Skip to main content
SUPERVISOR
احمد ارزانی (استاد راهنما) محمد مهدی مجیدی (استاد راهنما) بدرالدین ابراهیم سیدطباطبایی (استاد مشاور) فرشاد حبیبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahbube Arabbeigi
محبوبه عرب بیگی جزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Salinity Tolerance Assessment of Aegilops cylindrica by Physiological and Molecular Methods
In this study, 66 Aegilops cylindrica genotypes collected from West (non-saline) and Northwest (saline) Iran were investigated in four experiments. In the first experiment, genetic variation was evaluated using morphological traits. Genetic variation of 44 genotypes using 35 microsatellite (SSR) primer pairs was assessed in the second experiment. Cluster analysis based on SSR markers divided studied genotypes into two groups which were consistent with their geographical origin of saline and non-saline . Salinity tolerance of 44 genotypes was evaluated under control and 400 mM NaCl conditions using physiological traits. Results showed a significant variation in genotypes for the traits except for proline content. Results of linear regression analysis revealed that Na + exclusion is one of the most important physiological attributes of Ae. cylindrica in salinity tolerance. Six important salinity tolerance genes, AecHKT1;5 , AecSOS1 , AecNHX1 , AecVP1 , DREB2 and P5CS were characterized for the sequences and the expression profiles in the fourth experiment. Expression patterns of these genes using quantitative real-time PCR revealed a higher activity of AecHKT1;5 and AecSOS1 genes in roots than shoots while AecNHX1 and AecVP1 genes expressed ubiquitously in the whole plant. Stepwise multiple regression analysis showed that AecHKT1;5 and plant Na + concentration were the strongest predictors of dry matter (DM), and collectively explained 51% of DM variation under 400 mM NaCl treatment.
گونه Aegilops cylindrical از خویشاوندان نزدیک گندم است که مخزن ژنی با ارزش برای تحمل به تنش شوری بحساب می آید. تا کنون مطالعه ای در زمینه ژنتیک مولکولی وفیزیولوژیک تحمل به شوری دراین گونه انجام نگرفته است. بدین منوال آگاهی از مکانیسم های مولکولی و فیزیولوژیک درگیر در تحمل به شوری در گونه Ae . cylindrica در راستای بهره برداری دراصلاح تحمل به شوری گندم های زراعی حائز اهمیت زیادی است. در این پژوهش 66 ژنوتیپ Ae. cylindrica جمع آوری شده از مناطق غربی و شمال غرب کشور در قالب 4 آزمایش مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایش اول نشان دهنده وجود تنوع بین ژنوتیپ های جمع آوری شده از مناطق غرب و شمال غربی کشور از لحاظ 27 صفت مورفولوژیک و فنولوژیک بود به طوری که در نتایج تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های منطقه غرب کشور به خوبی از ژنوتیپ های شمال غربی جدا شدند. بر اساس نتایج آزمایش اول، 44 ژنوتیپ انتخاب شد و تنوع ژنتیکی آنها با استفاده از 35 جفت آغازگر ریزماهواره در آزمایش دوم مورد بررسی قرار گرفت. از بین آنها 26 آغازگر چند شکل بودند و در مجموع 128 آلل تکثیر کردند، به طوری که میانگین PIC برابر با 23/0 بود. نتایج تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های مورد مطالعه با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره، نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ هایی با منشا جغرافیایی متفاوت