ارزيابي بيوشيميايي و مولكولي شماري از ژنوتيپ‌هاي لوبيا (Phaseolus vulgaris L.) در شرايط تنش خشكي

Biochemical and molecular evaluation of some beans genotypes (Phaseolus vulgaris L.) under drought stress conditions

تنش خشكي، يكي از تنش‌هاي مهم غيرزيستي براي گياهان از جمله لوبيا است؛ چراكه رشد، توسعه و عملكرد گياه را تحت تاثير قرار مي‌دهد؛ بنابراين شناسايي ژنوتيپ‌هاي متحمل به تنش خشكي، بسيار ضروري است. يكي از راه‌هاي مؤثر در شناسايي ژنوتيپ‌هاي متحمل به تنش خشكي، بررسي بيوشيميايي و بيان نسبي ژن‌‌هاي دخيل در تنش خشكي است. بدين منظور، پژوهش حاضر بر روي شماري از ژنوتيپ‌هاي لوبيا شامل خمين، COS-16، D81083 و KS-10012، به‌صورت فاكتوريل و در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي انجام شد. تنش خشكي در سطوح تنش شديد (25% ظرفيت زراعي)، تنش ملايم (75% ظرفيت زراعي) و آبياري نرمال (100% ظرفيت زراعي) اعمال شد و سپس صفات محتواي نسبي آب برگ، نشت الكتروليت‌ها، پرولين، مالون دي آلدهيد و بيان ژن‌هاي NCED، CDPK1، PIP1 و NAC مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه بيشترين و كمترين ميزان صفت نشت الكتروليت‌ها، به‌ترتيب به ژنوتيپ‌هاي خمين به ميزان 77/66 % و COS-16 به ميزان 25% تعلق داشت. بيشترين ميزان محتواي نسبي آب برگ، در ژنوتيپ COS-16 در تنش ملايم به ميزان 66/80% و كمترين ميزان آن، در ژنوتيپ خمين در تنش شديد به ميزان 46/66 % اندازه‌گيري شد. روند افزايشي ميزان پرولين در تمامي ژنوتيپ‌ها، از آبياري 100% ظرفيت زراعي نسبت به تنش ملايم و تنش شديد مشاهده شد. همچنين روند افزايشي ميزان مالون‌دي‌آلدهيد در تنش شديد نسبت به شاهد مشاهده شد؛ از طرفي، ژنوتيپ خمين با داشتن بيشترين ميزان مالون‌دي‌آلدهيد، رتبه a و ژنوتيپ COS-16 با داشتن كمترين ميزان مالون‌دي‌آلدهيد، رتبه f را با در نظر گرفتن آزمون توكي به خود اختصاص دادند. افزايش نسبي بيان ژن NCED، NAC و CDPK1 در تنش شديد نسبت به تنش ملايم و بيان نسبي متفاوت ژن PIP1 نيز در سطوح مختلف تنش (%75 و 25% ظرفيت زراعي) مشاهده شد. به‌طوركلي، از نتايج به‌دست آمده از اندازه گيري صفات مي‌توان چنين استنباط كرد كه در ميان ژنوتيپ‌هاي مورد بررسي، ژنوتيپ COS-16 بيشترين و ژنوتيپ خمين كمترين ميزان تحمل نسبت به تنش خشكي را دارا مي‌باشند.

Drought stress is one of the important non-biological stresses for plants such as beans because it affects the growth, development and yield of the plant. Therefore, identification of drought tolerant genotypes is very important. One of the effective ways in identifying drought tolerant genotypes is biochemical investigation and relative genes expression involved in drought stress. Therefore, the present study was performed on a number of bean genotypes including Khomein, COS-16, D81083 and KS-10012 as factorial complete randomized block design. Drought stress was applied at the levels of severe stress (25% field capacity), mild stress (75% field capacity) and normal irrigation (100% field capacity) and then the relative water content, electrolyte leakage, proline, malondialdehyde and gene expression (NCED, CDPK1, PIP1 and NAC) were evaluated. Results showed that the highest and lowest electrolyte leakage traits belonged to Khomein genotypes with 77.66% and COS-16 with 25%, respectively. The highest relative water content of leaf belonged to COS-16 genotype at mild stress of 80.66% and the lowest to khomein genotype at severe stress of 25%. Increasing trend of proline content was observed in all genotypes from 100% of irrigation to mild and severe stresses. Also, increasing trend of malondialdehyde was observed in severe stress compared to control, on the other hand, Khomein genotype with the highest malondialdehyde rank a and COS-16 genotype with the lowest malondialdehyde genotype f were considered with Tukey test. Relative increase of NCED, NAC and CDPK1 gene expression was observed in severe stress compared to mild stress. Different relative expression of PIP1 gene was also observed at different stress levels (75% and 25% of field capacity). In general, it can be concluded that among the genotypes studied, COS-16 had the highest and Khomein genotype had the least tolerance to drought stress.