بررسی الگوی بیان ژن های کیتیناز و بتا-1و3 گلوکاناز در گیاه نخود آلوده به بیماری برق‌زدگی

پژوهش‌های حبوبات ایران

مقاله 8، دوره 5، شماره 1، آبان 1393، صفحه 151-158   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijpr.v1393i1.46255

نویسندگان

رحیم افضل^{* 1}؛ سیدحسن مرعشی¹؛ نسرین مشتاقی¹؛ حمیدرضا کاووسی²

¹دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

القای مقاومت نسبت به پاتوژن‌ها از راهکارهایی است که گیاهان برای مقابله با تنش‌های زیستی به‌کار می‌برند. آنزیم‌های کیتیناز و بتا-1و3 گلوکاناز جزء پروتئین‌های قابل‌القاء هستند که در پاسخ به عوامل بیماری‌زا توسط گیاه، سنتز می‌شوند. در این تحقیق، بیان ژن ایزوفرم‌های اسیدی و بازی این دو آنزیم در سطح مولکولی در گیاه نخود زراعی مورد مطالعه قرار گرفت. به‌این‌ترتیب که سطح تظاهر ژن‌های مذکور در نمونه‌های تیمارشده و شاهد، در ژنوتیپ نخود حساسMCC403 و ژنوتیپ مقاوم MCC496 نسبت به آلودگی با نژاد شِش قارچ برق‌زدگی (Ascochyta rabiei) در 0،6، 12، 24، 48 و 72ساعت بعد از آلودگی با استفاده ازروش ارزیابی نیمه کمیRT-PCR بررسی شد. نتایج، حاکی از افزایش بیان ایزوفرم اسیدی هر دو ژن کیتیناز و بتا-1و3 گلوکاناز پس از آلودگی بود. هردو ژن مذکور در 24ساعت اولیه پس از تلقیح، حداکثر بیان را در ژنوتیپ مقاوم نشان دادند. این در حالی است که در ژنوتیپ حساس در ساعات اولیه بعد از آلودگی، تظاهر دو ایزوفرم اسیدی به حداکثر می‌رسد و تا 72ساعت بعد از آلودگی، سطح بیان در هردو ژنوتیپ به کمترین سطح تظاهر می‌رسد. ایزوفرم بازی کیتیناز در ژنوتیپ حساس به‌میزان بیشتری بیان شد و ایزوفرم بازی
بتا-1و3گلوکاناز تظاهر پیدا نکرد. در کل، می‌توان نتیجه گرفت که احتمالاً ایزوفرم‌های اسیدی ژن‌های کیتیناز و گلوکاناز در اعطای مقاومت در برابر بیماری برق‌زدگی نخود نقش دارند.

کلیدواژه‌ها

بتا-1و3 گلوکاناز؛ برق‌زدگی نخود؛ پروتئین‌های مرتبط با پاتوژن؛ کیتیناز؛ RT-PCR

مراجع

1. Alonso, E., De Carvalho Niebel, F., Obregon, P., Gheysen, G., Inze, D., Van Montagu, M., and Castresana, C. 1995. Differential in vitro DNA binding activity to a promoter element of the gn1 β-1, 3-glucanase gene in hypersensitively reacting tobacco plants. Plant Journal 7: 309-0320.

2. Bol, J.F., Linthorest, H.J.M., and Cornelissen, B.J.C. 1990. Plant pathogenesis-related protein induced by virus infection. Annual Review of Phytopathology 28: 113-138.

3. Cao, H., Glazebrook, J., Clarke, J.D., Volko, S., and Dong, X. 1997. The Arabidopsis NPR1 gene that controls systemic acquired resistance encodes a novel protein containing ankyrin repeats. Cell 88: 57-62.

4. Gorjanovic, S. 2009. Biological and technological functions of barley seed pathogenesis-related protein

(PRs). A review. Journal of the Institute of Brewing 115(4): 334-360.

5. Kavousi, H.R., Marashi, H., Mozafari, J., and Bagheri, A.R. 2009. Expression of phenylpropanoid pathway genes in chickpea defense against race 3 of Ascochyta rabiei. Plant Pathology Journal 8: 127- 132.

