهان را از رسیدن به پتانسیل ژنتیکی کامل باز داشته و تولید محصولات گیاهی را محدود می‌سازند. مطالعات مولکولی نشان می‌دهد که در پاسخ به تنش‌های اسمزی، ژن‌های بسیاری در گیاهان القا‌ شده و آن‌ها را با شرایط محیطی سازگار می‌سازند. محصولات این ژن‌ها با توجه به خصوصیاتشان در دو گروه پروتئین‌های عملکردی و تنظیمی قرار می‌گیرند. پروتئین‌های تنظیمی شامل عوامل نسخه‌‍‌‌‌برداری و پروتئین‌‌کینازها می‌باشند که در انتقال پیام تنش و کنترل بیان ژن‌های پاسخ دهنده به تنش اسمزی نقش مهمی ایفا می‌نمایند. یکی از پروتئین‌های تنظیم‌کننده‌ مهم، عامل نسخه‌برداری DREB (پروتئین متصل‌شونده به عنصر پاسخ‌دهنده به کم آبی) است که بیان ژن‌های پاسخ‌دهنده به تنش‌های محیطی را تنظیم می‌کند. در سال‌های اخیر نقش افزاینده ژن‌های گروه DREB در تحمل چندگانه و مطلوب تنش‌های اسمزی، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته و در بسیاری از خانواده‌های گیاهی شناسایی، جداسازی و عملکرد آن‌ها بررسی شده است. این تحقیق به‌منظور شناسایی و جداسازی ژن VvDREB و ارتولوگ ژن SbDREB2A از ژن‌های خانواده DREB در انگور انجام پذیرفت. به این منظور گیاهچه‌های رشدیافته در شرایط کشت بافت، تحت تنش شوری (NaCl درغلظت 150 میلی‌مولار) قرار گرفتند و RNA‌ کل از آن‌ها استخراج گردید. آغازگرهای اختصاصی براساس دو ژن VvDREB و هومولوگ ژن SbDREB2A گیاه نمک alicornia brachiata طراحی و ژن‌های VvDREB و DREB like 2C (ارتولوگ SbDREB2A ) از انگور جدا گردید. نتایج مطالعه زیست‌رایانه‌ای نشان داد که ژن VvDREB با ژن‌های DREB گروه 2 خانواده‌ سویا در حدود 85% و دو ژن DREB2A و DREB like 2C درحدود 80? شباهت دارد. رسم ساختار ثانویه پروتئین VvDREB و پروتئین‌‌های DREB2 سویا نشان داد که در ناحیه حفاظت شده AP2 آن‌ها ساختار Helix مشابه وجود دارد. مطالعه و مقایسه موتیف‌های پروتئین VvsDREB‌ و SbDREB2A در سایت ELM حاکی از عدم وجود پنج موتیف متفاوت (BRCT, MAPK, PKB, NES, NLS) در پروتئین VvsDREB بود که احتمال می‌رود دلیل بر ناکارایی مؤثر عملکرد آن باشد. به‌منظور بررسی بیان ژن VvDREB در گیاه توتون، دستواره حاوی cDNA ژن VvDREB تحت پروموتور دائم CaMV35S در ناقل‌دوگانه pBI121 تهیه شد وتوسط باکتری Agrobacterium tumefaciens نژادLBA4404 به توتون انتقال یافت. گیاهان تراریخت رشد یافته در محیط حاوی کانامایسین 100 mg/ml ، تحت تنش شوری (NaCl 100 میلی‌مولار) و کم آبی (محیط جامد آگاردار معادل -0.8 MPa) قرار گرفتند و گیاهان متحمل انتخاب شدند. حضور و بیان ژن در گیاهان تراریخت توسط روش‌های مولکولی، PCR و RT-PCR تایید گردید. تظاهر ژن VvDREB در گیاهان تراریخت منجر به افزایش تحمل به شوری و کم‌آبی در مقایسه به گیاهان شاهد شد. با توجه به نتایج حاصل از بررسی ملکولی و زیست رایانه‌ای ژن VvDREB و همچنین افزایش تحمل گیاهان تراریخت به شوری و کم‌آبی، تعلق ژن تنظیم کننده VvDREB به گروه DREB2 با احتمال زیاد تأیید می‌گردد. کلمات کلیدی : : Vitis vinifera ، ژن تنظیم‌کننده DREB ، بیان ژن، تنش شوری، تنش کم‌آبی، Salicornia brachiata

ارتقاء امنیت وب با وف بومی