بررسي تاثير تغيير عملكرد ژن هاي مختلف بر واكنش گياهان به اتيلن (C2H4) شرايط in vitroدر Arabidopsis thaliana

Assessment of changes in function of various genes on plant responses to ethylene (C2H4) in vitro condition in Arabidopsisthaliana

اتيلن، اگر چه يك ملكول ساده است، از جمله فاكتورهاي مهم و موثر بر رشد و نمو گياهان محسوب مي شود. واكنش سه گانه درگياهچه هاي اتيوله Arabidopsis به اتيلن (C2H4) به طور گسترده اي جهت بررسي فعاليت بيوسنتز، درك و سيگنالينگ اتيلن و همچنين جداسازي موتانت هاي مرتبط با اين رخدادها در اتيلن استفاده مي شود. در اين تحقيق گياهان مختلف موتانت كه هر يك حاوي موتاسيوني اختصاصي در يكي از ژن هاي مرتبط با سنتز هورمون هايي مانند اتيلن (ein2 وedr1)، جاسمونيك اسيد (jar1) و سالسيليك اسيد (pad4 و NahG) در Arabidopsis بودند جهت بررسي تاثير تغيير عملكرد ژن هاي EIN2? EDR1?JAR1 ?PAD4 و NahG بر واكنش گياهان به اتيلن مورد بررسي قرار گرفت. جهت انجام بررسي فوق از روش ارزيابي واكنش سه گانه (Ethylene Triple Response) براي ارزيابي گياهان موتانت ein2، jar1، NahG، pad4 و edr1 مورد توجه قرار گرفت. لذا بذور گياهان فوق در محيط MS شامل غلظت هاي مختلف ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) براي مدت 5 روز در شرايط تاريكي مطلق نگهداري و سپس صفات سه-گانه چرخش قلاب راسي، طول هيپوكوتيل و طول ريشه چه گياهچه هاي موتانت مورد بررسي و تجزيه و تحليل آماري قرار گرفت و با شاهد والديني (Col-0) مقايسه شد. بر اساس نتايج بدست آمده، هيچ كدام از موتانت هاي مورد بررسي در دو گروه (Ethylene overexpression) eto و(hook less) hls قرار نمي گيرند. در حالي كه كليه موتانت ها داراي تفاوتي معني دار با ژنوتيپ مادري در صفات 3 گانه واكنش به اتيلن بودند و فقط ژنوتيپ pad4 از نظر طول هيپوكوتيل و ريشه چه با ژنوتيپ مادري خود تفاوتي نداشت. لذا وقوع موتاسيون در ژن هاي موثر بر سنتز ديگر هورمون ها به نحو قابل توجهي مي تواند بر واكنش گياهان به اتيلن تغيير ايجاد نمايد. همچنين بررسي واكنش سه گانه در گياهچه هاي اتيوله موتانت مي تواند به عنوان يك شاخص مهم و قابل توجهي براي ارزيابي واكنش گياهان بالغ به اتيلن نيز محسوب گردد. كليد واژه: اتيلن، ACC، گياهچه اتيوله، واكنش سه گانه، موتانت ها.

Ethylene (C2H4), although is a simple molecule, plays several important roles in plant growth and development. Triple response approach is a great possibility for evaluation of ethylene biosynthesis and signaling in Arabidopsis thaliana. In this research, by using the various mutant plants, we investigated the function of several key genes including EIN2, EDR1, JAR1, PAD4 and NahG on plant responses to ethylene. The Arabidopsis seedlings that had some defection in ethylene biosynthesis, perception or signaling could explicate some changes in triple response. Therefore, several mutants including ein2، jar1، NahG، pad4 ،edr1 and their wild type plant, Col-0, were employed. The seeds have were on MS medium consisting of several concentrations (0, 1, 5, 10 and 20 mM) of ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid). The triple response assay was performed on seedlings after incubation for 5 days in darkness. According to the obtained results, non of the mutants fall into eto (Ethylene over expression) and his (Less hook) groups. Most of mutant plantlets displayed a significant difference with the wild type, Col-0, and only pad4 showed the same response as the parental genotype, meaning that ethylene biosynthesis and signaling in pad4 seedlings was probably the same as the wild type. Therefore, mutation in key genes involving in various hormone biosynthesis could induce a different response to ethylene in plants. The triple response approach could be very useful manner to predict the responses of plants in mature stage.