تعداد نشریات | 31 |
تعداد شمارهها | 744 |
تعداد مقالات | 7,078 |
تعداد مشاهده مقاله | 10,174,073 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,866,578 |
اثر سمیت آهن بر برخی صفات مرفولوژیک، بیان نسبی ژن G6PDH و فعالیت آنزیم پراکسیداز در ژنوتیپ های حساس و متحمل برنج (Oryza sativa L.) | ||
تحقیقات غلات | ||
مقاله 2، دوره 9، شماره 3، آذر 1398، صفحه 207-220 اصل مقاله (260.12 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22124/cr.2020.15255.1545 | ||
نویسندگان | ||
محمد محسن زاده گلفزانی* 1؛ مریم پسندیده ارجمند2؛ سید حسن حسنی کومله3؛ حبیب اله سمیع زاده لاهیجی4؛ رسول واحدی5؛ سحر رمضان زاده بیشه گاهی5 | ||
1استادیار، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
2دانشجوی دکتری، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
3دانشیار، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
4استاد، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
5دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
چکیده | ||
تحت شرایط سمیت آهن، یکی از مهمترین عوامل محدودکننده تولید برنج در زمینهای کشاورزی، افزایش رادیکالهای فعال اکسیژن و در نتیجه کاهش رشد و نمو گیاه است. در این پژوهش، اثر سمیت ناشی از آهن در سطوح صفر (شاهد)، 100، 250، 400 و 500 میلیگرم در لیتر آهن (Fe-EDTA) بر برخی صفات مرفولوژیک، بیان نسبی ژن فتوسنتزی G6PDH و فعالیت آنزیم پراکسیداز در دو ژنوتیپ Pokkali (متحمل) و IR64 (حساس) برنج در مرحله چهاربرگی تحت شرایط هیدروپونیک با محلول غذایی یوشیدا بررسی شد. آزمایش بهصورت فاکتوریل با دو فاکتور ژنوتیپ و غلظت آهن (بهترتیب با دو و پنج سطح) در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که برهمکنش سمیت آهن و ژنوتیپ بر تمامی صفات مطالعه شده بهجز وزن خشک ریشه، تاثیر معنیداری داشت. تجزیه خوشهای با روش پیوستگی کامل (دورترین همسایهها)، ده تیمار مورد مطالعه را در دو گروه مجزا قرار داد. تجزیه به عاملها نیز نشان داد که 66 درصد از تنوع کل صفات بهوسیله دو عامل مستقل توجیه شد. اعمال تنش سبب کاهش بیان نسبی ژن G6PDH در هر دو ژنوتیپ شد، با این تفاوت که در ژنوتیپ Pokkali میزان بیان نسبی این ژن با اعمال سطوح کم تنش کاهش یافت، اما در ژنوتیپ IR64 کاهش بیان این ژن فقط در سطوح بالای تنش اتفاق افتاد. کمترین میزان فعالیت آنزیم پراکسیداز در هر دو ژنوتیپ Pokkali وIR64 در غلظت 100 میلیگرم در لیتر آهن و بیشترین میزان فعالیت آن بهترتیب در سطوح 400 و 250 میلیگرم در لیتر آهن مشاهده شد. بهنظر میرسد کاهش بیان ژن G6PDH در سطوح کم تنش و افزایش فعالیت آنزیم پراکسیداز در ژنوتیپ متحمل میتواند میزان پراکسیدهیدروژن ناشی از سمیت آهن را کاهش دهد. | ||
کلیدواژهها | ||
IR64؛ Pokkali؛ Real-Time-PCR | ||
مراجع | ||
Anderson, L. E. and Advani, V. R. 1970. Chloroplast and cytoplasmic enzymes: Three distinct isoenzymes associated with the reductive pentose phosphate cycle. Plant Physiology 45 (5): 583-585.##Asseng, S., Ritchie, J. T., Smucker, A. J. M. and Robertson, M. J. 1998. Root growth and water uptake during water deficit and recovering in wheat. Plant and Soil 201 (2): 265-273.##Bin, H., Jingming, Z., Yunrong, W., Ancheng, L. and Ping, W. 1997. Effect of POD on tolerance to ferrous iron toxicity in rice. Journal of Zhejiang Agricultural University 23 (5): 557-560.##Bode, K., Döring, O., Lüthje, S., Neue, H. U. and Böttger, M. 1995. The role of active oxygen in iron tolerance of rice (Oryza sativa). Journal of Protoplasma 184 (1-4): 249-255.##Bowler, C., Montagu, M. V. and Inze, D. 1992. Superoxide dismutase and stress tolerance. Annual Review of Plant Biology 43 (1): 83-116.##Briat, J. F., Fobis-Loisy, I., Grignon, N., Lobréaux, S., Pascal, N., Savino, G., Thoiron, S., von Wiren, N. and van Wuytswinkel, O. 1995. Cellular and molecular aspects ofiron metabolism in plants. Biology of the Cell 84: 69-81. doi:10.1016/0248-4900(96)81320-7.##Caverzan, A., Passaia, G., Rosa, S. B., Ribeiro, C. W., Lazzarotto, F. and Margis-Pinheiro, M. 2012. Plant responses to stresses: role of ascorbate peroxidase in the antioxidant protection. Journal of Genetics and Molecular Biology 35 (4): 1011-1019.##De Dorlodot, S., Lutts, S. and Bertin, P. 2005. Effects of ferrous iron toxicity on the growth and mineral composition of an interspecific rice. Journal of Plant Nutrition 28 (1): 1-20.##Dufey, I., Hakizimana, P., Draye, X., Lutts, S. and Bertin, P. 2009. QTL mapping for biomass and physiological parameters linked to resistance mechanisms to ferrous iron toxicity in rice. Euphytica 167 (2): 143-160.##Eicks, M., Maurino, V., Knappe, S., Flügge, U.-I. and Fischer, K. 2002. The plastidic pentose phosphate translocator represents a link between the cytosolic and the plastidic pentose phosphate pathways in plants. Plant Physiology 128 (2): 512-522.##Fageria, N. K., Santos, A. B., Barbosa Filho, M. P. and Guimarães, C. M. 2008. Iron toxicity in lowland rice. Journal of Plant Nutrition 31 (9): 1676-1697.##Fang, W. C. and Kao, C. H. 2000. Enhanced peroxidase activity in rice leaves in response to excess iron, copper and zinc. Journal of Plant Science 158 (1-2): 71-76.##Finatto, T., de Oliveira, A. C., Chaparro, C., Da Maia, L. C., Farias, D. R., Woyann, L. G., Mistura, C. C., Saores-Bresolin, A. P., Llauro, C., Panaud, O. and Picault, N. 2015. Abiotic stress and genome dynamics: specific genes and transposable elements response to iron excess in rice. Rice 8: 13. doi: 10.1186/s12284-015-0045-6.##Ganjeali, A., Porsa, H. and Bagheri, A. 2011. Response of yield and morphophysiological characteristics of earliness chickpea genotypes (Cicer arietinum L.) under drought stress. Iranian Journal of Pulses Research 2 (1): 65-80. (In Persian with English Abstract).##Heidarvand, L., Amiri, R. M., Naghavi, M. R., Farayedi, Y., Sadeghzadeh, B. and Alizadeh, K. 2011. Physiological and morphological characteristics of chickpea accessions under low temperature stress. Russian Journal of Plant Physiology 58 (1): 157-163.##Ho, H. Y.,Cheng, M. L. and Chiu, D. T. 2007. Glucose-6-phosphate dehydrogenase: From oxidative stress to cellular functions and degenerative diseases. Redox Report 12 (3): 109-118.##Kibria, M. G., Hossain, M., Murata, Y. and Hoque, M. A. 2017. Antioxidant defense mechanisms of salinity tolerance in rice genotypes. RiceScience 24 (3): 155-162.##Kjalke, M., Andersen, M. B., Schneider, P., Christensen, B., Schülein, M. and Welinder, K. G. 1992. Comparison of structure and activities of peroxidases from Coprinus cinereus, Coprinus macrorhizus and Arthromyces ramosus. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Protein Structure and Molecular Enzymology 1120 (3): 248-256.##Kletzien, R., Harris, P. and Foellmi, L. 1994. Glucose-6-phosphate dehydrogenase: A "housekeeping" enzyme subject to tissue-specific regulation by hormones, nutrients, and oxidant stress. The FASEB Journal 8 (2): 174-181.##Kruger, N. J. and von Schaewen, A. 2003. The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation. Current Opinion in Plant Biology 6 (3): 236-246.##Kukreja, S., Nandwal, A. S., Kumar, N., Sharma, S. K., Unvi, V. and Sharma, P. K. 2005. Plant water status, H2O2 scavenging enzymes, ethylene evolution and membrane integrity of Cicer arietinum roots as affected by salinity. Biologia Plantarum 49(2): 305-308.##Li, J., Chen, G., Wang, X., Zhang, Y., Jia, H. and Bi, Y. 2011. Glucose‐6‐phosphate dehydrogenase‐dependent hydrogen peroxide production is involved in the regulation of plasma membrane H+‐ATPase and Na+/H+ antiporter protein in salt‐stressed callus from Carex moorcroftii. Physiologia Plantarum 141 (3): 239-250.##Lipiec, J., Doussan, C., Nosalewicz, A. and Kondracka, K. 2013. Effect of drought and heat stresses on plant growth and yield: A review. Journal of International Agrophysics 27 (4): 463-477.##Liu, Y., Wu, R., Wan, Q., Xie, G. and Bi, Y. 2007. Glucose-6-phosphate dehydrogenase plays a pivotal role in nitric oxide-involved defense against oxidative stress under salt stress in red kidney bean roots. Plant and Cell Physiology 48 (3): 511-522.##Majerus, V., Bertin, P., Swenden, V., Fortemps, A., Lobréaux, S. and Lutts, S. 2007. Organ-dependent responses of the African rice to short-term iron toxicity: Ferritin regulation and antioxidative responses. Journal of Biologia Plantarum 51 (2): 303-312.##Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. Second Edition. Academic Press, London.##Mayak, S., Tirosh, T. and Glick, B. 2004. Plant growth-promoting bacteria confer resistance in tomato plants to salt stress. Plant Physiology and Biochemistry 42: 565-572.##Mehraban, P. and Abdolzadeh, A. 2012. Effects of iron excess on the antioxidant activity and patterns of protein electrophoresis in Oryza sativa var. Shafagh.Journal of Plant Production 19 (1): 85-106.##Mehraban, P., Abdolzadeh, A. and Sadeghipour, H. R. 2008. Iron toxicity in rice (Oryza sativa), under different potassium nutrition. Asian Journal of Plant Sciences 7 (3): 251-259.##Mohsenzadeh Golfazane, M., Samizadeh Lahiji, H. and Hassani Kumleh, H. 2017. Investigation of guaiacol peroxidase (GPx) activity in two canola genotype under non-stress and osmotic conditions. Iranian Journal of Field Crop Science 48 (1): 71-80. (In Persian with English Abstract).##Mohsenzadeh Golfazani, M., Pasandideh Arjmand, M., Kordrostami, M., Samizadeh Lahiji, H., Hassani Kumle, H. and Rezadoost, M. H. 2018. The effect of iron stress on the relative expression level of SOD, MDHR and GPX1 genes in tolerant and sensitive genotypes of rice. Crop Biotechnology 8 (24): 1-13. (In Persian with English Abstract).##Nelson, D. L. and Cox, M. M. 2000. Lehninger principles of biochemistry. Third Edition. W. H. Freeman Publications.##Ozyigit, I. I., Filiz, E., Vatansever, R., Kurtoglu, K. Y., Koc, I., Öztürk, M. X. and Anjum, N. A. 2016. Identification and comparative analysis of H2O2-scavenging enzymes (ascorbate peroxidase and glutathione peroxidase) in selected plants employing bioinformatics approaches. Frontiers in Plant Science 7: 301.##Pandey, S., Fartyal, D., Agarwal, A., Shukla, T., James, D., Kaul, T. and Reddy, M. K. 2017. Abiotic stress tolerance in plants: Myriad roles of ascorbate peroxidase. Frontiers in Plant Science 8: 581. doi: 10.3389/fpls.2017.00581.##Pessarakli, M. 2019. Handbook of plant and crop stress. Fourth Edition. Boca Raton, FL, CRC Press, Tylor and Fransis Group.##Puangbut, D., Jogloy, S., Vorasoot, N., Akkasaeng, C., Kesmala, T., Rachaputi, R. C. and Patanothai, A. 2009. Association of root dry weight and transpiration efficiency of peanut genotypes under early season drought. Agricultural Water Management 96 (10): 1460-1466.##Ribeiro, C. W., Korbes, A. P., Garighan, J. A., Jardim-Messeder, D., Carvalho, F. E., Sousa, R. H. and Margis-Pinheiro, M. 2017. Rice peroxisomal ascorbate peroxidase knockdown affects ROS signaling and triggers early leaf senescence. Plant Science 263: 55-65.##Sadeghipour, H. R., Abdolzadeh, A. and Mehraban Joubani,P. 2008. Iron toxicity in rice (Oryza sativa L.), under different potassium nutrition. Asian Journal of Plant Sciences 7 (3): 251- 259.##Saikia, T. and Baruah, K. K. 2013. Iron toxicity tolerance in rice (Oryza sativa) and its ssociation with anti-oxidative enzyme activity. Journal of Crop Science 3 (3): 90-94.##Vahedi, R., Mohsenzadeh Golfazani, M., Pasandideh Arjmand, M. and Samizadeh Lahiji, H. 2019. Investigation of relative expression of some genes related to iron-induced toxicity in two varieties of rice (Oryza sativa). Crop Biotechnology 9 (27): 15-28. (In Persian with English Abstract).##Wang, X., Ma, Y., Huang, C. Wan, Q., Li, N. and Bi, Y. 2008. Glucose-6-phosphate dehydrogenase plays a central role in modulating reduced glutathione levels in reed callus under salt stress. Planta 227 (3): 611-623.##Wu, L. B., Shhadi, M. Y., Gregorio, G., Matthus, E., Becker, M. and Frei, M. 2014. Genetic and physiological analysis of tolerance to acute iron toxicity in rice. Rice 7 (1): 8. doi: 10.1186/s12284-014-0008-3##Yamasaki, H., Sakihama, Y. and Ikehara, N. 1997. Flavonoid-peroxidase reaction as a detoxification mechanism of plant cells against H2O2. Plant Physiology 115 (4): 1405-1412.##Yoshida, S., Fomo, D. A. and Cock, J. H. 1976. Laboratory manual for physiological studies of rice. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines.## | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 903 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 572 |