آنالیز مقایسه‌ایی متابولیت‌ها به منظور شناسایی ژنوتیپ‌های با کارایی انتقال مجدد بالا در مرحله پرشدن دانه جو در پاسخ به تنش خشکی

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی سلولی مولکولی ، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 گروه زیست‌شناسی سیستم‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج ایران

3 گروه زیست‌شناسی سیستم‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج ایران.

4 استاد بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

5 استاد، گروه علوم مولکولی، دانشگاه مک کواری، سیدنی 2109، NSW، استرالیا

6 موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران ایران

7 استاد، موسسه ژنتیک گیاهی و تحقیقات گیاهان زراعی لایبنیز، سیلند، آلمان

doi
10.22103/jab.2024.23610.1577
چکیده

هدف: شرایط خشکی انتهایی در مرحله پر شدن دانه یکی از عوامل اصلی محدودکننده عملکرد جو است. در شرایط تنش، به دلیل محدودیت فتوسنتز جاری، اهمیت ذخیره بیشتر ساقه و سهم آن در تولید محصول نهایی قابل توجه خواهد بود. میانگره پنالتیمیت در میان سایر میانگره‌‌های ساقه بیشترین نقش را در انتقال مجدد ایفا می‌‌کند. هدف این مطالعه .بررسی تحمل به خشکی دو رقم و یک لاین جو با درجات مختلف انتقال مجدد مواد و همچنین بررسی آنالیز متابولیتی مقایسه­‌ای بر روی میانگره‌های پنالتیمیت سه ژنوتیپ جو یوسف (متحمل)، موروکو (حساس) و لاینPBYT17  (نیمه متحمل) طی شرایط خشکی انتهایی بود. مواد و روش‌ها: ارزیابی آنالیز متابولومیکس ژنوتیپ‌های جو (یوسف، موروکو و لاین PBYT17) در پاسخ به تنش خشکی در 21 و 28 روز بعد از اعمال تنش خشکی در مرحله پرشدن دانه انجام شد. همچنین بررسی قابلیت انتقال مجدد پنالتیمیت­های ساقه­ی ژنوتیپ­های یوسف، موروکو و PBYT17 در پاسخ به خشکی صورت گرفت. شناسایی پروفایل متابولیت‌‌ها که شامل 17 متابولیت از جمله قندهای محلول، قند فسفات، نوکلئوتید قند، اسیدهای آلی، متابولیت‌‌‌‌‌های فسفریله و نوکلئوتیدها بود. نتایج: نتایج حاصل از داده‏‌‌های متابولومیکس نشان داد که رقم یوسف کارایی معنی‏‌دار بالاتری نسبت به ارقام دیگر در انتقال مجدد، مربوط به پنالتیمیت داشت. در میان ژنوتیپ‌‌های مورد بررسی، 17 متابولیت شناسایی شدند. میزان ذخایر انتقال یافته و مقدار کارایی انتقال مجدد به طور معنی­داری در بین ژنوتیپ­های مختلف متفاوت بود. دو رقم یوسف و موروکو به ترتیب با بالاترین و کمترین کارایی انتقال مجدد در شرایط تنش، برخوردار بودند. نتایج ما نشان داد که ژنوتیپ متحمل با استفاده از افزایش UDP-گلوکز و گلوکز 6 فسفات، منجر به تولید تره‌هالوز 6 فسفات شد که نقش کلیدی در انتقال مجدد مواد در ساقه به عهده دارد. نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که متابولیتهای موثر در انتقال مجدد ذخایر ساقه می‌تواند نقشی اصلی در حفظ عملکرد گیاهان جو طی تنش خشکی آخر فصل ایفا نماید و این موضوع می­تواند راهکارهایی هدفمند برای افزایش عملکرد ژنوتیپ‌های موردنظر جو که با تنش خشکی آخر فصل مواجه می‌شوند به کار گرفته شود. این مطالعه ممکن است جهت گیری‌‌های بالقوه و منابع ارزشمندی را برای مطالعه بیشتر تنش خشکی در جو فراهم کند.