بررسی واکنش موتانت‌های پیری در آرابیدوپسیس به پیش‌ماده سنتز اتیلن (ACC)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس‌ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی

2 استادیار، رشت، کیلومتر 5 جاده رشت-قزوین، دانشگاه گیلان، دانشکده کشاورزی، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی

3 دانشجوی کارشناسی ارشد اصلاح نباتات، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

هورمون اتیلن بر بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیکی از جمله پیری موثر است. پیری آخرین مرحله رشد و توسعه گیاه بوده که به مرگ گیاه ختم می­شود. در مسیر بیوسنتز اتیلن آخرین پیش ماده 1-aminocyclopropane 1-carboxylic acid (ACC) است. گیاهچه­های رشد یافته در محیط کشت حاوی  ACCبا تبدیل این ماده به اتیلن دستخوش تغییرات خاصی از جمله کوتاهی و ضخیم­شدن ریشه، کوتاهی هیپوکوتیل وچرخش رأس هیپوکوتیل می شوند که واکنش سه گانه (Triple response) نامیده می­شود. وقوع این علایم نشان­دهنده نرمال بودن فعالیت­های درک و بیوسنتز اتیلن در گیاه است. در این تحقیق واکنش موتانت­های  old-3, old-9, old-14, etr1-3و ko-5 به غلظت های مختلف ACC با اندازه­گیری صفات مرتبط با واکنش سه گانه در گیاه آرابیدوپسیس تالیانا بررسی شد. ژن­های OLD به عنوان ژن های موثر بر فرایند پیری در آرابیدپسیس شناخته میشوند. واکنش سه گانه در اغلب موتانت­ها با افزایش غلظت ACC مشاهده می­شود. درحالی­که در موتانت etr1-3 هیچکدام از علائم واکنش سه گانه مشاهده نشد. لذا تغییر فعالیت ژن­های OLD9٬OLD3  و OLD14 در گیاهچه­های موتانت­های old-3, old-9, old-14 باعث تغییر معنی­داری در درک و بیوسنتز اتیلن نشده، ولی در گیاهچه های موتانت etr1-3 تغییر قابل توجهی در زمینه درک اتیلن توسط حسگرهای اتیلن رخ داده است. از آنجائی­که فرآیند پیری در موتانت های  old-3, old-9, old-14سریع­تر از گیاهان والدینی صورت گرفته، این بدان معنی است که ژن­های کنترل­کننده فرآیند پیری از ژ­نهای موثر بر اتیلن متفاوت هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The response of Arabidopsis mutants associated with senescence to the precursor of ethylene (ACC)

نویسندگان [English]

  • Sara Rooyan 1
  • Reza Shirzadian 2
  • Payam Talebi 3
چکیده [English]

Ethylene is involved in many developmental and processes including plant senescence. Senescence is the final step of plant development resulting in death of plants. 1-aminocyclopropane 1-carboxylic acid) ACC) is produced in the last step of the ethylene biosynthesis. The Morphological characteristics of treated plants by ACC induce a phenotype called triple response including root and hypocotyl shortness and thickness. The occurrence of these symptoms indicates that plant system sense ethylene and its biosynthesis is activate. In this project, we examined the response of the wild type seedlings Ler-0, Col-0 and several mutants including old-3, old-9, old-14, etr1-3 and ko-5 to various concentration of ACC in Arabidopsis thaliana following evaluation of triple response characteristics. OLD genes in Arabidopsis are known as senescence involved genes. According to the obtained results, it shown that with increasing ACC concentrations, the triple response has been detected in most mutants, while in mutant etr1-3 none of those responses were observed  meaning that etr1-3 is not able to sense and signal ethylene. These results suggest that change in OLD9, OLD3 and OLD14 function doesn't cause any significant impact on ethylene biosynthesis and signaling, while change in gene activity ETR in Arabidopsis led to the loss of the triple response in etr-3 plants. Thus, the genes controlling ethylene biosynthesis is different from genes regulating plant senescence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arabidopsis
  • ethylene
  • hypocotyl
  • mutants
  • Root

