بالا بردن تحمل گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک بیان کننده سوپراکسید دیسموتاز مس/روی به دمای پایین

Enhanced tolerance of the transgenic potato plants overexpressing Cu/Zn superoxide dismutase to low temperature

چکیده
1-مقدمه
2 -مواد و روش‌ها
2-1 موا گیاهی و شرایط رشد
2-2 ایجاد وکتورهای بیانی گیاهی
2-3 انتقال سیب زمینی و شناسایی گیاهان ترانس ژنیک
2-4 تیمار دمای پایین
2-5 آنالیز فعالیت آنزیمی و محتویان مالون دی آلدئید
2-6 آنالیز کیو-آرتی-پی سی آرگیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک
2-7 آنالیز آماری
3-نتایج
3-1 آنالیز محتویات مالون دی آلدئید و فنوتیپ گیاهان
3-2 فعالیت سوپراکسید دیسموتاز
3-3 فعالیت پراکسیداز و کاتالاز
3-4 نسبت سطوح بیان ژن 1StSOD گیاهان ترانس ژنیک تحت تنش سرما
4- بحث

چکیده

تنش دمای پایین یکی از فاکتورهای اصلی آسیب به گیاهان خصوصا در محصولات غذایی است. سوپراکسید دیسموتاز مس/روی نقش مهمی را در فرایند جاروب‌گری گونه‌های اکسیژن فعال که بوسیله‌ی تنش‌های محیطی تولید می‌شوند، دارند. به منظور مطالعه‌ی گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک که آیا به دمای پایین تحمل دارند یا خیر، در این مطالعه، ژن 1StSOD تحت کنترل پروموتر S35 CaMV از طریق انتقال در آگروباکتریوم تومه فاسینس بیان گردید. نتایج نشان داد که بعد از تیمار در دمای 4درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت، فعالیت سوپراکسید دیسموتاز لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک (لاین‌های OE) بیان 1StSOD 1.38 برابر در مقایسه با گیاهان غیر ترانس ژنیک (لاین‌های NT) افزایش داشت. به عبارت دیگر، فعالیت لاین‌های ترانس ژنیک سیب زمینی (لاین‌های RNAi) که مهار کننده بیان 1StSOD هستند در مقایسه با لاین‌های غیرترانس ژنیک کاهش داشتند. به علاوه، اثر افزایشی فعالیت سوپراکسید دیسموتاز بر پراکسیداسیون لیپیدها بوسیله‌ی اندازه‌گیری محتویات مالون دی آلدئید (MDA) در گیاهان در طی تیمار سرما تعیین گردید. نتایج نشان داد که میزان مالون دی آلدئید بعد از تیمار با دمای 4درجه سانتی گراد پس از 48 ساعت به ترتیب 2.02 و 1.78 برابر در لاین‌های غیرترانس ژنیک و ترانس ژنیک با بیان تداخلی 1StSOD افزایش داشت. در مقابل، لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک تنها مقدار اندکی تغییر نشان داد و نسبت به لاین‌های غیرترانس ژنیک کمتر بود. ضمنا، فعالیت پراکسیداز و کاتالاز نیز در لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک در مقایسه با لاین‌های غیرترانس ژنیک بعد از تیمار سرما افزایش یافت. از طریق مشاهده فنوتیپی، به طور مهمی این مطالعه نشان داد که برگ‌های لاین‌های غیرترانس ژنیک و ترانس ژنیک با بیان تداخلی 1StSOD شدیدا پژمرده شدند در حالیکه لاین‌های سیب زمینی ترانس ژنیک به میزان کمی تحت تاثیر قرار گرفتند. در تمام موارد، این نتایج نشان داد که تکنولوژی مهندسی ژنتیک می‌تواند برای تنظیم فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در گیاهان برای بهبود تحمل به تنش سرما استفاده شود.

به عنوان نتیجه، ما موفق شدیم که گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک بیش از حد بیان کننده و بیان تداخلی 1StSOD را تحت دمای پایین رشد دهیم. لاین‌های ترانس ژنیک با بیان بیش از حد 1STSOD فعالیت آنزیم آنتی‌اکسیدانی را خصوصا در مورد فعالیت سوپراکسید دیسموتاز ارزیابی نمود و تحمل زیادی به دمای پایین نشان دادند. در حالیکه لاین‌های ترانس ژنیک با بیان تداخلی 1StSOD و غیر ترانس ژنیک در مورد فعالیت سوپراکسید دیسموتاز کاهش داشتند و در پاسخ به دمای پایین ضعیف عمل کردند. نتایج تاکید می‌کند که دستکاری آنزیم‌های جاروب‌گر گونه‌های فعال اکسیژن توسط مهندسی ژنتیک و به تبع کنترل تعادل تولید و حذف گونه‌های فعال اکسیژن شدیدا در بدست آوردن مقاومت گیاهان به تنش‌های غیر زیستی موثر است.

Abstract

Low temperature stress is one of the major factors for damage in plants, especially in food crops. Cu/Zn superoxide dismutase plays an important role in the processes of scavenging reactive oxygen species (ROS) caused by environmental stresses. In order to study transgenic potato plants whether improved tolerance to low temperature, in this research, StSOD1 gene was overexpressed under the control of CaMV 35S promoter through Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation in potato. The results showed that after 4 °C treatment for 48 h, superoxide dismutase (SOD) activity of the transgenic potato lines (OE lines) overexpressing StSOD1 was 1.38-fold enhanced compared to the non-transgenic plants (NT lines). On the other hand, the activity of the transgenic potato lines (RNAi lines) that inhibiting expression of StSOD1 decreased compared with NT lines. In addition, the effect of increased SOD activity on lipid peroxidation was determined by measuring malondialdehyde (MDA) contents in plants during cold treatment. The result showed that MDA content increased by 2.02-fold and 1.78-fold in NT lines and RNAi lines after 4 °C treatment for 48 h, respectively. In contrast, the OE lines showed only small changes and were lower than the NT lines. Meanwhile, the activity of peroxidase (POD) and catalase (CAT) were also enhanced in OE lines compared with NT lines after cold treatment. Through observing the phenotype, importantly, this research found that the leaves of NT lines and RNAi lines have wilted severely while the OE lines were slightly affected. In all, these results indicated that genetic engineering technology could be used to regulate the antioxidant enzymes activity in plants to improve tolerance to cold stress.

In conclusion, we successfully developed the transgenic potato plants overexpressing and interfering-expressing StSOD1 under the low temperature. The OE lines evaluated the activity of antioxidant enzyme, especially SOD activity, and exhibited strong tolerance to low temperature while RNAi and NT lines showed a decrease of SOD activity and performed weak in response to low temperature. The result confirmed that the manipulation of ROS scavenging enzymes by genetic engineering and consequently control the equilibrium of ROS producing and eliminating is an extremely effective means to obtain abiotic stresses tolerant plants.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بالابردن تحمل گیاهان سیب زمینی ترانس ژنیک بیان کننده سوپراکسید دیسموتاز مس/روی به دمای پایین

Enhanced tolerance of the transgenic potato plants overexpressing Cu/Zn superoxide dismutase to low temperature

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی