بررسی کمپلکس های پروتئینی و متابولیت های برنج تحت تنش شوری (nacl)

شوری یک فاکتور محدود کننده تولید برنج در سراسر دنیاست. تحقیقا" ژنوتیپ های متحمل به شوری دارای صفات ویژه ای هستند و چنانچه آلل های مرتبط با شوری به گونه ای در یک گیاه متمرکز شوند، زمینه اصلاح ارقام متحمل به شوری را فراهم می نمایند. بسیاری از فرایند های پیچیده سلولی ، بیشتر از آن که به وسیله پروتئین های منفرد انجام گیرند، به وسیله مجموعه ای از مولکول های پروتئینی صورت می گیرند. بنابراین شناسایی و تعیین خصوصیت کمپلکس های پروتئینی ممکن است در شناسایی شبکه پروتئین های متقابل که پاسخ برنج به شوری را تنظیم می کنند، گام مهمی باشد. بنابراین در این آزمایش کمپلکس های پروتئینی اندام هوایی برنج در پاسخ به تنش شوری با روش bn-page و سپس روش طبع برگشتگی sds-page مطالعه شدند. این روش به جداسازی کمپلکس های پروتئینی کامل در یک موقعیت خاص منجر می شود و آنالیز ترکیب، استوکیومتری و دینامیکی آن ها را فراهم می کند. با استفاده از این روش، کمپلکس های پروتئینی کل سلول با استفاده از دترجنت ضعیف در بافر حل کننده که کمپلکس ها را کامل نگه می دارد، در دو ژنوتیپ برنج ir29 (حساس به شوری) و fl478 (متحمل به شوری) تحت شرایط کنترل و تنش آنالیز شدند. سپس کمپلکس های جدا شده روی ژل sds-page جدا و با اسپکترومتری جرمی maldi tof/tof شناسایی شدند. در این مطالعه 9 پروتئین کمپلکس به عنوان هتروالیگومر و 9 پروتئین به عنوان کمپلکس هموالیگومر از طریق بانک اطلاعاتی string شناسایی شدند در حالی که 10 پروتئین به عنوان منومر مهاجرت کردند. مهمترین کمپلکس های هتروالیگومری ردیابی شده در این مطالعه شامل زیرواحدهای پروتئینی متعلق به فتوسیستم i و ii، atp synthase و cytochrome b6f بودند. علاوه بر کمپلکس های پروتئینی که قبلا شناسایی شده اند، چندین اثر متقابل پروتئینی جدید نیز در این مطالعه معرفی گردید. توالی یابی پروتئین های ردیابی شده نشان داد که بیشترین درصد پروتئین های استخراج شده در این مطالعه متعلق به پروتئین های فتوسنتزی (43 درصد) و در جایگاه کلروپلاستی و غشای تیلاکوئیدی (59 درصد) می باشد. تغییرات الگوی پروتئوم دو ژنوتیپ در پاسخ به شوری نشان داد که از میان 76 پروتئین شناسایی شده، 32 پروتئین تغییرات معنی داری به صورت کاهش یا افزایش بیان، حذف یا اضافه شدن در پاسخ به تنش نشان دادند. در این مطالعه همچنین وزن خشک، وزن تر و طول ریشه و اندام هوایی گیاهان و همچنین میزان یون های سدیم و پتاسیم، مقدار اسید های آمینه و برخی قند ها و قند- الکل ها در ریشه و اندام هوایی گیاهان برای بررسی پاسخ های فیزیولوژیکی و متابولیکی در شرایط کنترل و تنش ارزیابی شدند. بعد از 12 روز از تنش، سطح یون سدیم بخصوص در اندام هوایی ir29 افزایش معنی داری داشت در حالیکه یون پتاسیم بیشترین افزایش را در لاین fl478 نشان داد. همچنین نسبت k+/na+ در ژنوتیپ fl478 در شرایط تنش حدود دو برابراین نسبت در ژنوتیپ ir29 بود. از طرف دیگر تغییرات متابولیکی در پاسخ به تنش های شوری در بین دو لاین متفاوت بود، بطوری که پرولین به عنوان یکی از مهمترین اسید های آمینه در واکنش به تنش ها، افزایش سه برابری را در اندام هوایی ir29 تحت شرایط تنش شوری نشان داد، اما این مقدار در fl478 تغییری نکرد. از طرف دیگر در ریشه در حالی که مقدار پرولین در ir29 تغییری نشان نداد، در fl478 به شدت افزایش یافت. بطور کلی گیاهان ir29 در مقایسه با fl478 بیشترین سطح تغییرات را در اسید های آمینه بخصوص آسپارژین، گلوتامین و gaba نشان دادند، این امر می تواند نشانگر خسارت و پیری سلول ها در گیاه حساس باشند. قند ها به عنوان مواد محافظتی در سلول، تحت شرایط تنش در هر دو لاین افزایش یافت، اما مقدار آن ها در لاین متحمل fl478 بیشتر بود. نتایج ما نشان می دهد که تفاوت های مشاهده شده در سطح پروتئین ها و متابولیت ها در پاسخ به تنش شوری می تواند تا حدوی مرتبط با تفاوت های مشاهده شده بین دو ژنوتیپ از لحاظ تحمل به شوری باشد.