مطالعه صفات بیوشیمیایی و بیان برخی ژن‌های دخیل در مسیر تولید آنتی‌اکسیدان در کلزا تحت تأثیر ماده جهش‌زای اتیل متان سولفونات (EMS)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

10.22084/ab.2026.30533.1499

چکیده

افزایش تنوع ژنتیکی از اهداف اساسی در بهنژادی گیاهان می‌باشد و القای جهش روشی برای افزایش تنوع ژتنیکی است. در این مطالعه، جهش‌زایی با اتیل متان سولفونات (EMS) به منظور تعیین غلظت‌های بهینه و بررسی برخی تغییرات بیوشیمیایی و پاسخ بیان ژن اسکوربات پراکسیداز (APX)، سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و کاتالاز  (CAT)در گیاه کلزا انجام شد. بذور کلزا با چهار غلظت EMS شامل صفر (شاهد)، 0/25، 0/50 و 0/75 درصد تیمار شدند و پس از تیمار، بذور برای مدت حداکثر ۲۴ ساعت در شرایط آزمایشگاهی کاشته شدند. کشت بذور در گلخانه انجام شد و در مرحله چهار برگی، تنش شیمیایی اکسیداتیو با نیترات نقره یک مولار اعمال گردید. از میان ۳۰۰۰ لاین جهش‌یافته، ۵۰ لاین متحمل در هر یک از غلظت‌های EMS انتخاب شدند. طرح آزمایشی به‌صورت کاملاً تصادفی با سه تکرار برای چهار تیمار EMS طراحی شد. نمونه‌برداری در مرحله هشت برگی انجام شد. نتایج نشان دادند که با افزایش غلظت  EMS، صفات بیوشیمیایی اندازه‌گیری‌شده تفاوت معنی‌داری بین تیمارها داشتند و به‌طور‌کلی روند افزایشی گزارش شد. بیان ژن کاتالاز و سوپراکسیداز و اسکوربیک پراکسیداز در همه غلظت‌های اتیل متان سولفونات نسبت به شاهد افزایش یافت و در غلظت 0/75 درصد بیشترین افزایش بیان مشاهده شد. همچنین یافته‌ها نشان می‌دهد که با افزایش غلظت EMS ظرفیت تولید رادیکال‌های آزاد اکسیژن و اثرات منفی آن‌ها افزایش می‌یابد که در نتیجه گیاه با پاسخ دفاعی از طریق افزایش بیان ژن‌های مرتبط و تقویت آنتی‌اکسیدان‌ها واکنش نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of Biochemical Traits and Expression of Genes Involved in the Antioxidant Production Pathway in Rapeseed Under the Influence of the Mutagenic Substance Ethyl Methane Sulfonate (EMS)

نویسندگان [English]

  • Saeid Navabpour 1
  • Monireh Nazari 2
1 Professor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Ph.D. Student Department of Plant Breeding and Biotechnology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

After cereals, oilseeds are one of the most important food items globally and play a significant role in food security due to their high oil and protein content. Rapeseed is considered one of the most important oilseeds worldwide, with an annual production of about 27 million tons. Increasing plant yield is a primary goal of plant breeding, and increasing genetic diversity through appropriate breeding methods is crucial. One effective method for creating genetic diversity is the use of mutagenesis. In this study, mutagenesis with ethyl methane sulfonate (EMS) was conducted to determine optimal concentrations and investigate biochemical changes and gene expression responses of ascorbic peroxidase (APX), superoxide dismutase (SOD), and catalase (CAT). Rapeseed seeds were treated with four concentrations of EMS, including zero (control), 0.25, 0.50, and 0.75%. After treatment, the seeds were sown in laboratory conditions for a maximum of 24 hours. Seed cultivation took place in a greenhouse, and at the fourth leaf stage, oxidative chemical stress was induced with 1 M silver nitrate. Out of 3000 mutant lines, 50 lines tolerant to each EMS concentration were selected at each concentration (zero (control), 0.25, 0.50, and 0.75%). The experimental design was completely randomized with three replications for the four EMS treatments. Sampling was conducted at the eight-leaf stage. The results indicated significant differences in the measured biochemical traits between treatments with increasing EMS concentration, showing an overall increasing trend. The expression of CAT, APX, and SOD genes increased compared to the control at different EMS levels. The findings suggest that as the EMS concentration increases, the plant's ability to produce oxygen free radicals and their negative effects also increase, prompting a defense response in the plant through increased expression of related genes and enhanced antioxidants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ethyl methane sulfonate
  • Genetic diversity
  • Rapeseed
  • Gene expression