بود. تحمل به شوری 44 ژنوتیپ مذکور در آزمایش سوم تحت شرایط شاهد و 400 میلی مولار NaCl مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ های مورد مطالعه در پاسخ به تنش شوری بود. همچنین تاثیر تنش شوری بر صفات نشت الکترولیت های غشا، وزن تر، وزن خشک ،ارتفاع، محتوای سدیم، پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم در ریشه و شاخساره و صفات کربوهیدرات محلول، RWC، میزان H 2 O 2 و MDA در شاخساره معنی دار بود. میزان پرولین برگ تنها صفتی بود که تحت تاثیر تنش شوری قرار نگرفت. با به کارگیری شاخص های تحمل به تنش شوری (درصد زنده مانی، نسبت وزن خشک تنش به شاهد و STI)، 10 ژنوتیپ با منشا سواحل جدید دریاچه ارومیه به عنوان متحمل ترین ژنوتیپ ها به شوری و چهار ژنوتیپ از منطقه کردستان به عنوان حساس ترین ژنوتیپ ها انتخاب شدند. نتایج تجزیه خوشه ای بر اساس همه صفات فیزیولوژیک مورد بررسی نیز توانست به خوبی ژنوتیپ های متحمل و حساس را از یکدیگر جدا کند. نتایج رگرسیون خطی بین غلظت سدیم برگ و تحمل به تنش شوری نشان داد که 10 ژنوتیپ متحمل دارای کمترین غلظت سدیم برگ بودند که نشان دهنده نقش بارز صفت دفع سدیم در تحمل به شوری این ژنوتیپ ها بود. بررسی الگوی باندی نشانگرهای ریزماهواره (آزمایش دوم) نشان داد که 10 ژنوتیپ مذکور دارای الگوی باندی مشابه و متمایز برای هر یک از چهار نشانگر Xwmc170 , Xgwm291 , Xgwm312 و Xgwm410 بودند که در تایید مطالعات قبلی دال بر لینکاژ هر یک از این نشانگرها با لوکوس مسئول صفت دفع سدیم در گندم بود. بنابراین نتایج این مطالعه ضمن تایید نقش مهم مکانیسم دفع سدیم در ایجاد تحمل به شوری گونه Ae.cylindrica ، کارایی این نشانگرها در گزینش ژنوتیپ های Ae. cylindrica دارای توانایی بالای دفع سدیم در برنامه های انتخاب به کمک نشانگر را نشان داد. در آزمایش چهارم پس از توالی یابی ژن های HKT1;5 ، SOS1 ، NHX1 ، VP1 ، DREB2 و P5CS ، بیان هر یک از ژن ها در بافت ریشه و شاخساره تحت شرایط شاهد، 24 ساعت 400 میلی مولار تنش و 7 روز 400 میلی مولار تنش در دو ژنوتیپ حساس و متحمل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج توالی یابی نشان دهنده حفاظت شدگی بالایی در نواحی کد کننده این ژن ها بود به طوری که به خوبی رابطه تکاملی گونه مورد مطالعه را با سایر گونه های خویشاوند نشان داد. نتایج بیان ژن نشان دهنده اثر معنی دار تیمار شوری، بافت و ژنوتیپ بر بیان ژن های HKT1;5 و SOS1 و تیمار و ژنوتیپ بر بیان ژن های DREB2 ، NHX1 و VP1 بود. در حالی که بیان ژن P5CS تحت تاثیر تیمار شوری و ژنوتیپ قرار نگرفت و تنها اختلاف معنی دار بین بافت ریشه و شاخساره مشاهده شد. مقایسه الگوی بیان ژن P5CS و میزان پرولین در گیاه نشان داد که علی رغم عدم تاثیر پرولین در ایجاد تحمل به تنش شوری در گونه مورد مطالعه، ژن P5CS به عنوان یک ژن اصلی در سنتز پرولین در گونه Ae. cylindrica عمل نموده است. مقایسه الگوی بیان ژن های تنظیم یونی شامل HKT1;5 ، SOS1 ، NHX1 و VP1 با غلظت سدیم، پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم گیاه نشان داد که ژن های HKT1;5 و SOS1 مسئول کاهش غلظت سدیم برگ در مراحل ابتدایی تنش بودند که در این رابطه نقش ژن HKT1;5 بیشتر بود. علاوه براین ژن NHX1 با کمک ژن VP1 نسبت به انتقال سدیم از سایتوزول به واکوئل در جلوگیری از آثار سمی یون سدیم در سلول موثر بوده است. همچنین غلظت سدیم کمتر ژنوتیپ متحمل نسبت به حساس و نیز غلظت سدیم کمتر بافت شاخساره نسبت به ریشه در ژنوتیپ متحمل با فعالیت ژن HKT1;5 هماهنگ بود. کلمات کلیدی: تنش شوری، Ae. cylindrica ، دفع سدیم، ترانسپورتر، بیان ژن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی