سطح بيان پروتيين هاي ناقل ZIP1 و ZIP5 در ريشه و برگ سه رقم گندم با روي-كارايي متفاوت

Expression level of ZIP1 and ZIP5 transporters in roots and leaves of three different zinc-efficiency wheat cultivars

توانايي گياهان براي رشد و توليد عملكرد بالا در خاك هاي با غلظت كم روي، در بين ارقام مختلف گندم متفاوت است، اما تاكنون مكانيسم فيزيولوژي دخيل در زمينه روي-كارايي و همچنين نقش پروتيين هاي ناقل روي در تحمل گياهان به كمبود روي، به طور كامل مشخص نيست. اين مطالعه با هدف مقايسه سطح بيان دو پروتيين ناقل روي و فعاليت آنزيم كاتالاز در ارقام مختلف گندم، در شرايط كمبود روي انجام شد. سه رقم گندم با روي-كارايي متفاوت شامل بك كراس (روي-كارا)، كوير (روي-ناكارا) و دوروم (روي-ناكارا) در خاك با غلظت كم روي قابل دسترس (2/0 ميلي گرم بر كيلوگرم) كشت شدند و در مرحله خوشه دهي سطح بيان دو ژن ZIP1 و ZIP5، فعاليت آنزيم كاتالاز و غلظت روي در ريشه و برگ مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ژن ZIP1 در ريشه هر سه رقم گندم بيان شد، اما سطح بيان اين ژن در ريشه رقم بك كراس بيشتر از دو رقم ديگر بود. ژن ZIP5 بر خلاف ژن ZIP1، در برگ بيان شد و سطح بيان اين ژن در هر سه رقم مشابه بود. غلظت روي در ريشه و برگ رقم بك كراس كمتر از ارقام روي-ناكارا بود، اما فعاليت كاتالاز در اين رقم به طور معني داري بيشتر بود. بر اساس نتايج بدست آمده، يكي از دلايل روي-كارايي ارقام مورد مطالعه ممكن است به علت افزايش سطح بيان ژن ZIP1 در ريشه و در نتيجه انتقال روي از خاك به گياه باشد.

The ability of plants to grow and produce high yields in soils with low zinc (Zn) availability is different among wheat cultivars. However, the physiological mechanism behind Zn efficiency is not currently fully understood and the putative role of Zn transporter proteins in contributing to Zn efficiency has not yet been determined. Therefore, the aim of this study was to compare the expression level of two Zn transporter proteins and catalase activity in different wheat cultivars under Zn deficiency. Three wheat cultivars differing in Zn efficiency including Back Cross (Zn-efficient), Kavir (Zn-inefficient), and Durum (Zn-inefficient) were grown in a severely Zn-deficient soil (DTPA-extractable Zn = 0.2 mg kg-1). Plants were sampled before emergence of main spike and analyzed for expression level of ZIP1 and ZIP5 transporters, catalase activity and Zn concentration in roots and leaves. Results showed that ZIP1 was expressed in the roots of three wheat cultivars, but expression level of this gene in Back Cross root was greater than the other cultivars. Unlike ZIP1 gene, ZIP5 was expressed in the leaves and expression levels were similar in all three cultivars. Zinc concentration in roots and leaves of Back Cross was lower than Zn-inefficient cultivars but catalase activity was significantly higher in this cultivar. Based on these results, Zn-efficiency of cultivars studied might be at least in part due to over-expression of ZIP1 in root and consequently transformation of Zn from soil to plants.