بررسی تغییرات فیزیولوژیک و بیان برخی ژنهای رمزکننده اسید فسفاتاز گیاه آرابیدوپسیس تالیانا در تنش کمبود فسفات

فسفر از ترکیبات لازم برای ساختارهای بیومولکولها و فرآیندهای سلولی است. گیاهان برای مقابله با کمبود فسفر راهکارهای متفاوتی اتخاذ میکنند. در این رساله بررسیهای فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مطالعات مولکولی متعددی بر روی آرابیدوپسیس تالیانا در شرایط کمبود فسفر صورت گرفته است. براساس تیمار این گیاه در غلظتهای مختلف فسفات بعد از 21 روز از لحاظ فیزیولوژیک تغییرات وزن تر و خشک، تغییرات شکل ظاهری ریشه گیاه، تغییرات مقدار فسفر کل، فسفات آزاد و تغییرات میزان آنتوسیانین بررسی گردید. طول ریشه اصلی، تعداد ریشه های جانبی و مقدار آنتوسیانین در غلظتهای پایین فسفات افزایش یافته است، در حالی که فسفات آزاد و فسفر کل در غلظت های صفر، 2/0و 5/0 میلی‏مولار نسبت به غلظتهای بالاتر کاهش یافته است. بررسی میانگین تعداد ریشههای مویی نشان داد که به جز در تیمار بدون فسفات که بدون ریشه مویین بوده، رابطه معکوسی بین غلظت فسفات و تعداد ریشههای مویی وجود دارد. از آنالیز دادههای فوق چهار حالت تغذیه ای فسفات برای گیاه بدست آمد: تنش فقدان کامل فسفات (صفر میلی مولار)، تنش کمبود فسفات 2/0 تا 5/0 میلیمولار، شرایط فسفات کافی بین 2/1 تا 3 میلیمولار و شرایط فسفات اضافی 5 میلی مولار. الگوی بیان ژنهای رمز کننده اسید فسفاتازها به نامهای pap12، pap1، pap5 گیاهان رشد یافته در محیط تغذیه ای فسفات کافی (+p) با غلظت 5/2 میلی مولار و بدون فسفات (-p) با روش rt-pcr مقایسه ای بررسی گردید. بطور مشخصی، ژن pap5 تنها در تنش فقدان فسفات و pap1 و pap12 در همه شرایط بیان می شدند. به طور کلی، در این تحقیق میتوان گیاهان را از نظر تغذیه فسفات به 4 گروه تقسیم بندی نمود: 1. تنش فقدان فسفات،که در آن وزن تر و خشک ریشه و بخش هوایی در کمترین حد قرار دارند، ریشههای اصلی طویل تر و تارهای کشنده اصلا وجود ندارد. مقدار آنتوسیانین در بیشترین مقدار میباشد، فسفات آزاد و فسفات کل در گیاه در کمترین حد ممکن میباشد. 2. غلظت کمبود فسفات (2/0 و 5/0 میلیمولار)، در این غلظتها وزن تر و خشک ریشه و بخش هوایی تفاوت چندانی با غلظتهای بعدی ندارند اما میزان فسفات آزاد و فسفر کل در گیاه همچنان در حداقل میباشد تا این مرحله همواره مقدار فسفات آزاد و فسفر کل ریشه از بخش هوایی بیشتر میباشد و مقدار آنتوسیانین، طول ریشه اصلی و تعداد ریشههای جانبی وتارهای کشنده هم بالا است. 3. غلظت با فسفات کافی (2/1 تا 3 میلیمولار)، میزان فسفات آزاد تا 30 میکرومول و فسفر کل به بالاتر از 100 میکرومول بر واحد وزن میرسد مقدار آنتوسیانین، طول ریشه اصلی، تعداد ریشه های جانبی وتارهای کشنده به حد متعادلی میرسد. 4. غلظت اضافی فسفات (5 میلیمولار)، گرچه فسفر کل به بالاترین حد میرسد، اما فسفات آزاد در واحد وزن گیاه کمتر شده است، وزن تر وخشک بخش هوایی وریشه کاهش یافته وریشههای جانبی وتارهای کشنده نیز تعداد کمتری دارند. در رابطه با الگوی بیان ژنهای اسید فسفاتاز بررسی شده میتوان دو ژن اسید فسفاتاز pap12,pap1 را جزو ژن هایی دانست که پروتئینهای حاصل از بیان آن ها همیشه مورد نیاز گیاه است. اما بیان ژنهایی مانند pap5 در شرایط بحران و تنش به کمک گیاه میآید تا با استفاده از منابع در دسترس به دوام و بقای گیاه تا از بین رفتن شرایط تنشزا بیانجامد