مطالعه تجربی و مدلسازی ریاضی خشک کن آنالیز بیان چندین ژن مهم …

نمودار ۳-۱۰: تغییرات فعالیت آنزیم APX در ریشه ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند (P˂۰٫۰۵).
نمودار ۳-۱۱: تغییرات فعالیت آنزیم APX در اندام هوایی ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
۳-۲-۳ بررسی اثر تنش خشکی بر میزان فعالیت آنزیم کاتالاز(CAT) درگیاه کلزا
نمودارهای (۳-۱۲) و (۳-۱۳) نتایج حاصل از فعالیت آنزیم CAT را در ریشه و اندام هوایی گیاهان کلزا ارقام اکاپی (حساس به خشکی) و زرفام (مقاوم به خشکی) شاهد و تیمار شده نشان میدهد. بر اساس نتایج بدست آمده، اعمال تنش خشکی با مانیتول ۲۰۰ میلی مولار موجب افزایش معنیدار این پارامتر در ریشه ارقام زرفام و اکاپی گردیده است. بهطوریکه در هر دو رقم زرفام و اکاپی در طی ۳ ساعت بیشترین میزان فعالیت آنزیم مشاهده شده است. همچنین بر اساس این نتایج، اعمال تنش خشکی موجب افزایش معنیدار این پارامتر در اندام هوایی رقم زرفام گردیده، بهطوریکه بعد از شروع تیمار، فعالیت آنزیم بهتدریج افزایش یافته و بیشترین میزان فعالیت آنزیم در طی ۳ ساعت مشاهده شد. با این حال، در اندام هوایی رقم اکاپی تغییر قابل ملاحظهای نسبت به کنترل مشاهده نشد.
نمودار ۳-۱۲: تغییرات فعالیت آنزیم CAT در ریشه ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
نمودار ۳-۱۳: تغییرات فعالیت آنزیم CAT در اندام هوایی گیاه کلزا ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
۳-۲-۴ بررسی اثر تنش خشکی بر میزان مالوندیآلدهید (MDA) درگیاه کلزا
نتایج حاصل از بررسی میزان MDA در نمودارهای (۳-۱۴) و (۳-۱۵) منعکس شده است. طبق نتایج بدست آمده از اندازهگیری MDA، اعمال تنش خشکی با مانیتول ۲۰۰ میلی مولار موجب کاهش معنیدار این پارامتر در ریشه گیاهان کلزا رقم زرفام و موجب افزایش در ریشه گیاهان کلزا رقم اکاپی گردیده است. بهطوریکه در رقم زرفام در طی ۳ ساعت کمترین و در رقم اکاپی در طی ۱۲ ساعت بیشترین فعالیت آنزیم مشاهده شده است. همچنین بر اساس این نتایج، اعمال تنش خشکی موجب افزایش معنیدار این پارامتر در اندام هوایی رقم زرفام و موجب کاهش قابل توجهی در رقم اکاپی گردیده است. بهطوریکه در رقم زرفام، بعد از شروع تیمار میزان MDA بهتدریج افزایش یافته و در طی ۱۲ ساعت به بیشترین مقدار خود رسید. با این وجود، کمترین میزان MDA در اندام هوایی رقم اکاپی در طی ۳ ساعت مشاهده شد.
نمودار ۳-۱۴: تغییرات میزان MDA در ریشه گیاه کلزا ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
نمودار ۳-۱۵: تغییرات میزان MDAدر اندام هوایی گیاه کلزا ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
۳-۲-۵ بررسی اثر تنش خشکی بر میزان پروتئین کل درگیاه کلزا
نتایج حاصل از اثر تنش مذکور بر میزان پروتئین کل در گیاه کلزا در نمودار (۳-۱۶) به ثبت رسیده است. این آزمایش بر روی کل گیاهچه (Seedlings) انجام گرفت. نتایج حاصله بیانگر افزایش این پارامتر در گیاه کلزا ارقام اکاپی (حساس به خشکی) و زرفام (مقاوم به خشکی) طی تنش خشکی با مانیتول ۲۰۰ میلی مولار میباشد. . بهطوریکه در رقم زرفام در طی ۳ ساعت بیشترین و در رقم اکاپی در طی ۱۲ ساعت بیشترین مقدار پروتئین مشاهده گردید.
نمودار (۳-۱۶): تغییرات میزان پروتئین کل در گیاه کلزا ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد.
اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
۳-۲-۶ بررسی اثر تنش خشکی بر میزان قندهای محلول درگیاه کلزا
نتایج حاصل از بررسی میزان قندهای محلول در نمودار (۳-۱۷) منعکس شده است. این آزمایش بر روی کل گیاهچه (Seedlings) انجام گرفت. در بررسیهای انجام یافته مشخص شد که میزان قندهای محلول عموما تحت تنش خشکی با مانیتول ۲۰۰ میلی مولار در هر دو رقم زرفام (مقاوم به خشکی) و اکاپی (حساس به خشکی) بالا رفته، بهطوریکه این افزایش در رقم اکاپی بیشتر مشهود بود. در رقم زرفام میزان این پارامتر بهتدریج افزایش یافته که در طی ۱۲ ساعت به بیشترین مقدار خود رسیده و همچنین در رقم اکاپی در طی ۱۲ ساعت بیشترین میزان قندهای محلول مشاهده گردید.
نمودار (۳-۱۷): تغییرات میزان قندهای محلول در گیاه کلزا ارقام Zarfam و Okapi تحت تنش خشکی. بارها نشانگر ± SE میباشد. اعداد با حروف لاتین متفاوت، نشان دهندهی اختلاف معنیدار در بین تیمارهای هر کدام از ارقام بهتنهایی هستند .(P˂۰٫۰۵)
فصل چهارم:
بحث و بررسی
۴-۱- بررسی‌های انجام شده در سطح مولکولی
پروتئینکیناز آنزیمی است که با افزودن گروه فسفات (فسفوریلاسیون) به پروتئین‌ها در آنها تغییر ایجاد می‌کند. معمولاً فسفوریلاسیون با تغییر فعالیت آنزیمی، موقعیت سلول و یا همکاری با دیگر پروتئین‌ها باعث تغییر در عملکرد پروتئین هدف (سوبسترا) می‌گردد. ژنوم انسان حدوداً دارای ۵۰۰ ژن پروتئینکیناز است. پروتئینکینازها همچنین در باکتری‌ها و گیاهان نیز یافت شده‌اند (Manning and Whyte, 2002). ژن پروتئینکیناز(Protein Kinase) نقش قابل توجهی را در شرایط استرس به ویژه در گیاهانی مانند مدل گیاهی آرابیدوپسیس، تنباکو و برنج ایفا میکند. این ژن در تنظیم جنبههای کلیدی اعمال سلولی از جمله تقسیم سلولی، متابولیسم و پاسخ به محرکهای خارجی دخالت داردHrabak, 2000) ). آنالیز مقایسهای B.napus با آرابیدوپسیس نه تنها بهخاطر درک شباهت ژنومیکی در بین دو گونه، بلکه نیز بهدلیل کشف ژنهای مهم برای مهندسی ژنتیک B.napus کاملا سودمند میباشد. نتایج نشان داده است که شباهت قابل توجهی بین دو ژنوم در پاسخ به تنشهای غیرزیستی وجود دارد. ژنهایی مانند پروتئینکیناز در B.napus که در پاسخ به تنشهای غیرزیستی عمل میکنند مشابه با ژن پروتئینکیناز موجود در آرابیدوپسیس تنظیم بالایی دارند et al., ۲۰۱۰) Chen ). ژن پروتئینکیناز توسط تنشهای خشکی، شوری و ABA القاء شده که پیشنهاد میکند این ژن نقش مهمی در مسیر Signal transduction در ارتباط با تنشهای غیرزیستی و ABA در B.napus بازی میکندet al., ۲۰۱۰) Chen ).
بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، در گیاهچههای (Seedlings) 8 روزهی کلزا رقم اکاپی (حساس به خشکی)، بیان ژن پروتئینکیناز(PK) نسبت به کنترل (زمان صفر) بهطور معنیداری افزایش یافته، بهطوریکه بیشترین میزان بیان را در ۱۲ ساعت و کمترین بیان را در ۳ ساعت نشان داد. اما در رقم زرفام (مقاوم به خشکی)، بیان ژن PK نسبت به زمان کنترل کاهش معنیداری داشته و در ۱۲ ساعت کمترین بیان را نشان داد.
Chen و همکاران ( (۲۰۱۰با بررسی روی کلزا رقم Zhongyou 821 بیشترین میزان بیان این ژن را طی ۲۴ ساعت در ریشه کلزا نشان دادند. آنها مشاهده نمودند که این ژن در بافت گل در بالاترین سطح، اما در سایر بافتها در سطح متوسط یا پائینی بیان شده است. به طوریکه بعد از گلها در ساقه بیشترین بیان را داشته، در ریشه به مقدار کمی بیان شده و در برگ اصلا بیان نمی شود. آنها همچنین دریافتند که این ژن تحت تنش شوری با NaCl 150 میلی مولار و تنش ABA 100 میکرو مولار، ۶ ساعت بعد از شروع تیمار بیشترین بیان را نشان داده است. نتایج جالبی از این پژوهش بدست آمده است که نشاندهنده ارتباط معنیدار بین بیان ژن در دو رقم حساس و مقاوم به خشکی میباشد. همانطوریکه در بالا ذکر شد بیشترین بیان در ۱۲ ساعت در رقم اکاپی با کمترین بیان در ۱۲ ساعت در رقم زرفام همراه میباشد. این پیشنهاد میکند که ژن PK در رقم مقاوم زرفام بهطور منفی و در رقم حساس اکاپی بهطور مثبت تنظیم میشود.
