بررسی الگوی بیان ژن کدکننده پروتئین انتقال‌دهنده چربی در مقابله با بیماری سپتوریوز برگی در گندم نان و کلون‌سازی آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

2 استادیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

3 دانشیار بخش زیست‌شناسی سامانه‌ها، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی، کرج

چکیده

پروتئین‌های انتقال‌دهنده چربی (LTP)، در حدود 10-7 کیلودالتون وزن داشته و به‌دلیل توانایی که در انتقال انواع مولکول‌های فسفولیپید از محل سنتز (شبکه آندوپلاسمی) به غشاهای سلولی دارند، به این نام خوانده می‌شوند. در این مطالعه نقش این پروتئین‌ها در ایجاد مقاومت گندم نان نسبت به بیماری سپتوریوز برگی (Septoria tritici) با بررسی الگوی بیان ژنLTP2  طی 6-0 روز بعد از آلودگی در رقم مقاوم ونگشوبایی و حساس فلات با استفاده از روشRT-PCR  نیمه­کمی بررسی گردید. از آن‌جا که این روش امکان مقایسه نسبی مقدار رونوشت ژن‌ها را در انواع سلول‌های مختلف فراهم می‌نماید مطالعه‌ی الگوی بیان ژن به سادگی ممکن می‌گردد. که طی آن علاوه‌بر میزان بیان، زمان بیان ژن نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان بیان ژن در اثر آلودگی گیاه با بیماری سپتوریوز برگی در هر دو رقم حساس و مقاوم افزایش می‌یابد. بیان این ژن در رقم مقاوم طی 24 ساعت بعد از آلودگی افزایش می‌یابد در‌حالی‌که این افزایش بیان در رقم حساس با تأخیر و بعد از شش روز مشاهده می‌شود. با توجه به نتایج حاصل می‌توان گفت این ژن با ایجاد مقاومت علیه بیماری سپتوریوز برگی مرتبط بوده و در کنار ژن‌های اصلی ایجادکننده مقاومت باعث تشدید و حفظ مقاومت خواهد شد. هم‌چنین ژن پس از کلون‌سازی، تعیین توالی گردید و مورد بررسی بلاست پروتئینی قرار گرفت. با بررسی نتایج بلاست مشخص گشت که توالی کلون شده دارای هشت سیستئین ثابت و حفاظت شده است که در همه پروتئین‌های انتقال‌دهنده چربی ثابت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Cloning and Expression Pattern Analysis of Lipid Transfer Protein Gene from Wheat (Triticum aestivum) Responding to Septoria tritici Blotch (STB)

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Habibi 1
  • Neda Mirakhorli 2
  • Mohsen Mardi 3
1 MSc Graduate, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord
2 Assistant Professor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord
3 Associate Professor, Department of Systems Biology, Agriculture Biotechnology Research Institute of Iran, Karaj
چکیده [English]

Plant lipid transfer proteins, also known as plant LTPs, are a group of highly-conserved proteins of about 8-10kDa found in higher plant tissues. As its name implies, lipid transfer proteins are responsible for the shuttling of phospholipids and other fatty acid groups between cell membranes. Here we study the expression pattern of Lipid transfer protein gene from wheat (Triticum aestivum) responding to Septoria tritici Blotch (STB) by semi quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). This method is used to qualitatively detect gene expression in different cells. level of LTP2 gene expression was measured over time, from 0h to 6 days after inoculation in Wangshuibai as a resistant wheat cultivar and Falat as a sensitive one. The results showed that inoculation of wheat by M. graminicola (asexual stage: Septoria tritici) cause different level of LTP2 gene expression in both resistant and susceptible cultivars over time. The pattern of gene expression indicated that LTP2 gene is an early expression gene in resistant cultivar and induced at 24h after inoculation and in sensitive cultivare the high level expression have been seen at 6 days after inoculation. Thus, according this results can be concluded that these genes, along the main genes, increase and maintain resistance to Septoria tritici blotch in wheat. In this study we cloned LTP2 genes from both cultivars and after sequencing the blast protein was studied. Blast results confirmed that these proteins contain eight cysteines that are conserved in all LTP peptides.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mycosphaerella graminicola
  • Expression of gene LTP2
  • Triticum aestivum

Adhikari, T. B., Balaji, B., Breeden, J. and Goodwin, S. B. 2007. Resistance of wheat to Mycosphaerell agraminicola involve early and late peaks of gene expression. Physiological and Molecular Plant Pathology, 71: 55-68.

Carvalho, A. D. O. and Gomes, V. M. 2007. Role of plant lipid transfer proteins in plant cell physiology-Aconcise Review. Peptides, 28: 1144-1153.

Chassot, C., Nawrath, C. and Metraux, J. P. 2007. Cuticular defects lead to full immunity to a major plant pathogen. Plant Journal, 49: 972-980.

Cohen, L. and Eyal, Z. 1993. The histology of processes associated with the infection of resistant and susceptible wheat cultivars with Septoria tritici. Plant Pathology, 42: 737-743.

Guiderdoni, E., Cordero, M. J., Vignols, F., Garcia-Garrido, J. M., Lescot, M., Tharreau, D., Meynar, D., Ferriere, N., Notteghem, J. L. and Delseny, M. 2002. Inducibility by pathogen attack and developmental regulation of the rice Ltp 1 gene. Plant Molecular Biology, 49: 683-699.

Jang, C. S., Jung, J. H., Yim, W. C., Lee, B. M., Seo, Y. W. and Kim, W. 2007. Divergence of genes encoding non-specific lipid transfer proteins in the Poaceae family. Molecular and Cells, 24(2): 215-223.

Ji, X., Dong, B., Shiran, B., Talbot, M. J., Edlington, J. E., White, R. G., Gubler, F. and Dolferus, R. 2011. Control of abscisic acid catabolism and abscisic acid homoeostasis is important for reproductive stage stress tolerance in cereals. Plant Physiology, 156: 617-662.

Kader, J. C. 1997. Lipid transfer protein: a puzzling family of plant proteins. Plant Science, 2(2): 66-70.

Kia, S. H. and Torabi, M. 1387. Effect of infection with Septoria tritici leaf Blotch (Septoria tritici) at different growth stages on yield and yield components of wheat cultivars in Gorgan. Young Tree and Seed Magazine, 24(2): 237-250.

Kim, T. H., Kim, M. C., Park, J. H., Han, S. S., Kim, B. R., Monn, B. Y., Shu, M. C. and Cho, S. H. 2006. Differential expression of rice lipid transfer protein gene (LTP1) classes in responseto Abscisic acid, salt, salicylic acid, and fungal pathogen Magnaporth grisea. Plant Biology, 49(5): 371-375.

Kirubacaran, I., Begum, S. M. S., Ulaganathan, K. and Sakthivel, N. 2008. Characterization of a new antifungal lipid transfer protein from wheat. Plant Physiology and Biochemistry, 46: 918-927.

Kristensen, A. K., Brunsted, J., Nielsen, K. K., Roepstorff, P. and Mikkelsen, J. D. 2000. Characterization of a new antifungal non-specific lipid transfer protein (nsLTP) from sugar beet leaves. Plant Science, 155: 31-40.

Li, L. A., Sheng, M. C., Hua, Z. R., Ying, M. Z. and Zeng, J. J. 2006. Assessment of lipid transfer protein (LTP1) gene in wheat Powdery mildew resistance. Agricultural Science in China, 5(4): 101-105.

Lu, Z. X., Gaudet, D. A., Frick, M., Puchalski, B., Genswein, B. and Laroche, A. 2005. Identification and characterization of genes differentially expressed in the resistance reaction in wheat infected with Tilletia tritici the common bunt pathogen. Journal of Biochemistry and Molecular Biology, 38(4): 420-431.

Park, C. J., Shin, R., Park, J. M., Lee, G. J., You, J. and Paek, K. H. 2002. Induction of pepper cDNA encoding a lipid transfer protein during the resistance response to Tobacco Mosaic Virus. Plant Molecular Biology, 48: 243-254.

Rasband, W. S. 2011. Image J institutes of helth. Bethesda, Maryland, USA, htpp://image.nih.gov/ij/.

Raman, R., Milgate, A. W., Imtiaz, M., Tan, M. K., Raman, H., Lisle, C., Coombes, N. and Martin, P. 2009. Molecular mapping and physical location of major gene conferring seedling resistance to Septoria tritici blotch in wheat. Molecular Breeding, 24: 153-164.

Sels, J., Mathys, J., Coninck, B. M. A., Cammue, B. P. and Bolle, A. 2008. Plant Pathogenesis-related protein (PR) Protein: A Focus on PR Peptid. Plant Physiology and Biochemistry, 46: 941-950.

Serazetdinova, L., Oldach, K. L. and Lors, H. 2005. Expression of transgenic stilbene synthases in wheat causes the accumulation of unknown stilbene derivatives with antifungal activity. Journal of Plant Physiology, 162(9): 985-1002.

Talebi, R., Mardi, M., Jelodar, N. B., Razavi, M., Pirseyed, S. M., Kema, G., Mehrabi, R. and Ebrahimi, M. 2010. Specific resistance genes in wheat Chinese landrace Wangshuibai against two Iranian Mycosphaerella graminicola isolates. International Journal of Biology, 2(2): 181-188.

Wang, S. Y., Wu, J. H., Ng, T. B., Ye, X. Y. and Rao, P. F. 2004. A non specific lipid transfer protein with antifungal and antibacterial activities from mung bean. Peptids, 25: 1235-1242.