نقش ژن‏های ERF و ACO در پاسخ کتان به تنش غرقاب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، گروه ژنتیک و بهنژادی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

2 دانشیار، گروه ژنتیک و بهنژادی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

3 استادیار، پژوهشکده ژنتیک و زیست‎فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

چکیده

هدف: کتان به‌­دلیل کاربردهای چندمنظوره جایگاه قابل توجهی در بین گیاهان دارد. در صنایع مختلفی از جمله تولید روغن و مصارف دارویی استفاده می‌­شود. لذا یک گیاه دارویی و صنعتی با ارزش به‌­شمار می‌­رود. گیاه کتان در برابر عوامل تنش‌­زای محیطی آسیب­‌پذیر است. در میان این عوامل تنش‌­زا، تنش غرقابی به­‌عنوان یک تهدید برجسته به‌­شمار می­‌آید. تنش غرقاب ناشی از آب اضافی در خاک که اکسیژن رسانی به ریشه گیاهان را محدود می‌­کند، فرآیندهای متابولیک طبیعی را مختل می‌­کند و به گیاهان آسیب می‌­رساند. درک اساس ژنتیکی پاسخ کتان به تنش غرقابی بسیار مهم است. مطالعات اخیر ژن­‌های خاص و مسیرهای متابولیکی درگیر در این پاسخ را روشن کرده است. ژن­‌های ERF (فاکتور پاسخ اتیلن) و ACO (1-آمینو سیکلوپروپان-1-کربوکسیلات اکسیداز) نقش اساسی در تنظیم پاسخ‌­های تنش، از جمله تنش غرقابی دارند.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه دو ژنوتیپ کتان (حساس و متحمل) در شرایط کنترل­‌شده و در خاک اشباع از آب (بیشتر از ظرفیت مزرعه‌ای خاک) رشد کردند. نمونه­‌ها در فواصل زمانی مختلف (صفر، 12، 24، 72 ساعت و هفت روز) پس از شروع غرقاب جمع­‌آوری شد.
نتایج: الگوهای بیان ژن پاسخ­‌های متمایزی را بین ژنوتیپ‌­ها نشان داد. ژن ERF در ژنوتیپ حساس نوسانات بیشتری نشان می‌دهد احتمالاً ژنوتیپ حساس درجه بالاتری از تنش را تجربه می‌کند. از سوی دیگر، ژن ACO در دو ژنوتیپ نمونه‌برداری شده الگوهای بیان متفاوتی دارد.
نتیجه‌گیری: این تفاوت‌ها نشان‌دهنده استراتژی‌های مختلف مدیریت سطوح اتیلن تحت تنش غرقابی در این ژنوتیپ‌ها است. همچنین، تنظیم بیان ACO در ژنوتیپ‌ها نشان‌دهنده تنظیم کنترل‌شده‌تر و بالقوه سودمندتر برای تنش غرقابی طولانی مدت است. اتیلن می‌تواند به‌عنوان یک هورمون حیاتی در پاسخ به تنش گیاهی تاثیر به­‌سزایی داشته باشد.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Role of ERF and ACO Genes in the Response of Flax to Waterlogging Stress

نویسندگان [English]

  • Zahra Behzadi 1
  • Hamid Najafi Zarini 2
  • Gholam Ali Ranjbar 2
  • Ali Pakdin Parizi 3
1 PhD, Department of Genetics and Breeding, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Associate Professor, Department of Genetics and Breeding, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
3 Assistant Professor, Tabarestan Agricultural Genetics and Biotechnology Research Institute, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Sari, Sari, Iran.
چکیده [English]

Flax (Linum usitatissimum)، holds a significant position among plants due to its versatile applications. It is found in various industries, including oil production and medicinal purposes. Therefore, it is a valuable medicinal and industrial plant. Like other plants, flax is susceptible to environmental stressors, with waterlogging stress being a prominent threat. Waterlogging stress occurs when excess water in the soil limits oxygen supply to plant roots, disrupting natural metabolic processes and causing damage. Understanding the genetic basis of flax's response to waterlogging stress is crucial.
Aim: Recent studies have identified specific genes and metabolic pathways involved in this response. Notably, the ERF (Ethylene Response Factor) and ACO (1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase) genes play essential roles in regulating this response.
Materials and Methods: In our study, we grew two flax genotypes (sensitive and tolerant) in water-saturated soil (beyond Field Capacity) at different time intervals (0, 12, 24, 72 hours, and seven days) after waterlogging onset.
Findings: The gene expression patterns showed different responses between the genotypes. The ERF gene exhibited more fluctuations in the sensitive genotype, suggesting that the sensitive genotype experiences a higher degree of stress. On the other hand, the ACO gene showed different expression patterns between the two sampled genotypes.
Conclusion: These differences indicate distinct strategies for managing ethylene levels under waterlogging stress in these genotypes. Additionally, the regulation of ACO expression in these genotypes suggests a more controlled and potentially beneficial response to long-term waterlogging stress. Ethylene can have a significant effect as a vital hormone in response to plant stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ethylene
  • Gene Expression
  • Root Tissue
  • Tolerance