توصيفگر ها :
توتفرنگي , تنش گرمايي , پراكسيدهيدروژن , آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني , پروتيئن‌هاي شوك حرارتي
چكيده فارسي :
در بين تنش‌هاي غيرزيستي، تنش گرمايي يكي از مضرترين تنش‌هايي است كه به طور قابل‌توجهي به بافت گياهان آسيب زده، بر رشد و متابوليسم آن‌ها تأثير گذاشته و بهره‌وري و بقاي گياهان را در سراسر جهان تهديد مي‌كند. دماهاي بالا (بيشتر از 30 درجه‌ي سلسيوس) در گياه توتفرنگي خسارات شديدي بر رشد توليدمثلي اين گياه داشته و منجر به توليد ميوه‌هايي با كيفيت پايين‌تر مي‌شود. در اين راستا به منظور كاهش اثرات نامطلوب ناشي از تنش گرمايي بر گياهان، انتخاب و استفاده از ارقام متحمل به گرما و يا ايجاد ژنوتيپهاي متحمل و همچنين كاربرد برخي تركيبات شيميايي ضروري مي‌باشد. پراكسيدهيدروژن يكي از تركيباتي است كه نقش مهمي در گياهان ايفا مي‌كند و ممكن است بسياري از واكنش¬هاي فيزيولوژيكي مختلف مانند پاسخ به تنش¬ زيستي و غيرزيستي را كنترل كند، همچنين در غلظت‌هاي پايين در مسيرهاي سيگنال¬دهي و پاسخ¬هاي سلولي، مانند توليد پروتئين¬هاي مرتبط با تنش و آنزيم¬هاي آنتي¬اكسيداني شركت مي¬كند. بنابراين آزمايش حاضر با هدف بررسي تحمل به گرما در گياهان توتفرنگي رقم كاماروسا (حساس به گرما) تحت تيمار پراكسيد هيدروژن و تيمار دمايي، به صورت فاكتوريل و در قالب طرح كاملاً تصادفي و در سه تكرار انجام شد. به منظور بررسي بيان ژن‌هاي كدكننده‌ي آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني و ژن هاي كدكننده پروتئين هاي شوك حرارتي، گياهان توسط پراكسيدهيدروژن در غلظت‌هاي 0 (شاهد)، 1، 5 و 10 ميلي‌مولار، در سه نوبت و با فاصله زماني 24 ساعت، تحت محلول‌پاشي قرار گرفتند. سپس گياهان شاهد در دماي گلخانه (25 درجه‌ي سلسيوس) و گياهان تحت تنش در انكوباتور تنظيم شده در دماهاي 35 و 40 درجه‌ي سلسيوس قرار گرفته و به ترتيب در زمان‌هاي 0 (شروع)، 2 ، 5 و 10 ساعت پس از اعمال تيمار دمايي نمونه‌برداري شدند. نتايج نشان داد، از بين ژن‌هاي كدكننده‌ي پروتئين‌هاي شوك حرارتي، FaTHSFA2a با بيشترين افزايش بيان تحت تيمار دمايي 40 درجه‌ي سلسيوس در پاسخ به تنش گرمايي موثر بوده است. پس از آن به ترتيب در ژن‌هاي FaTHSFB1a، HSP90 و HSP70 افزايش ميزان بيان نسبي ژن تحت تيمار دمايي 35 و 40 درجه‌ي سلسيوس گزارش شد. بررسي بيان ژن‌هاي مرتبط با آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني نشان داد بيشترين افزايش ميزان بيان نسبي ژن در (Cu-Zn)SOD، تحت تيمار دمايي 40 درجه‌ي سلسيوس پس از گذشت 10 ساعت از آغاز تيماردهي و غلظت پراكسيدهيدروژن 10 ميلي‌مولار نسبت به نمونه‌ي شاهد و همچنين اختلاف ميانگين 09/13 بود. پس از آن، بيشترين افزايش ميزان بيان نسبي ژن به ترتيب مربوط به ژن (Mn)SOD تحت تيمار دمايي 35 درجه‌ي سلسيوس (اختلاف ميانگين 7/11) و 40 درجه‌ي سلسيوس(اختلاف ميانگين 6/11) و ژن‌هاي CAT و (Fe)SOD تحت تيمار دمايي 35 و 40 درجه‌ي سلسيوس بود. بيان ژن‌هاي GR و PRX نيز تحت تيمار‌هاي دمايي و غلظت‌هاي پراكسيدهيدروژن مختلف افزايش يافت. به طور كلي نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه رقم حساس به گرماي توتفرنگي (كاماروسا) اين توانايي را دارد كه در نتيجه‌ي كاربرد پراكسيدهيدروژن، با افزايش سنتز و فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني و همچنين افزايش بيان ژن‌هاي كدكننده‌ي پروتئين‌هاي شوك حرارتي، نسبت به تنش گرمايي واكنش نشان داده و اثرات نامطلوب تنش گرمايي بر رشد گياه را كاهش دهد.