گیاهان اغلب در طول رشد و نمو خود تحت تاثیر تنشهای مختلفی قرار گرفته و ژنهای دفاعی آنها در فرایند پاسخ به تنش درگیر هستند. فسفریلاسیون/دفسفریلاسیون پروتئین یک مکانیسم تنظیمکنندگی در کنترل فعالیت این ژنهای دفاعی است. آبشار پروتئینکیناز فعال شده با میتوژن (MAPK) یکی از مهمترین مسیرهای فسفریلاسیون بوده که در پائیندست سنسورها/ رسپتورها عمل میکند و پاسخهای سلولی را نسبت به محرکهای داخلی و خارجی تنظیم میکند al., ۲۰۰۷) .(Wang et آبشار MAPK دارای سهجزء سیگنالینگ کینازی بوده که بهطور فراوانی در بین یوکاریوتها محافظت شده و واسطههای مهمی در مسیر Signal transduction در سلولها هستند. مطالعات زیادی اثبات کردهاند که MAPKها نقش مهمی در تنظیم پاسخ به تنش و نمو گیاه بازی کرده و میتوانند توسط انواعی از تنشهای زیستی و غیرزیستی، از جمله خشکی، شوری، سرما، پاتوژنها و ABA فعال شوندet al., ۲۰۱۰) Chen)MAPKهای یوکاریوتی در پائیندست MAPK کینازها (MAPKK) و MAPKK کینازها (MAPKKK) در آبشارهای معکوس فسفریلاسیون برای تبدیل سیگنالهای خارج سلولی به پاسخهای سلولی عمل میکنند. در حالیکه این رویدادها سیگنالهای ویژهای را تقویت کرده، آنها همچنین سیگنالهای مختلف را بهواسطهی Cross-talk از طریق کمپلکسهای خیلی منظم یکپارچه میکنند. بسیاری از سوبستراهای مهم برای MAPKها فاکتورهای نسخهبرداری بوده که بیان ژنهای پائیندست را کنترل میکنند (Petersen .(et al., ۲۰۰۰ موتانت خنثی MAP4K (Atmpk4) آرابیدوپسیس عمدتا پاسخهای دفاعی با واسطهی –SA را بیان کرده و مقاومت افزایش یافتهای را نسبت به پاتوژنهای بدخیم نشان میدهد، اما نمیتواند بیان ژنهای نشانگر دفاعی در مسیرهای JA/ET را القاء کرده و سبب افزایش حساسیت نسبت به پاتوژن نکروتروفیک A.brassicicola شود. در توتون، MPK4 (NtMPK4) در سیگنالینگ JA و پاسخ به ازن و همچنین حمله علفخواری دخیل میباشد. برعکس MPK4، برخی از MAPKها نقش مثبتی را در تنظیم پاسخهای دفاعی بیماری وابسته به پاسخهای حساسیت بالا (HR) و مقاومت اکتسابی سیستمیک SAR)) بازی میکنند .(Wang et al., ۲۰۰۹) تاکنون تحت تیمار با تنشهای غیرزیستی، مطالعهای روی ژن MAPK4 صورت نگرفته است. در این مطالعه، در رقم اکاپی (حساس به خشکی)، بیان ژن MAPK4 نسبت به کنترل (زمان صفر) بهطور معنیداری افزایش یافته، بهطوریکه بیان آن با گذشت زمان افزایش یافته و ماکزیمم بیان آن ۱۲ ساعت پس از شروع تیمار بوده و کمترین بیان را بعد از کنترل در ۳ ساعت نشان داد. ولی در رقم زرفام (مقاوم به خشکی)، بیان ژن MAPK4 نسبت به زمان کنترل کاهش معنیداری داشته و در طی ۱۲ ساعت کمترین بیان را نشان داد. جالب است که AtMPK4 بهطور منفی توسط تنشهای زیستی و بهطور مثبت توسط تنشهای غیرزیستی تنظیم میشوند (Yu et al., ۲۰۰۵). پاسخ MPK4 به هورمونهای گیاهی اکسین، سیتوکینین، براسینواستروئید، جیبرلین و آبسیزیک اسید مشاهده نشده است .(Petersen et al., ۲۰۰۰) مشاهده کردهاند که بیان BnMPK4 در پاسخ به قارچ Sclerotinia sclerotiorum در رقم مقاوم Zhongshuang9 تنظیم بالایی و در رقم ۸۴۰۳۹ (حساس به قارچ) بعد از گذشت ۶ ساعت از شروع مایه کوبی تنظیم پائینی نشان داد .(Wang et al., ۲۰۰۹) نتایج بدست آمده در این پژوهش حاکی از آن است که سطح بیان ژن MPK4 در دو رقم اکاپی و زرفام متفاوت بوده و پیشنهاد میکند که خواص تنظیمکنندگی این ژن در دو رقم عکس هم میباشند.
