بررسی اثرات تنش شوری بر بیان ژن های کد کننده پروتئین های مرتبط با فرآیند ترجمه در آرابیدوپسیس تالیانا

تنش شوری به عنوان یکی از مهمترین تنش های غیر زیستی، از طریق اثر بر بیان ژن ها، فعالیت های ترجمه ای و سایر تغییرات متابولیسمی به شدت بر رشد و عملکرد گیاهان تاثیر گذار است و از آنجایی که دستگاه سنتز پروتئین ها نقش مهمی را در رشد و نمو گیاهان در شرایط طبیعی و تحت تنش داراست، در این مطالعه پاسخ ترانسکریپتومی ژن های مرتبط با فرآیند ترجمه در گیاه آرابیدوپسیس، در تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور با تهیه یک پلت فرم واکنش زنجیره ای پلیمراز کمّی، پاسخ بیانی 170 ژن دستگاه ترجمه ای تحت تاثیر تنش کوتاه مدت (تا 24 ساعت) 150 میلی مولار کلرید سدیم مورد مطالعه قرار گرفت. بیان اکثر ژن ها دو ساعت پس از آغاز تنش شوری، کاهش یافتند، در حالیکه پس از چهار و شش ساعت، بیان اکثر ژن ها در مقایسه با نمونه کنترل افزایش پیدا کرد. با این وجود پس از اعمال زمان طولانی تر تنش (در هشت و 24 ساعت)، دوباره بیان بیشتر ژن ها نسبت به شرایط کنترل کاهش پیدا کرد. از آنجایی که مقدار رونوشت بسیاری از ژن ها در دو و 24 ساعت پس از اعمال تنش شوری در مقایسه با شرایط کنترل کاهش پیدا کرد، به نظر می رسد که تنش شوری منجر به القای پاسخ موقتی در سطح بیان ژن ها می گردد. در این مطالعه تعداد محدودی ژن مرتبط با فرآیند ترجمه که به طور معنی داری تحت تاثیر تنش شوری قرار گرفتند، شناسایی شدند که از جمله مهمترین آنها می توان به ژن prpl11 که کد کننده پروتئین ریبوزومی پلاستیدی شماره 11 است، اشاره کرد. با وجود اینکه در لاین جهش یافته این ژن، مقدار ریبوزوم های پلاستیدی و سر هم بندی پلی زوم ها متاثر نمی گردند ولی ترجمه زیر واحد بزرگ آنزیم روبیسکو، که تثبیت کننده دی اکسید کربن در استرومای پلاستیدها است، به شدت کاهش می یابد. فنوتیپ شدید جهش یافته این ژن که شامل کاهش شدید رشد گیاه و همچنین رنگ پریدگی برگ هاست، با نقش مهم این ژن در دستگاه ساخت پروتئین در پلاستیدها و عملکرد کلروپلاست ها منطبق است. بنابراین افزایش بیان وابسته به تنش شوری این ژن که در مطالعه حاضر مشاهده گردید، می تواند ناشی از تلاش در جهت افزایش پایداری کارکرد کلروپلاست ها، حداقل در مراحل ابتدایی تنش شوری باشد. مطالعه ارقام با توانایی بیش بیان این ژن می تواند برای مطالعه عملکرد این ژن در مقابل تنش شوری بسیار کارا باشد. ژن دیگر شناسایی شده در این تحقیق که کد کننده یک پروتئین اتصالی به آر. ان . ای. غنی از آدنین/ اوراسیل است و احتمالا نقش فعال سازی ترجمه را داراست، atab2 نام دارد. غیر فعال سازی این ژن منجر به نقصان شدید در سنتز غشای تیلاکوییدی در آرابیدوپسیس گردیده و در نهایت منجر به ایجاد فنوتیپ زالی در گیاه می گردد. فعال سازی بیان این ژن تحت تاثیر کلرید سدیم، که در این تحقیق مشاهده گردید می تواند به عنوان عاملی که در جبران اثرات منفی تنش شوری بر عملکرد دستگاه ترجمه و عمکرد گیاه نقش دارد، کارایی داشته باشد. در نهایت ژن pdf1b که کد کننده یک پپتید دی فرمیلاز اختصاصی گیاهی است و در جداسازی گروه ان. فرمیل از انتهای نیتروژنی پروتئین در حال ساخت در کلروپلاست نقش دارد، مورد شناسایی قرار گرفت. جهش یافته این ژن نیز در آرابیدوپسیس منجر به ایجاد فنوتیپ زالی می گردد. به علاوه نشان داده شده است که این ژن در نمو کلروپلاست در برنج نیز نقش مهمی دارد. بنابراین القای بیانی این ژن در تنش شوری که در بررسی حاضر گزارش شده است، می تواند در فعال سازی موقت ظرفیت و توانایی ترجمه ای در طی مراحل اولیه تنش شوری نقش داشته باشد. همان گونه که ذکر شد این ژن ها و سایر ژن های شناخته شده در این مطالعه نقش های مهمی را در زیست شناسی و عملکرد کلروپلاست دارا هستند و بنابراین می توانند به عنوان اهداف جدیدی برای بهینه سازی زیست فناوری مقاومت به تنش شوری در گیاهان در نظر گرفته شوند.