نقش microRNA399 و سوكروز در پاسخ‌هاي فيزيولوژيك گياه آرابيدوپسيس (Arabidopsis thaliana) نسبت به كمبود فسفر

The role of microRNA399 and sucrose in physiological responses to phosphate deficiency in Arabidopsis thalina plant

ميكروRNAها مولكول‌هايی با زنجيره كوتاه و غيرقابل ترجمه است كه بيان ژن‌های مختلف را در سطح پس از رونويسی تنظيم می‌كنند. تعداد زيادی از ميكروRNAها در پاسخ به تنش‌‌های مختلف محيطی نقش دارند. برای نمونه، miR399 در پاسخ گياه به كمبود فسفات اهميت دارد. پژوهش حاضر با هدف درك نقش متقابل miR399 و سوكروز در پاسخ گياه آرابيدوپسيس (Arabidopsis thaliana) به كمبود فسفات انجام گرفت. برای اين منظور، از گياه تراريخته آرابيدوپسيس كه در آن بيان ژن miR399 افزايش يافته (OXmiR399) همراه با گياه نوع خودرو استفاده شد. بذر گياهان در چهار محيط كشت مختلف: محيط كشت با فسفر كافی همراه سوكروز (S+P+)، با كمبود فسفر همراه سوكروز (S+P-)، فسفر كافی بدون سوكروز (S-P+) و كمبود فسفر بدون سوكروز (S-P-) كشت شدند. P+ و P- به ترتيب اشاره به سطوح 2/1 ميلی‌مولار و 10 ميكرو‌مولار فسفات دارد و S+ محيط حاوی سوكروز 1 درصد و S- محيط فاقد سوكروز است. نتايج نشان داد كه در گياهان تراريخت طول ريشه اوليه و انشعابات آن در محيط‌های فاقد سوكروز و دارای فسفات كافی (S+P-) نسبت به گياهان نوع خودرو به شدت كاهش يافت. بالاترين ميزان تجمع آنتوسيانين و نشاسته در محيط‌های S+P- در هر دو نوع مشاهده شد. به هر حال، در محيط‌های S-P- بيان بالای miR399 موجب افزايش معنی‌داری در تجمع آنتوسيانين گياه شد. miR399 موجب افزايش معنی‌داری در سطح فسفر آزاد گياه در تمام انواع محيط‌ها نيز شد. از سوی ديگر، در محيط‌های حاوی فسفات كافی حذف سوكروز موجب افزايش معنی‌دار ميزان فسفر آزاد در هر دو نوع گياهی شد. احتمالا سوكروز و miR399 به طور همزمان در مسير سيگنال‌دهی كمبود فسفات در گياه آرابيدوپسيس نقش مهمی دارند.

microRNAs (miRNAs) are noncoding small RNAs that generally function as posttranscriptional negative regulators. The miRNAs play a direct role in plant responses to many types of environmental stresses. For example miR399 had a role in response to Pi deficiency. The aim of this study was to investigate the role of miR399 and sucrose in some physiological responses of Arabidopsis thaliana plants to phosphate deficiency. Therefore, miR399-overexpressing transgenic and wild type Arabidopsis plants were used. The plant seeds were cultured on the Suc+Pi+ (S+P+), Suc-Pi+ (S-P+), Suc+Pi- (S+P-) and Suc-Pi- (S-P-) media. Pi+ and Pi- refer to 1.2 mM and 10 µM Pi, respectively and Suc+ or Suc- are media culture with 1% sucrose or without. The results showed that sucrose and miR399 had a dramatic effect on root architecture so that primary root length and its branches on S-P+ medium were significantly reduced in over expressed as compared with wild type plants. The highest anthocyanin and starch accumulation was achieved in S+P- media in both plant types. However, miR399 over expression was resulted in significant rise in anthocyanin accumulation on S-P- medium in transgenic relative to wild type plants. In addition, miR399 was resulted in significant rise in free phosphorous level in all typesʹ media. compared to wild type. These results were probably due to the role of sucrose and miR399 in signalling pathway during phosphate starvation in Arabidopsis plant.