بررسی تغییرات مولکولی و تحلیل محاسباتی گیاهچه‌های درون شیشه‌ای انگور تحت تیمارهای سدیم نیتروپروساید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، بخش تحقیقات زراعی- باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان قزوین، موسسه تحقیقات علوم باغبانی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، قزوین، ایران

2 استادیار، گروه اصلاح نباتات، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه اصلاح نباتات ، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

10.22084/ab.2026.31931.1504

چکیده

انگور (Vitis vinifera) یکی از مهم‌ترین محصولات باغی ایران و جهان است که عملکرد آن تحت تأثیر تنش‌های محیطی، به‌ویژه سرما، قرار می‌گیرد. در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده. در این پژوهش، ابتدا گیاهچه های انگور رقم کندوری تحت تنش سرمائی (صفر، دو و چهار هفته در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد) بررسی شد. برای بررسی اثر سدیم نیترو پروساید (SNP)، غلظت‌های مختلف (۲۰، ۴۰ و ۶۰ میکرومولار) به محیط‌کشت افزوده شد. پس از اعمال تنش، RNA استخراج شده، و با استفاده از کیت سینا کلون، cDNA سنتز گردید. بیان ژنCBF3 ، CBF4 و EF1α (به‌عنوان ژن مرجع) با روشReal-Time PCR  مبتنی بر SYBR Green تعیین شد. به‌منظور درک مبانی مولکولی، ساختارهای سه‌بُعدی مولکول‌های کلیدی شامل کلروفیل، کاروتنوئیدها، کربوهیدرات‌ها، پرولین، پروتئین، ‌ترکیبات آنتی‌اکسیدانتی، آنزیم‌های APX، POD و CAT، از پایگاه PDB و با نرم‌افزار PyMOL تحلیل شدند. این تحلیل‌ها بر ارتباط بین ساختار مولکولی، عملکرد بیوشیمیایی و نقش آن‌ها در کاهش اثرات تنش تمرکز داشتند. نتایج RT-PCR بیان ژن‌های CBF3 و CBF4 را در هیچ‌یک از تیمارها و زمان‌ها قابل آشکارسازی نشان نداد، که بیانگر القای گذرا و وابسته به زمان این ژن‌ها است. بنابراین، ترکیب تحلیل‌های مولکولی PyMOL با بررسی‌های بیوشیمیایی و ژنتیکی چارچوبی یک‌پارچه برای تبیین مکانیزم‌های پاسخ به سرما و نقش (SNP) Sodium Nitroprusside در بهبود پایداری ساختاری و فعالیت آنزیمی گیاهچه‌های انگور ارائه می‌دهد. همبستگی بین رنگیزه‌ها، متابولیت‌ها و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی نشان داد که افزایش یک صفت معمولاً با تقویت سایر صفات همراه است، به‌گونه‌ای که کلروفیل‌ها و کاروتنوئیدها با کربوهیدرات‌ها و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی هماهنگ عمل می‌کنند. این شبکه هماهنگ نشان‌دهنده وجود یک سازوکار یک‌پارچه است که پایداری فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهچه‌های انگور را تحت تنش سرما حفظ می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating changes in molecular and Computational Analyses in grape seedling under sodium nitroprusside treatment

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Nejatian 1
  • Mohammad Rasouli 2
  • Mahdi Tajalifar 3
1 Professor, Department of Horticulture, Qazvin Agricultural Research, Education and Promotion Organization, Horticultural Sciences Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Qazvin, Iran
2 Assistant Professor, Department of Plant Breeding, Tak.c., Islamic Azad University, Takestan, Iran.
3 PhD Student, Department of Plant breeding, Tak.c., Islamic Azad University, Takestan, Iran.
چکیده [English]

Grapevine (Vitis vinifera) is one of the most important horticultural crops in Iran and worldwide, and its performance is strongly affected by environmental stresses, particularly cold. Sodium nitroprusside. under controlled laboratory conditions. In this study, Initially the kondori grape (Vitis Vinifera L.) seedling were subjected to cold stress (zero, two and four weeks at 40c). To investigate the effect of sodium nitroprusside (SNP) treatment, varius concentrations (20, 40 , 60 μM) were added to the culture medium. Foollowing stress Application, RNA was extracted, and cDNA was synthesized using the sinaclon kit. The expression levels of CBF3, CBF4, AND EF1α (as a reference gene) were determined by SYBR Green-based Real-Time PCR. To Elucidate the molecular basis, three-dimensional structures of key molecules, including chlorophyll, carotenoids, carbohydrates, proline, protein, antioxidant compounds, APX, POD, CAT. Were Retrived from the PDB database and analyzed using PYMOL software. These analyses focused on the relationship between molecular structure, biochemical function, and their role in mitigating stress efects. RT-PCR results showed that the expression of CBF3 and CBF4 genes was undetectable in all treatments and time points, indicating a transient and time-dependent induction of these genes.. Therefore, combining PyMOL-based molecular analyses with biochemical and genetic assessments provides an integrated framework to elucidate the mechanisms underlying cold stress responses and the role of SNP in enhancing structural stability and enzymatic activity in grapevine seedlings. Correlation analysis revealed that increases in one trait were generally accompanied by enhancements in others. Chlorophyll a and b, carotenoids, and carbohydrates were closely coordinated, reflecting a synergistic interaction in photosynthetic performance and carbon metabolism. Antioxidant enzymatic (APX, POD, and CAT) were also positively correlated, indicating a complementary and integrated defense system. This coordinated network suggests that pigments, metabolites, and enzymes collectively contribute to maintaining physiological and biochemical stability of grapevine seedlings under cold stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nitric oxide
  • Kondori
  • Gene expression
  • Biochemical pathways