مطالعه تجمع پرولين و بيان ژن P5CS دربرگ‌ها و جوانه‌هاي گل ژنوتيپ هاي لوبياي معمولي تحت تنش خشكي

Study of Proline accumulation and gene expression of P5CS in leaves and flower buds of common bean cultivars under drought stress

يازده ژنوتيپ از دو گروه متفاوت لوبيا (لوبيا چيتي و لوبيا سفيد) به منظور آزمون تحمل به تنش خشكي در طي مراحل رشد رويشي و زايشي انتخاب شدند. تنش خشكي در مرحله رشد رويشي با ظهور سومين سه برگچه‌اي و در مرحله زايشي هنگامي كه جوانه‌هاي گل در حال گذر از ميوز بودند اعمال شد. سپس محتوي پرولين و بيان ژن ?-1- پرولين -5-كربوكسيل سنتتاز (P5CS) آزمون گرديد. در همه ژنوتيپ‌ها با وقوع تنش خشكي پرولين تجمع يافت ولي افزايش سطح پرولين در ژنوتيپ‌هاي مقاوم در مقايسه با ژنوتيپ‌هاي حساس بيشتر بود. همچنين محتوي پرولين در جوانه‌هاي گل لوبيا 10 برابر محتوي پرولين در برگ‌ها در هر دو شرايط كنترل و تنش بدست آمد. بيان ژن كليدي در متابوليسم پرولين (P5CS) در برگ‌ها و جوانه‌هاي گل تحت تنش خشكي با استفاده از RT-PCR نيمه كمي مورد بررسي قرار گرفت. تنش محيطي سبب افزايش بيان معني‌دار از ژن P5CS گرديد. اين افزايش بيان در ژنوتيپ‌هاي مقاوم به خشكي قابل توجه‌تر از ژنوتيپ حساس به خشكي بوده و احتمالا باعث افزايش فرآورده نهايي اين ژن مي‌شود. همبستگي بين سطح پرولين و بيان ژن P5CS در برگ‌ها و جوانه‌هاي گل مشاهده گرديد.

Eleven common genotypes belonging to two different groups (cranberry bean and lima bean) were submitted to drought stress during vegetative and reproductive stage under controlled glasshouse condition. Drought stress was induced at vegetative stage with the appearance of the third trifoliate and at reproductive stage when flower buds were passing through meiosis. Then proline level and ?-1-proline -5-carboxylate synthetase (P5CS) gene expression were analyzed. In all genotypes free proline accumulated under drought stress, however proline levels increased earlier in drought-tolerant genotypes compared to more susceptible ones and so the content of free proline in bean flower buds was 10-fold higher than leaves under both conditions of drought and control. The expression of key gene in proline metabolism (P5CS), was studied in the leaves and flower buds of experimental plants by semi-quantitative RT-PCR under drought stress. This abiotic stress caused significant up-regulation of the expression of P5CS. An increase of expression of P5CS was observed in drought-resistant genotypes of bean, compared with sensitive ones. This may be resulted from an increase of the level of final product of the gene. Expression of P5CS gene correlates with the proline levels found in leaf and flower buds tissue.