بررسی نقش trr14 در مقاومت به تنش در گیاه آرابیدوپسیس

گسترش روز افزون زمین های شور و کویری شدن اراضی مناطق خشک پدیده ای بسیار نگران کننده است. به طوری که تنش شوری و خشکی یکی از مهمترین عوامل کاهش عملکرد بسیاری از گیاهان زراعی محسوب می شوند. بنابراین در دهه های اخیر تلاش جدی برای بهره برداری از پتانسیل ژنتیکی ارقام گیاهان زراعی از طریق برنامه های به نژادی صورت گرفته است. پروتئین trr14 یک عضو کوچک از خانواده ی چند ژنی در آرابیدوپسیس بوده و دارای دومین کیوپین منفرد با ساختار سوم است. این پروتئین نخستین بار در غربالگری گیاهچه های آرابیدوپسیس مقاوم به قند ترهالوز (trehalose resistance) یافت شد و از این رو trr14 نامیده شد. این پروتئین در کلروپلاست وجود دارد. نقش پروتئین trr14 در گیاه آرابیدوپسیس بدرستی شناخته نشده است. اما آنالیز ژنتیکی و بیان ژن نشان داد که بیان بالای trr14سبب مقاومت به ترهالوز می شود. افزودن ترهالوز به محیط کشت گیاه آرابیدوپسیس (غلظت 100 میلی مولار) سبب کاهش رشد و عدم ظهور برگ های اولیه و نیز تجمع نشاسته در لپه های آن می شود. همچنین اور اکسپرس کردن گیاه آرابیدوبسیس با ژن trr14 سبب تغییرات قابل ملاحظه در گیاه از جمله کاهش تنفس نوری می شود. بنابراین به نظر می رسد که trr14 به نوعی در مقاوم نمودن گیاهان به تنش نقش داشته باشد. در این تحقیق نقش trr14 بر میزان جوانه زنی و رشد، میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت و میزان بیان ژن در گیاهچه های آرابیدوپسیس تالیانا در تنش شوری و خشکی مطالعه شد. بدین منظور گیاهچه های وحشی clo.0 را به عنوان شاهد و گیاهچه های جهش یافته trr14 (از کلکسیون salk) و گیاهچه های اوراکسپرس شده با ژن trr14 re17, re12, re7)) استفاده شد. بذور این گیاهچه ها در محیط کشت ms حاوی غلظت های مختلف 0، 75، 100 و 150 میلی مولار کلرید سدیم و یا 200 و 300 میلی مولار مانیتول کشت داده شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش غلظت نمک میزان جوانه زنی، رشد و ماندگاری گیاهچه ها و میزان کلروفیل در گیاهچه های clo.0 و salk کاهش یافت. اما در گیاهچه های اوراکسپرس شده با ژن trr14، نسبت به نمونه وحشی این پارامترها کاهش کمتری نشان می دهد. علاوه بر این، میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت نیز در گیاهچه های اوراکسپرس شده با ژن trr14 در محیط کشت ms حاوی غلظت های مختلف 0، 75 و100 میلی مولار کلرید سدیم نسبت به نمونه وحشی افزایش می یابد. همچنین آنالیز بیان ژن trr14، در شرایط تنش شوری نشان داد که با افزایش غلظت کلرید سدیم در محیط کشت بیان ژن trr14 در گیاهچه های clo.0 و اوراکسپرس شده با ژن trr14 افزایش می یابد. افزایش غلظت مانیتول در محیط کشت نیز اثر مشابه غلظت های مختلف نمک بر گیاهچه های اوراکسپرس شده با ژن trr14 نسبت به گیاه وحشی نشان داد. این نتایج به وضوح نشان می دهد که فقدان ژن trr14 سبب کاهش جوانه زنی دانه، اندازه طول ریشه و همچنین کاهش تحمل گیاه تحت شرایط تنش های محیطی می-شود. بعلاوه این نتایج نشان می دهد که پروتئین trr14 می تواند با اثر بر مکانیسم های فیزیولوژیکی مهم گیاه نظیر سیستم ریشه ایی گسترده برای جذب آب و موادغذایی و میزان کلروفیل مناسب برای حفظ فتوسنتز، در بقا و افزایش ماندگاری گیاه در شرایط تنش نقش داشته باشد.