مطالعه تغییرات میزان بیان دو ژن از خانواده ژنی ZmPIPتحت تنش های محیطی غیرزنده در برگ ذرت (Zea mays cv704)

مقدمه گیاهان پیوسته در معرض مجموعه‌ای از عوامل محیطی تنش‌زا قرار می‌گیرند که این عوامل تنش‌زا بسیاری از جنبه‌های ژنتیک و زیست مولکولی گیاه را تحت تاثیر خود قرار می‌دهند. در این بین شوری (NaCl ,CaCl2)، خشکی از مهمترین عوامل تنش‌زای محیطی به حساب می‌آیند. برای مقابله با این شرایط، گیاه باید قادر به درک، پاسخ‌دهی و سازگاری نسبت به این تغییرات محیطی باشد. مسیر signal transduction و ژن‌های مربوط به آن نقش مهمی در پاسخ به محرک‌های محیطی در گیاهان ایفا می‌کنند. تنش خشکی دامنه‌ای از پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در گیاهان القاء می‌کند. این پاسخ‌ها شامل بسته شدن روزنه‌ها، مهار رشد سلول، فتوسنتز و فعالیت تنفسی (Bartels and Sunkars, 2005). از طرفی شوری باعث کاهش میزان کلسیم و پتاسیم و افزایش سطح سدیم و کلر می‌شود. علاوه بر تمام این‌ها, تنش شوری تجمع گونه اکسیژن فعال (ROS) را باعث می‌شود که می‌تواند برای غشای لیپیدی، پروتئین‌ها و اسید‌های نوکلوئیک صدمه‌زننده باشد(Bartels and Sunkars, 2005). برگ‌ها ارگان‌های کلیدی برای تبخیر و فتوسنتز هستند و یک نقش حیاتی در رشد گیاهان ایفا می‌کنند. AQPها پروتئین‌های سرتاسری اصلی هستند که حرکت آب ،CO2 و دیگر مواد محلول کوچک را از طریق غشای زیستی تسهیل می‌کنند. بیان آکوآپورین های غشای پلاسمائی (PIP ها،پروتئین اصلی غشای پلاسمائی) در بخش های هوائی گونه‌های گیاهی مختلفی گزارش شده است(Maurel et al., 2002). طی مطالعات مولکولی در این پژوهش، بیان 2 ژن ZmPIP شامل ZmPIP1,2 و ZmPIP1,5 در برگ ذرت با استفاده از روش بیان ژن، مورد بررسی قرار گرفتند. مواد و روش ها بذرها در خاکی با نسبت معین از پرلیت و ماسه، در فیتتوترون در دمای 22 درجه سانتیگراد و رطوبت 70%، نسبت طول روز به طول شب 8:16 با شرایط کشت یکسان برای همه گیاهان، کاشته شد. پس از گذشت 21 روز از کشت، تیمار گیاهان آغاز گردید. تیمار بطور کوتاه مدت (4 روزه) و بلند مدت (8 روزه) برای سه تنش، شوری NaCl(200mM) ، CaCl2(40mM) و خشکیPEG6000(10%) اعمال شد. RNA کل به روش تریزول از نمونه‌ها استخراج و کیفیت RNA از طریق اسپکتروفتومتری و الکتروفورز ژل آگارز تعیین شد. cDNA با استفاده از RNA استخراج شده و کیت cDNA (Fermentas) طبق دستورالعمل شرکت سازنده ساخته شد و سپس RT-PCR تحت شرایط شخص اعمال گردید. ژن GAPDH به عنوان ژن رفرنس داخلی استفاده شد. محصولات RT-PCR روی ژل آگارز 5/1درصد حاوی اتیدیوم بروماید 5/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر جداسازی و با استفاده از سیستم Gel Logic 212 Pro Carestream, USA عکس‌برداری شد‌ند. شدت (intensity) باندها با استفاده از نرم افزار Image J اندازه‌گیری و نمودارها با استفاده از excel 2007 رسم شد. آنالیز آماری با نرم افزار SPSS انجام شد. نتایج طبق نتایج به‌دست آمده از آنالیز نیمه کمی RT-PCR میزان بیان ژن‌های ZmPIP1,5 ,ZmPIP1,2 در برگ گیاهانی که تحت تنش های مختلف قرار گرفتند نسبت به برگ گیاهان شاهد الگوی بیان متفاوتی(کاهش یا افزایش) از خود نشان می‌دهند. نتایج ما نشان داد که ژن‌های خانواده ZmPIP برای دریافت موثر تغییرات محیطی ضرورت دارد. نتیجه گیری در این پژوهش، مشاهده شد با اعمال تنش روی گیاه الگوی بیان ژن در خانواده ZmPIP تغییر کرد، در بین تنش‌های اعمال شده با توجه به آنالیز RT-PCR و بررسی میزان بیان نسبی ژن‌ها، تنش CaCl2(40mM)، و به‌خصوص خشکی PEG(10%) دارای اثرات مشخصی در تغییر الگوی بیان ژن‌های بررسی شده داشتند که نشان‌دهنده اثرگذاری این تیمارها بر بیان آن ژن‌ها است. به‌طور کلی افزایش یا کاهش میزان بیان ژن نشان‌دهنده درک تنش توسط گیاه و پاسخ به آن می‌باشد. جالب توجه اینکه حتی الگوی بیان ژن تحت تیمار کوتاه ‌مدت و بلندمدت برای برخی ژن‌ها متفاوت مشاهده شد، این مسئله بیانگر تغییر روند ملکولی در گیاه طی مدت زمان‌‌های متفاوت اعمال تنش بر آن، در پاسخ به تنش هاست.