آنالیز ملکولی تحمل تنش خشکی در انگور عسکری (vitis vinifera ‘askari) بااستفاده از ژن p5cs و regulon biotechnology

انگور (vitis vinifera l.) یکی از مهمترین درختان ریز میوه در دنیا است که از دیر باز مورد استفاده بشر قرار می گیرد. درخت انگور از نظر اقتصادی بسیار حائز اهمیت و به علت تنوع مصرف میوه و داشتن متابولیت های ثانویه جایگاه خاصی در تجارت جهانی دارد. درخت انگور گیاهی چوبی ، دائمی و کم و بیش سازگار با مناطق مختلف آب و هوایی است. درخت انگور در طول چرخه زندگی در معرض انواع تنش های محیطی به خصوص خشکی ناشی از کمبود آب قرار می گیرد و از طریق بیان ژن ها و تغیر در مسیرهای متابولیکی، رشد و نمو گیاه را با حداقل اختلال تحت کنترل دارد. تا کنون درخت انگور علیرغم تحمل خشکی و مقاومت در برابر شرایط نامطلوب محیطی، از نظر ملکولی به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته است و هیچ نوع گزارشی در منابع علمی در زمینه ژن های تنظیم کننده حاوی فاکتورهای رونویسی (dre-binding transcription factors) موثر در واکنش به خشکی در انگور دیده نشده است. در این پژوهش دو ژن کد کننده [dehydration responsive element-binding (dreb) genes] پروتئین های تنظیم کننده بیان ژن های مقاوم به خشکی به نام های vvdreb2a و vvdreb2b با استفاده از روش رونویسی معکوس (rt-pcr) از برگ های درخت انگور ژنوتیپ " عسکری" تحت شرایط تنش خشکی (21 روز بی آبی) جداسازی، کلون ، شناسایی و آنالیز گردید. طول قطعه cdna ژن vvdreb2b در حدود 2017 جفت باز با وزن ملکولی تخمینی82/623 کیلو دالتون برای dna تک رشته (ssdna) و 60/1243 کیلو دالتون برای dna دو رشته ای (dsdna) بود. طول قطعه cdna ژن vvdreb2a در حدود 1219 جفت باز بود که یک رشته پروتئینی به طول 400 آمینو اسید(amino acid residues) با جرم ملکولی 267/45 کیلو دالتون را کد می کند. پروتئین کد شده توسط ژن vvdreb2a دارای یک توالی آمینو اسیدی از نوع dreb به نام سیگنال هسته ای (nuclear localization signal) قبل و یک c-terminal اسیدی با دو موتیف به نام های nnsr و rtkq بعد از ap2-domain میباشد. پروتئین ژن vvdreb2a نیز دارای یک ناحیه کاملاً حفاظت شده 58 آمینواسیدی و منحصر به فرد به نام ap2-domain که خاص گیاهان مقاوم به تنش های محیطی از جمله تنش خشکی است می باشد. ap2-domain پروتئین کد شده توسط ژن vvdreb2a، نوعی پروتئین اتصال به dna است که شامل یک ناحیه غنی قلیایی و آب گریز 20 آمینواسیدی در بخش n-terminal به نام yrg element و ناحیه آمینواسیدی دیگر به نام rayd element در ناحیه c-terminal است که از اجزای تشکیل دهنده مارپیچ amphipathic ?-helix در ساختمان کاربردی پروتئین می باشد. اتصال پروتئین به dna نیز بر فعالیت آمینواسیدهای ناحیه yrg element منطبق است در صورتی که آمینواسید های ناحیه rayd element علاوه بر شرکت در واکنش های اثر متقابل اتصال پروتئین بهdna ، زمینه اتصال پروتئین به پروتئین را نیز فراهم میکند. پروتئین کد شده توسط ژن vvdreb2a دارای توالی های آمینواسیدی خاصی مانند sfr، gtfpta، taqe وsayd در داخل ap2-domain است که به هنگام دریافت سیگنال کم آبی باعث اتصال فاکتور رونویسی (transcription factors) به عناصرdre/c-repeat در پروموتور ژنهای مقاوم به تنشهای محیطی به خصوص ژن های مقاوم به خشکی می شود. نتایج به دست آمده از آنالیز ملکولی پروتئین vvdreb2a نشان داد که 58 آمینو اسید حفاظت شده اتصال پروتئین به dna درap2-domain کاملاً شبیه به فاکتور رونویسی dreb2a متعلق به پروتئین های اتصال به dna زیر خانواده dreb2a در گیاهان بویژه گیاه مدل arabidopsis thaliana است. همردیف سازی، مقایسه و آنالیز ملکولی درخت همولوژی و فیلوژنی پروتئین ژن vvdreb2a با 15 توالی پروتئینی ژن های dreb2a از گیاهان مختلف موجود دربانک ژن ncbi ، بیشترین سطح تشابه (67%) بین ژن vvdreb2a و ژن های atdreb2a درکالتیوار های مختلف arabidopsis و کمتری تشابه (35%) با ژنهای dreb2a در غلات به ویژه گندم، جو، ذرت و برنج مشاهده گردید. بنابراین، از آنجایی که تاکنون هیچ نوع گزارشی در خصوص ژن های dreb2-like در انگور در منابع علمی گزارش نشده است و همچنین به دلیل نتایج بدست آمده در رابطه با نقش مهم فاکتورهای رونویسی (transcription activators) فعال کننده و همچنین تنظیم کننده vvdreb2sبه خصوص vvdreb2a در مقاومت به تنش خشکی در انگور، پیشنهاد می گردد دو ژن vvdreb2a و vvdreb2b در زیر خانواده dreb2 طبقه بندی گردد. اضافه می نماید که دو ژن فوق و جدا شده ازدرخت انگور ژنوتیپ ‘عسکری’ برای اولین بار به بانک ژن ncbi گزارش گردیده است