بررسی عملکرد ژن pap26 رمز کننده یک آنزیم فسفاتاز در گیاه آرابیدوپسیس تالیانا و انتقال و بررسی بیان آن در گیاه توتون

فسفر یکی از عناصر مهم و ضروری برای گیاهان محسوب می شود که در رشد، انتقال انرژی، بیوسنتز ماکرومولکول ها، فتوسنتز، تنفس سلولی و به طور کلی سوخت و ساز سلولی نقش اساسی دارد. همچنین فسفر در ترارسانی پیام و تنظیم فعالیت پروتئین ها دخالت دارد. از آنجا که گیاهان فقط قادر به جذب یون فسفات آزاد از منابع فسفر آلی و معدنی می باشند، این عنصر یکی از اصلی ترین عوامل محدود کننده رشد گیاهان به شمار می رود. بهره گیری و استفاده موثر از فسفات آلی نیازمند فعالیت مجموعه ای از آنزیم ها موسوم به اسیدفسفاتازها می باشد که هیدرولیز مونواسترهای فسفات را در محدوده ph اسیدی کاتالیز می‏کنند. atpap26 یکی از آنزیم‏های مهم در بازیابی فسفات از ترکیبات داخل و خارج سلولی است. در این پژوهش، توالی کامل cdna رمزکننده ژن atpap26 پس از همسانه‏سازی، به گیاهان طبیعی، جهش‏یافته در جایگاه ژن atpap26 آرابیدوپسیس تالیانا و همچنین گیاه توتون به عنوان یک میزبان بیانی غیرهمسان منتقل شد و به کمک روش rt-pcr بیان ژن مذکور در گیاهان مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در گیاه جهش‏یافته آرابیدوپسیس، تخریب ژن atpap26 موجب افزایش بیان ژن‏های atpap17 و atpap8 و نیز atplp9 شد که پیآمد آن افزایش 5/1 تا 2 برابری در فعالیت فسفاتازی با سوبستراهای pep و plp در مقایسه با گیاهان طبیعی شد. جالب توجه این که تغییرات معنی دار در فعالیت سایر اسیدفسفاتازها بیانگر وجود شبکه‏ای ارتباطی برای هماهنگی جهت حفظ هموستازی فسفات در بین آن‏ها است. افزایش بیان atpap26 و در نتیجه، افزایش فعالیت فسفاتازی در این گیاهان، افزایش حداقل 20 درصدی در محتوای فسفات و در نتیجه افزایش 50 و 30 درصدی بیوماس در گیاهان بیش‏بیانی آرابیدوپسیس و توتون را در پی داشت. همچنین انتقال ژن atpap26 به گیاهان جهش‏یافته آرابیدوپسیس موجب جبران تغییرات در اثر نقص ایجاد شده شد. همچنین نشان داده شد که گیاهان توتون تراریخت در مقایسه با گیاهان طبیعی غیرتراریخت در شرایط کمبود فسفات دارای ریشه اصلی کوتاه تر با انشعاب کمتر و نیز تعداد ریشه های فرعی کمتری هستند، در حالی که چنین فنوتیپی در گیاهان آرابیدوپسیس مشاهده نشد. مشاهده تأخیر در جوانه‏زنی و بروز فنوتیپ کوتولگی در گیاهان تراریخت توتون نشان می دهد که احتمالاً بیوسنتز اسیدجیبرلیک کاهش یافته است، در حالی که گیاهان تراریخت و جهش‏یافته آرابیدوپسیس تغییرات فنوتیپی قابل مشاهده‏ای نشان ندادند. افزایش بیوماس در گیاهان تراریخت در شرایط کمبود فسفات نویدبخش راهکاری مناسب در جهت کاهش آلودگی‏های ناشی از مصرف بی‏رویه کودهای فسفاته و فضولات صنعت مرغداری است.