اثر براسينواستروئيد بر عملكرد دانه، برخي از صفات فيزيولوژيكي و بيان ژن‌هاي مرتبط با مسير سيگنالينگ اين هورمون در گندم تحت تنش خشكي

Effect of Exogenous Brassinosteroid Application on Grain Yield, some Physiological Traits and Expression of Genes Related to This Hormone Signaling Pathway in Wheat under Drought Stress

به‌‌منظور بررسي اثر محلول‌‌پاشي غلظت‌‌هاي مختلف اپي‌‌براسينوليد بر عملكرد دانه‌‌اي، كاتالاز، محتواي كلروفيل كل، پايداري غشاء سلولي گندم و بررسي بيان برخي از ژن‌‌هاي مسير سيگنالينگ براسينواستروئيدها (BES1 و BRI1) تحت تنش خشكي انتهاي فصل، آزمايشي به‌‌صورت كرت‌‌هاي دو بار خرد شده در قالب طرح بلوك‌‌هاي كاملاً تصادفي با سه تكرار در مزرعه تحقيقاتي مؤسسه تحقيقات اصلاح و تهيه نهال و بذر كرج در سال زارعي 98 به ‌‌اجرا درآمد. عامل اصلي در دو سطح (آبياري كامل و قطع آبياري از مرحله 50 درصد گلدهي تا پايان فصل زراعي)، عامل فرعي در چهار سطح (محلول‌پاشي اپي‌براسينوليد در 0، 0.25، 0.625 و 1 ميلي‌‌گرم در ليتر) و عامل فرعي فرعي شامل هفت ژنوتيپ‌‌ گندم (مهرگان، پارسي و ژنوتيپ‌‌هاي ناشناخته با كدهاي 2853، 3506، 3737، 4056 و 4228) بود. نمونه‌‌برداري سي روز پس از اعمال تنش خشكي از برگ پرچم (مرحله زادوكس89) صورت گرفت. نتايج نشان داد كه تنش خشكي موجب كاهش پايداري غشاء سلولي، محتواي كلروفيل كل، عملكرد و همچنين افزايش كاتالاز در همه ژنوتيپ‌‌ها مي‌‌شود. ژنوتيپ 4228 بر اساس ميزان عملكرد دانه‌‌، پايداري غشاء سلولي، محتواي كلروفيل و كاتالاز تحت تنش خشكي، متحمل‌‌ترين ژنوتيپ گندم در بين ارقام مورد مطالعه بود. همچنين، نتايج نشان داد كه كاربرد اپي‌‌براسينوليد از طريق افزايش صفات مذكور موجب كاهش اثرات مخرب تنش خشكي در گندم شده كه نتيجه آن افزايش عملكرد دانه‌‌اي بيشتر تحت تنش خشكي است. با افزايش غلظت اپي‌براسينوليد، ميزان عملكرد دانه نيز افزايش يافت. بررسي الگوي بيان ژن 1TaBES و TaBRI1 با استفاده از روش Real-time PCR نشان داد كه اگرچه كاربرد هورمون براسينواستروئيد موجب افزايش تحمل به تنش خشكي در گندم مي‌‌شود اما مسير سيگنالينگ آن متفاوت از مسير سيگنالينگ شناخته شده BRI1 است

To investigate the effect of exogenous brassinosteroid application on grain yield, catalase, chlorophyll content, membrane mtability index and gene expression of some genes involving in brassinosteroid signaling pathway (BES1 and BRI1) under drought stress, a split-split plot on randomized complete block design with three replications was conducted at the experimental field of Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran in 2019. The main factor was two irrigation treatments (normal irrigation and water holding after 50% flowering stage), the subplots were four concentrations of brassinosteroid (0, 0.25, 0.625 and 1 mg/l) and seven genotypes (Mehregan, Paris, 2858, 3505, 3737, 4228 and 4056) were considered as sub-sub plots. Samples were taken at 30 days after 50% flowering stage (zadoks 89) from flag leaves. The results showed that drought stress significantly reduced grain yield, chlorophyll content, membrane stability index and increased catalase in all genotypes. Genotype 4228 was identified as the most tolerant genotype among unknown wheat genotypes based on grian yield, chlorophyll content, membrane stability index and catalase. Also, the result revealed that applied epibrassinolide could reduce the destructive effects of drought stress on wheat thus grain yield was enhanced under drought stress in all genotypes by increasing the aforementioned traits. Forethermore, grain yield was increased by rising the epibrasinolide concentration. Gene expression pattern of TaBES1 and TaBRI1 using real-time PCR showed that although brassinosteroid enhances drought tolerance in wheat but its signaling pathway is different from the BRI1 signaling pathway.