بررسی ترانسکریپتوم، پروتئوم و متابولوم گیاهان جو تلقیح شده با قارچ اندوفیت p. indica تحت تنش خشکی و شوری و شناسایی مکانیسم های مولکولی مقاومت القاء شده توسط قارچ
چکیده
تنش های غیرزیستی از جمله خشکی و شوری، از مهم ترین عوامل محدودکننده رشد و نمو گیاهان زراعی می باشند. در گیاهان، پاسخ به تنش های محیطی در تمام سطوح اتفاق می افتد که شامل پاسخ های سلولی، تغییر متابولیسم و تغییر در سطح مولکولی می باشد. یکی از روش های ایجاد مقاومت در گیاهان استفاده از میکروارگانیسم های مفید موجود در خاک می باشد. قارچ اندوفیت p. indica یکی از این میکروارگانیسم های مفید است که از دامنه میزبانی وسیع و خاصیت تحریک کنندگی رشد گیاه برخوردار می باشد و مقاومت گیاهان را به تنش های زیستی و غیرزیستی افزایش می دهد. پژوهش حاضر به منظور بررسی تغییرات ترانسکریپتوم، متابولوم و پروتئوم گیاه جو تلقیح شده با قارچ p. indica تحت تنش خشکی و شوری و شناخت مکانیسم مولکولی مقاومت القا شده توسط قارچ انجام شده است. برای این منظور آزمایش گلخانه ای در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل 3 سطح شوری (تنش شوری) و 3 سطح خشکی (تنش خشکی) و دو سطح (تلقیح شده و تلقیح نشده) بودند. گیاهان به مدت 2 هفته در شرایط بدون تنش قرار گرفتند و سپس تنش خشکی و شوری در آنها القاء شد. 2 هفته بعد از تنش نمونه برداری از برگ گیاهان شاهد و تلقیح شده انجام پذیرفت. سپس آزمایشات فیزیولوژیکی، پروتئومیکس، ترانسکریپتومیکس و متابولومیکس بر روی نمونه های برداشت شده صورت پذیرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که قارچ p. indica باعث بهبود رشد گیاهان در شرایط نرمال و تحت تنش های خشکی و شوری می گردد. آنالیز ترانسکریپتوم، پروتئوم و متابولوم بوته های جو تلقیح شده با قارچ و مقایسه آنها با گیاهان شاهد نشان داد که تاثیر قارچ بر گیاهان میزبان چند جانبه بوده و باعث تغییرات گسترده در ژنوم، پروتئوم و متابولوم گیاهان تلقیح شده می گردد. قارچ با افزایش بیان تعدادی از ژن ها مانند tctp و همچنین افزایش بیان آنزیم های آنتی اکسیدان مهمی مانند آسکوربات پراکسیداز و 2- سیس پروکسی ردوکسین و همچنین برخی آنزیم های مهم در چرخه فتوسنتز مانند فسفوریبولوکیناز به گیاهان تلقیح شده امکان تحمل بهتر تنش خشکی و رشد بیشتر را در این شرایط می دهد. همچنین قارچ با افزایش نسبت های پتاسیم به سدیم و کلسیم به سدیم در گیاهان تلقیح شده اثرات سمی تجمع سدیم را تا حدی خنثی نموده و روند کاهش رشد گیاهان تحت تنش شوری را تقلیل می دهد. قارچ بر ترانسکریپتوم گیاهان تلقیح شده تحت تنش شوری تاثیر گذاشته و باعث افزایش و کاهش بیان ده ها ژن در آنها می شود. قارچ بر میزان مواد محلول سازگار مانند قندهای محلول و اسیدهای آمینه (مانند پرولین و گابا) تاثیر گذاشته و با افزایش این مواد در گیاهان تلقیح شده به تنظیم اسمزی در این گیاهان و حفاظت بهتر از ماکرومولکول هایی مانند پروتئین ها کمک شایانی می کند. در مجموع این پژوهش اثرات مثبت همزیستی قارچ p. indica و گیاه جو را تحت تنش های خشکی و شوری اثبات کرد.