مراجع

Anne, E., Hall, B. and Bleeker, A.B. 2002. Analysis of combinatorial loss-of-function mutants in the arabidopsis ethylene receptors reveals that the ers1 etr1 double mutant has severe developmental defects that are EIN2 dependent. Plant Cell, 15: 2032–2041. (Journal)
Chen, R., Binder, B.M., Garrett, W.M., Tucker, M.L., Cooper, B. and Chang, C. 2011. Proteomic responses in Arabidopsis thaliana seedlings treated with ethylene. Molecular Biosystems, 7: 2637–2650. (Journal)  
Francisco, D.L., Torre, M., Del, C., Rodríguez-Gacio, A. and Matilla, J. 2006. How ethylene works in the reproductive organs of higher plants. Plant Signaling and Behavior, 1(5): 231-242. (Journal)
Guzman, P. and Ecker, J.R. 1990. Exploiting the triple response of arabídopsís to identify ethylene related mutants. Plant Cell, 2: 513-523. (Journal)
Guiboileau, A., Sormany, R., Meyer, C  and Masclaux-Daubresse, C. 2010. Senescence and death of plant organs. Biologies, 333: 382-391. (Journal)
Jing, H.C., Sturre, M.J.G., Hille, J. and Dijkwel, P.P. 2002. Arabidopsis onset of leaf death mutants identify a regulatory pathway controlling leaf senescence. Plant Journal, 32(1): 51-63. (Journal)
Jing, H.C., Schippers, J.H.M., Hille, J. and Dijkwel, P.P. 2005. Ethylene-induced leaf senescence depends on age-related changes and OLD genes in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany, 56: 2915–2923. (Journal)
Ju, C.,Yoon, G.M., Shemansky, J.M., Lin, D.,Yin, I. and Chang, J. 2012. CTR1 phosphorylates the central regulator EIN2 to control ethylene hormone signaling from the ER membrane to the nucleusin Arabidopsis. PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences. 109: 19486–19491. (Conference)
Kim, H.J., Lim, P.O. and Nam, H.G. 2007. Molecular regulation of leaf senescence. In: Senescence processes in plants. Eds. Gan, S. Blackwell Publishing, Oxford, United Kingdom. pp. 231-255. (Book)
Lim, P.O., Kim, H.J. and Nam, H.G. 2007. Leaf senescence. Annual Review of Plant Biology, 58: 115-136. (Book)
Ma, B., Sui, M., Sun, H., Takada, K., Mori, H., Kamada, H. and Ezora, H. 2006. Subcellular localization and membrane topology of the melon ethylene receptor CmERS1. Plant Physiology, 141: 587–597. (Journal)
Omalley, R.C., Rodriguez, F., Esch, J., Binder, B., ODonnel, P., Klee, H. and Bleecker, A. 2005. Ethylene-binding activity, gene expression levels, and receptor system output for ethylene receptor family members from Arabidopsis and Tomato. Plant Journal, 41: 651–659. (Journal)
Olmedo, G., Goue, H., Gregory, B., Nourizadeh, S., Aguilar- Henonin, L., Li, H., An, F., Guzman, P. and Ecker, J. 2006. Ethylen-insensisitive encodes a 5′→ 3′ exoribonuclease required for regulation of the EIN3-targeting F-box proteins EBF1/2. PNAS, 36: 13286-13293. (Journal)
Qu, X., Hall, B., Gao,  Z. and Schaller, G.E. 2007. A strong constitutive ethylene response phenotype conferredon Arabidopsis plants containing null mutations in the ethylene receptors ETR1 and ERS1. BMC Plant Biology, 7: 3. (Journal)  
Shirzadian-Khorramabad, R., Jing, H.C., Hille, J. and Dijkwel, P.P. 2010. Identification of Arabidopsis stay-green mutants with a functional ethyleneresponse pathway. Agronomy Society of NewZealand Special Publication. Grassland Research and Practice. 14: 119-130. (Journal)
Wang, K., Li, H. and Ecker, J. 2002. Ethylene biosynthesis and signaling networks. Plant Cell, 15: 131-151.
Wilson, R.L., Bakshi, A. and Binder, B.M. 2014. Loss of the ETR1 ethylene receptor reduces the inhibitory effect offar-red light and darkness on seed germination of  Arabidopsisthaliana. Plant Science, 5: 1-13. (Journal)
Zakarias, L. and Reid, M.S. 1990. Role of growth regulators in the senescence of Arabidobsis thaliana leaves. Physiologia Plantarum, 80: 549-554. (Journal)
علوم و تحقیقات بذر ایران
دوره 3، شماره 2
تیر 1395
صفحه 67-80

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار