بررسی تغییرات بیان ژن‌های FAD2 و SAD مرتبط با سنتز اسیدهای چرب در ارقام گلرنگ (.Carthamus tinctorius L) تحت تنش شوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

2 دانشیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

3 استادیار، پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی، پژوهشگاه افضلی‌پور، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران.

4 استادیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

چکیده

هدف: گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) یکی از گیاهان زراعی مقاوم به خشکی و تنش‌های محیطی است که به‌دلیل دارا بودن اسیدهای چرب غیراشباع، به‌ویژه اسید لینولئیک، اهمیت بالایی در صنایع غذایی، دارویی و صنعتی دارد. نسبت اسیدهای چرب غیراشباع به اشباع نقش مهمی در سیالیت و پایداری غشاهای سلولی دارد و تنظیم بیان ژن‌های کلیدی مسیر بیوسنتز آن‌ها، از جمله FAD2 و SAD می‌تواند مکانیسم‌های تحمل به تنش شوری را روشن کند‌.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، برای ارزیابی پاسخ‌های مولکولی گلرنگ به شوری، دو رقم گلدشت و لاین A آمریکایی تحت تیمارهای شوری 100، 200 و 300 میلی‌مولار کلرید سدیم قرار گرفتند. RNA از برگ‌های گیاه استخراج و پس از سنتز cDNA، بیان ژن‌های FAD2 و SAD با روش Real-Time PCR سنجیده شد. تغییرات بیان نسبی ژن‌ها با استفاده از روش 2^-ΔΔCt محاسبه و تحلیل آماری داده‌ها با نرم‌افزار REST و آزمون Pair-wise Fixed Reallocation Randomization Test انجام شد تا معناداری اختلاف‌ها تعیین گردد.
نتایج: نتایج نشان داد که رقم گلدشت در پاسخ به افزایش شوری، الگوی هماهنگی از تغییرات ژن‌ها را نشان داد. بیان FAD2 با افزایش شوری از 1 به 3/65 برابر افزایش یافت، در حالی که بیان SAD همزمان از 1 به 0/38 کاهش یافت. این تغییرات بیانگر ارتقاء نسبت اسید لینولئیک، حفظ سیالیت غشا و افزایش تحمل نسبی به شوری است. در مقابل، Aلاین آمریکایی الگوی دو فازی نشان داد. بیان FAD2 پس از افزایش اولیه در سطوح پایین شوری کاهش یافته و SAD در سطوح بالاتر شوری به 2/06 برابر رسید، که منجر به افزایش اسید اولئیک و تغییر در ساختار غشاها شد. این الگوی پاسخ، بیشتر به‌عنوان یک مکانیسم بقا و سازگاری در شرایط شدید استرس اسمزی عمل می‌کند تا اینکه در جهت بهبود کیفیت روغن باشد.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که ژنوتیپ‌ها دارای استراتژی‌های مولکولی متفاوتی در مقابله با تنش شوری هستند و انتخاب یا اصلاح ژنوتیپ‌هایی با بیان پایدار FAD2 و تنظیم مناسب SAD می‌تواند به‌عنوان یک راهکار مؤثر برای افزایش مقاومت به شوری و بهبود کیفیت روغن گلرنگ در شرایط محیطی متغیر مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of changes in FAD2 and SAD genes expression related to fatty acid synthesis in safflower (Carthamus tinctorius L.) cultivars under salinity stress

نویسندگان [English]

  • mahshad mahboubi 1
  • hamidreza kavousi 2
  • fatemeh Ebrahimi 3
  • mehdi mansouri 4
1 MSC Student, Department of Biotechnology, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran.
2 Associate professor, Department of Biotechnology Faculty of Agriculture Shahid Bahonar University of Kerman, kerman, Iran.
3 Assistant Professor, Research & Technology Institute of Plant Production, Afzalipour Research Institute Shahid Bahonar University of Kerman, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Biotechnology Faculty of Agriculture Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Objective
Safflower (Carthamus tinctorius L.) is a drought-resistant and environmentally stress‑tolerant crop with considerable importance in the food, pharmaceutical, and industrial sectors due to its high content of unsaturated fatty acids, particularly linoleic acid. The ratio of unsaturated to saturated fatty acids plays an essential role in maintaining cell membrane fluidity and stability. Regulating the expression of key genes in their biosynthesis pathway, including FAD2 and SAD, can help elucidate the molecular mechanisms underlying salt stress tolerance.
Materials and Methods
To evaluate the molecular responses of safflower to salinity, two cultivars (Goldasht and American Line A) were subjected to salt treatments at concentrations of 100, 200, and 300 mM sodium chloride. RNA was extracted from leaf tissue, followed by cDNA synthesis. The expression levels of FAD2 and SAD were quantified using real-time PCR. Relative changes in gene expression were calculated using the 2^-ΔΔCt method. Statistical analyses were performed using REST software, and significance was assessed through the Pair-wise Fixed Reallocation Randomization Test.
Results
The results demonstrated that the Goldasht cultivar exhibited a coordinated gene expression pattern in response to increasing salinity. FAD2 expression increased from 1 to 3.65-fold, whereas SAD expression simultaneously decreased from 1 to 0.38-fold. These changes reflect an enhanced linoleic acid ratio, maintenance of membrane fluidity, and improved salt tolerance. In contrast, American Line A showed a biphasic response: FAD2 expression decreased after an initial rise at low salinity levels, and SAD expression increased up to 2.06-fold under high salinity. This pattern suggests a shift toward higher oleic acid content and altered membrane structure. Such responses primarily serve as survival and adaptation mechanisms under severe osmotic stress rather than improving oil quality.
Conclusion
The findings indicate that safflower genotypes employ different molecular strategies to cope with salinity. The selection or development of genotypes with stable FAD2 expression and proper SAD regulation can be an effective approach to enhancing salt tolerance and improving safflower oil quality under diverse environmental conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Safflower
  • Salinity stress
  • FAD2
  • SAD
  • Gene expression