بررسی جذب آمونیوم در گیاه تراریخته شده تنباکو(nicotiana plumbaginifolia) با ژن ناقل نیترات atnrt2.1

نیتروژن از مهم ترین عناصر پرمصرف برای رشد و نمو گیاهان است که گیاه برای ساختن پروتئینها، اسیدهای نوکلئیک و بسیاری ترکیبات نیتروژن دار دیگر به آن نیاز دارد. بخش عمده نیتروژن به صورت یون نیترات و آمونیوم از طریق محلول خاک وارد سیستم ریشه ای گیاهان می شود. به طور کلی نیترات از طریق سه سیستم انتقال از عرض غشا پلاسمایی عبور می کند. یکی از سیستم ها، lats (low affinitytransport system) می باشد که تمایل پایینی نسبت به نیترات داشته، در غلظت های بالای نیترات محیط (بیش از 500 میکرومولار) فعالیت می نماید. سیستم دیگر hats (high affinity transport system) می باشد که در غلظت های پایین نیترات در محیط )کمتر از 500 میکرو مولار) عمل نموده و خود شامل دو سیستم ihats (inducible hats) و chats (constitutive hats) می باشد که chats به صورت دائمی فعالیت نموده تمایل بیشتری نسبت به نیترات دارد، ولی ihats توسط غلظت های پایین نیترات القا می شود. تحقیقات جذب نیترات در سطح مولکولی بیانگر آن است که سیستم های lats توسط خانواده ژنی nrt1 و سیستم های hatsبه واسطه خانواده ژنی nrt2 کد می شوند. ژن های خانواده nrt2 دارای اعضای متعددی در گیاهان می باشند که در این میان ژن nrt2.1 نقش بیشتری در جذب غلظت های کم نیترات بیرونی از طریق سیستم ihats ایفا می کند. از طرفی دو سیستم انتقال مجزا برای جذب آمونیوم وجود دارد: یکی سیستم انتقال با تمایل بالا (hats) که در غلظت های محیطی کمتر از 1 میلی مولار آمونیوم فعالیت می کنند و دیگری سیستم جذب با تمایل پایین (lats) که تنها در غلظت-های بالاتر از 1 میلی مولار آمونیوم فعالیت می کنند. در سطح مولکولی خانواده amt1 در سیستم جذب با تمایل بالا (hats) فعالیت می کند و ژن amt1.1 نقش مهمی را در جذب آمونیوم به واسطه hats ایفامی کند. در این تحقیق از گیاه تراریخته تنباکو (nicotiana plumbaginifolia) که قبلا ژن nrt2.1 به همراه ژن nar2 از گیاه آرابیدوپسیس و ژن مارکر مقاومت به کانامایسین به آن منتقل شده بود جهت بررسی نقش بیان ژن nrt2.1 در جذب آمونیوم استفاده گردید. پس از تایید هموزیگوسیتی گیاهان تراریخته تنباکو برای ژن انتقالی از طریق کشت بر روی محیط جامد ms حاوی آنتی بیوتیک کانامایسن، حضور ژن انتقالی از طریق pcr و الکتروفورز مورد تایید قرار گرفت. سپس بذرهای گیاهان ابتدا در شرایط گلدانی کاشته و سپس به محیط هیدروپونیک منتقل و در شرایط مختلف از نظر مقدار آمونیوم (100 و200 میکرومولار برای آزمایشات محدوده hats و 1000 میکرو مولار برای lats) در محیط ریشه، در دو حالت خاموش و روشن بودن ژن ناقل نیترات قرار گرفتند و روند جذب آمونیوم توسط دو گیاه تراریخته و خودرو تنباکو در غلظت های مختلف آمونیوم و در طی 24 ساعت بعد از اضافه شدن آمونیوم به محیط با روش ion depletion مورد بررسی قرار گرفت. مشخص گردید که در حالت خاموش بودن ژن ناقل نیترات، جذب آمونیوم در گیاهان تراریخته افزایش معنی داری نسبت به گیاه خودرو نشان می دهد و احتمالا تشدید بیان ژن انتقال یافته atnrt2.1 باعث افزایش جذب آمونیوم در گیاه تراریخته نسبت به گیاه خودرو شده است. در حالیکه در حضور نیترات تفاوت معنی داری در روند جذب آمونیوم بین دو گیاه خودرو و تراریخته مشاهده نشد ولی در حضور نیترات در محیط، دو گیاه تراریخته و خودرو آمونیوم کمتری نسبت به عدم حضور نیترات جذب می کنند که بیانگر اثر مهاری نیترات بر روی جذب آمونیوم می باشد. بررسی تاثیر تشدید بیان ژن انتقال یافته atnrt2.1 بر روی روند و میزان جذب آمونیوم در محدوده سیستم lats نشان داد که تفاوت معنی داری بین گیاه خودرو و تراریخته در جذب نیترات وجود ندارد. در حالت روشن بودن ژن ناقل نیترات، میزان جذب آمونیوم در گیاه خودرو و تراریخته در حضور و عدم حضور نیترات تفاوت معنی داری را نشان نمی دهد ولی در حضور نیترات میزان جذب آمونیوم در هر دو گیاه در مقایسه با عدم حضور نیترات کاهش میابد. از طرفی بررسی میزان جذب نیترات در حالت خاموش بودن ژن ناقل نیترات نشان می دهد که گیاه تراریخته نیترات بیشتری در مقایسه با گیاه خودرو جذب می کند ولی حضور آمونیوم در محیط، جذب نیترات در هر دو گیاه را کاهش می دهد. همچنین بررسی تغییرات شاخص های رشد مانند طول ریشه، طول ساقه و وزن تر کل گیاه نشان می دهد که اختلاف معنی داری بین دو گیاه در روند تغییرات شاخص های رشد وجود ندارد.