چكيده انگليسي :
Among the abiotic stresses, high-temperature stress is one of the most harmful stresses that significantly damage plant tissue, affect their growth and metabolism, and threaten the productivity and survival of plants worldwide. High temperatures (more than 30°C) in the strawberry plant severely damage this plant's reproductive growth and lead to the production of lower-quality fruits. In this regard, to reduce the adverse effects of heat stress on plants, it is necessary to select and use heat-tolerant cultivars or create tolerant genotypes, as well as some chemical compounds. Hydrogen peroxide is one of the compounds that plays an important role in plants and may control many different physiological reactions such as response to biotic and abiotic stress, as well as in low concentrations in signaling pathways and cellular responses, such as it participates in the production of stress-related proteins and antioxidant enzymes. Therefore, the present experiment was conducted to investigate heat tolerance in strawberry plants of the Camarosa variety (heat sensitive) under hydrogen peroxide and temperature treatment, as a factorial experiment, in the form of a completely randomized design and in three replications. In the first part of the experiment, to investigate the expression of genes encoding antioxidant enzymes, the plants were sprayed with hydrogen peroxide at concentrations of 0 (control), 1, 5, and 10 mM, three times and with a time interval of 24 hours. In the other part of the experiment, to investigate the expression of genes coding for heat shock proteins, the control plants were kept at greenhouse temperature (25°C), and the stressed plants were placed in the incubator set at 35°C and 40°C, respectively. The samples were taken at 0 (start), 2, 5, and 10 hours after applying the temperature treatment. The results of the experiment showed that, among the genes encoding heat shock proteins, FaTHSFA2a was effective in response to heat stress with the highest expression increase under temperature treatment of 40 °C. After that, in FaTHSFB1a, HSP90, and HSP70 genes, we can see an increase in relative gene expression under temperature treatment of 35 and 40 °C. Examining the expression of genes related to antioxidant enzymes showed the greatest increase in relative gene expression in (Cu-Zn)SOD, under the temperature treatment of 40 degrees Celsius after 10 hours from the start of the treatment and hydrogen peroxide concentration of 10 mM compared to the control sample and also the mean difference was 13.09. After the (Cu-Zn)SOD gene, the highest increase in the relative expression of the (Mn)SOD gene under the temperature treatment of 35 °C (mean difference 11.7) and 40 °C (mean difference 11.6), and After that, CAT and (Fe)SOD genes under temperature treatment of 35 °C had a higher relative expression increase and under temperature treatment of 40 °C they had a lower relative expression increase. The increase in the expression of PRX gene was also observed under different temperature treatments and hydrogen peroxide concentrations. In general, the results of this study showed that the heat-sensitive variety of strawberry (Camarosa) has the ability to increase the synthesis and activity of antioxidant enzymes, as well as increase the expression of genes coding for heat shock proteins, as a result of the use of hydrogen peroxide, in relation to heat stress, react and reduce the adverse effects of heat stress on plant growth.