6. Maden, S., Mathur, D., and Neergaard, S.B. 1975. Detection and location of seed born inouclum of Ascochyta rabiei and its transmission in chickpea (Cicer arietinum L.). Seed Science and Technology 3: 667-681.

7. Pozo, M., Azcon-Aguilar, C., Dumas-Gaudot, E., and Barea, G.M. 1999. β-1,3 Glucanase activities in tomato roots inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi and:or Phytophthora parasitica and their possible involvement in bioprotection. Plant Science 141: 149-157.

8. Ren, Y.Y., and West, C.A. 1992. Elicitation of diterpene biosynthesis in rice (Oryza sativa L.) by chitin. Plant Physiology 99: 1169-1178.

9. Ryals, J.A., Neuenschwander, U.H., Willits, M.G., Molina, A., Steiner, H.Y., and Hunt, M.D. 1996. Systemic acquired resistance. Plant Cell 8: 1809-1819.

10. Saikia, R., Pratab Singh, B., Kumar, R., and Arora, K. 2005. Detection of pathogenesis-related proteins-chitinase and β-1,3-glucanasein induced chickpea. Current Science 89(4): 659-663.

11. Salzer, P., Bonanomi, A., Beyer, K., Aeschbacher, R.A., and Boller, T. 2000. Differential expression of eight chitinase genes in Medicago truncatula roots during mycorrhiza formation, nodulation and pathogen infection. Molecular Plant Microbe Interaction 13: 763-777.

12. Sephri, H., 2009. Gene Expression Profiling of Chitinase in Chickpea by Using Real-Time PCR. MSc. Thesis. Agriculture Faculty, University of Ferdowsi Mashhad. ( In Persian).

13. Shokouhifar, F., Bagheri, A.R., and Fallahati Rastegar, M. 2006. Identification of resistant chickpea lines against pathotypes causing Ascochyta blight disease in Iran. Iranian Journal of Plant Biology 19(1): 29-42. (In Persian).

14. Siddiqui, I.A., and Shaukat, S.S. 2004. Systemic resistance in tomato induced by biocontrol bacteria against the root-knot nematode, Meloidogyne javanica is Independent of Salicylic Acid Production. Journal Phytopathology 152: 48-54.

15. Simmons, C. 1994. The physiology and molecular biology of plant 1,3-β-D-glucanases and 1,3; 1,4-β-D-glucanases. Critical Reviews in Plant Sciences 13: 325-387.

16. Van Kan, J.A.L., Joosten, M.H.A.J., and Wagemakers, C.A.M. 1992. Differential accumulation of mRNAs encoding extracellular and intracellular PR proteins in tomato induced by virulent and a virulent races of Cladosporium fulvum. Plant Molecular Biology 20: 513-527.

17. Van Loon, L.C. 1997. Induced resistance in plants and the role of pathogenesis-related protein. European Journal of Plant Pathology 103: 753-765.

18. Van Loon, L.C., and Van Strien, E.A. 1999. The families of pathogenesis-related protein, their activities and comparative analysis of PR-1 type proteins. Physiological and Molecular Plant Pathology 55: 85-97.

19. Van Loon, L.C., Pierpoint, W.S., Boller, T., and Conejero, V. 1994. Recommendations for naming plant pathogenesis-related protein. Plant Molecular Biology Reporter 12: 245-264.

20. Viswanathan, R., and Samiyappan, R. 2001. Antifungal activity of chitinases produced by some fluorescent pseudomonads against Colletotrichum falcatum Went causing red rot disease in sugarcane. Microbiological Research 155: 309-314.

21. Yonesi, H., Okhowat, S.M., and Hajarod, G. 2003. Virulence variability of Ascochyta rabiei isolates on chickpea cultivar sin Kermanshah province. Iranian Journal of Plant Pathology 39: 213-228. (In Persian).

22. Zolala, J., Farsi, M., Moghaddam Matin, M., Bahrami, A.R., and Ghabooli, M. 2008. The comparison of cel I endonuclease gene expression in some Apiaceae plants using semi-quantitative RT-PCR. Agricultural Sciences and Technology Journal 1(22): 4-11. (In Persian).