واکنش کلزای بهاری به تنش کمبود آب و الگوی الکتروفورز دو بعدی آن

کلزا مهمترین دانه روغنی است که بعد از سویا و نخل روغنی سومین منبع تولید روغن در جهان محسوب می شود. خشکی از شایع ترین تنش های محیطی محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان زراعی محسوب می گردد که تقریبا تولیدات زراعی را در 25% از زمین های کشاورزی جهان محدود می کند. ایران نیز یکی از کشورهای خشک و نیمه خشک است . لذا ارقامی از کلزا توان توسعه پایدار خواهند داشت که ضمن سازگاری با شرایط اقلیمی به آب کمتری احتیاج داشته باشد. بنابراین ارزیابی و شناسایی ارقام مقاوم و حساس به خشکی که از اهداف این پژوهش می باشد، از اهمیت ویژه ای بر خوردار می باشد. به این منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در سال 88 در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز اجرا گردید. فاکتور اول 10 رقم کلزاه بهاره و فاکتور دوم شامل 3 سطح تنش شدید کمبود آب(fc 50 %) تنش ملایم کمبود آب(fc 75%) و فاقد تنش(fc 100%) بود که با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار اجرا گردید. برای کنترل رطوبت خاک از بلوک های گچی استفاده شد. زمان اعمال تنش از مرحله چهار برگی تا اوایل مرحله زایشی بود. اختلاف بین ژنوتیپ ها برای صفات پتانسیل اسمزی برگ ، پتانسیل کل آب برگ، میزان پرولین، فلوئورسانس کلروفیل در سطح احتمال 1% و وزن خشک بوته در سطح احتمال 5% معنی دار گردید. اختلاف بین سطوح تنش برای کلیه صفات در سطح احتمال 1% معنی دار بدست آمد . اثر متقابل رقم و تنش فقط برای میزان پرولین، صفات پتانسیل آب برگ و فلوئورسانس کلروفیل معنی دار گردید. از نظر شاخص های تنش نظیر mp ، tol ، gmp و ssi در شرایط تنش ملایم و شدید کمبود آب wild cat و eagle حساس ترین و amica و comet بعنوان متحمل ترین ارقام شناخته شدند.. نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای بر اساس صفات مورد مطالعه ارقام را در سه گروه قرار داد. گروه اول شامل ارقام sw5001، cracker،option 500، heros وsarigol بود که در تمامی صفات به غیر از میزان پرولین و محتوای آب نسبی برگ دارای میانگین بالایی از میانگین کل بود. گروه دوم ارقام olga، comet و amica را شامل می شد که در تمامی صفات مورد مطالعه به غیر از میزان پرولین و طول ریشه میانگین بالایی نسبت به میانگین کل داشتند. شایان ذکر است که ارقام این گروه میانگین بالاتری برای صفات نسبت به گروه اول داشتند. گروه سوم نیز شامل ارقام eagle و wild cat بود که در تمامی صفات مورد مطالعه به غیر از میزان پرولین و طول ریشه میانگین پایینی نسبت به میانگین کل داشتند. تجزیه پروتئوم برگ از طریق الکتروفورز دو بعدی برای رقم amica و مقایسه الگوی الکتروفورز دو بعدی برای دو شرایط شاهد و تنش کمبودآب ملایم منجر به شناسایی 179 لکه پروتئینی شد. تعداد 15 لک? مشترک بین دو شرایط از لحاظ آماری تغییرات معنی داری نشان دادند. از میان این 15 لکه 9 لکه پروتئینی از لحاظ فاکتور القا تغییرات بیان مشخص تری داشتند. لکه های شماره 38، 53، 68، 77، 82 ، 102، 109، 127، 173 ، 175 و 176افزایش بیان و لکه های 6، 29، 57 و 124 کاهش بیان نشان دادند. بر اساس مطابقت نقطه ایزوالکتریک و جرم مولکولی این 15 لکه پروتئینی با اطلاعات بانک های پروتئینی کلزا سعی شد تا این پروتئین ها شناسایی شوند. لکه پروتئین شماره 29 و 6 که احتمالاً به فرایندهای فتوسنتزی گیاه مربوط می شوند و کاهش بیان معنی دار لکه پروتئینی شماره 29 (homologue to rubisco subunit binding-protein alpha subunit chloroplast precursor ) نشاندهنده کاهش میزان فتوسنتز گیاه تحت شرایط تنش است. پروتئین های شماره 82 و 109 احتمالاً جزو خانواده hsp های با وزن مولکولی 70 کیلو دالتونی هستند(hsp70) که افزایش میزان بیان این پروتئین ها در شرایط تنش کمبود آب نشاندهنده نقش مهم این پروتئین ها در ایجاد سازگاری گیاه به تنش گرمایی حاصل شده از تنش کمبود آب و تحمل به آن است. پروتئین شماره 57 به عنوان یک پروتئین ccomt (احتمالی)شناسایی شد، بیان این پروتئین مهم در شرایط تنش به طور معنی داری کاهش نشان داد به نظر می رسد گیاه با کاهش سنتز لیگنین و کاهش استحکام دیواره سلولی بواسطه کاهش پروتئین caffeoyl-coa-methyltransferase در شرایط کمبود آب امکان رشد بیشتر سلولهای ریشه را فراهم می سازد و بدنبال آن دستیابی به اعماق مرطوب خاک بیشتر می شود. افزایش بیان معنی دار پروتئین های شماره 77 و 127 که احتمالاً بعنوان آنزیم atpase واکوئلی شناسایی شد، در شرایط تنش کمبود آب منجر به بروز درجه ای از تنظیم اسمزی می گردد این استدلال با نتایج ارزیابی فیزیولوژیکی نیز مطابقت دارد. پروتئین شماره 53 احنمالاً به عنوان پروتئین متصل به اکتین شناسایی شد که افزایش بیان این پروتئین به منظور فرایند تنظیم اسمزی تحت شرایط تنش مورد نیاز گیاه است. پروتئین شماره 175و 124 احتمالاً از پروتئین های موجود در مسیر گلیکولیز هستند. پروتئین 175 از دسته fructose 1,6-bisphosphate aldolase است، که این پروتئین می تواند نقش مهمی در سازگاری به شرایط بی هوازی ناشی از تنش اکسایشی منتج شده از تنش کمبود آب داشته باشد. پروتئین شماره 124 احتمالاً به عنوان آنزیم gapdh شناسایی شد و بیان آن در شرایط تنش کمبود آب کاهش معنی داری داشت. در شرایط تنش زا که از فتوسنتز جلوگیری می شود، سوبسترا جهت گلیکولیز کاهش یافته و آن نیز سبب کند شدن روند و سرعت واکنشهای گلیکولیتیک می گردد. به عبارتی می توان نتیجه گرفت که کاهش تولید atp و در نهایت کاهش رشد گیاه تحت شرایط تنش در نتیجه ی کاهش میزان بیان آنزیم گلیسر آلدئید 3- فسفات دهیدروژناز انجام می گیرد.