تحت تنشهای محیطی، گیاهان شبکههای سیگنالی پیچیدهای را برای درک سیگنالهای مجیطی و سازگاری به شرایط نامطلوب توسعه دادهاند. پژوهشهای اخیر در مخمر، پستانداران و گیاهان، نشان دادهاند که مسیرهای سیگنالی MAPK یکی از مهمترین و حفاظتشدهترین روشها برای کنترل پاسخهای سلولی و رشد میباشند. چندین MAPK از قبیل AtMPK3، AtMPK4 و AtMPK6 توسط تنشهای زیستی و غیرزیستی فعال میشوند. پروتئین BnMPK3 ترکیبی از ۳۷۱ اسید آمینه بوده که همولوژی بالایی با AtMPK3 (۹۴ درصد تشابه) و MmERK2 (۵۶/۵۰ درصد) دارد. مشابه با AtMPK3 و سایر پروتئینکینازهای فعال شده با میتوژن، BnMPK3 شامل یک موتیف آمینواسیدی حفاظت شده T196XY198 (X هر نوع آمینواسیدی میتواند باشد) بوده، که توسط MAPKها و دمین CD (دمین اتصالی مشترک)، که در ناحیه C- ترمینال خود، که بهعنوان مکان اتصالی برای MAPK ها عمل میکند، فسفریله میشود.
بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، در رقم اکاپی (حساس به خشکی)، بیان ژنMAPK3 بهطور معنیداری افزایش یافته، بهطوریکه بیشترین میزان بیان در طی ۲۴ ساعت مشاهده گردید. همچنین در رقم زرفام (مقاوم به خشکی)، بیان ژنMAPK3 نسبت به زمان کنترل افزایش معنیداری داشته و در طی ۳ ساعت بیشترین سطح بیان را نشان داد. در مطالعه(Yu et al., ۲۰۰۵) پاسخ BnMPK3 به مانیتول ۲۰۰ میلی مولار، ۵ دقیقه بعد از اعمال تیمار شروع شده و سپس به اوج رسید، اما به نظر رسید که منحنی بیان آن در نوسان بوده و بهطور واضحی پس از ۶ ساعت کاهش یافت. پاسخ BnMPK3 به Nacl ۱۰۰ میلی مولار پس از طی ۲ دقیقه شروع شده و بعد از ۱ ساعت به بالاترین سطح رسیده و پس از ۲۴ ساعت کاهش پیدا کرد. آنها همچنین دریافتند که بیان BnMPK3 توسط SA (سالیسیلیک اسید) و m-JA (متیل ژاسمونات) تنظیم بالایی نشان داده، که معمولا در عرض ۲۰ دقیقه پس از اعمال تیمار افزایش یافت، بهویژه m-JA که بهطور مداوم بیان آن افزایش نشان داد. (Yu et al., ۲۰۰۵) برای درک عملکرد BnMPK3 تحت تنشهای مختلف، BnMPK3 را به درون سویهای از مخمر انتقال (Transform) کرده و برای بررسی بیان بالای BnMPK3 در مخمر، از تیمار داروی پراکسیداسیون چربی tBuooH و تیمار اسمزی مانیتول استفاده گردید که در نتیجه در مخمرهای تراریخت نسبت به سلولهای کنترل تحمل به مانیتول و tBuooH بهویژه در هنگام اعمال غلظت بالای مانیتول (۶۰۰ میلی مولار) بیشتر مشاهده گردید.
تا به امروز چندین ژن از خانواده ژنومی شناسایی شدهاند که میزان بیان آنها نسبت به اکسین تغییر میکند. در بسیاری از موارد، این ژنها نه تنها به اکسین بلکه به سایر عوامل القاکننده نیز پاسخ میدهند .(Ogbourne and Antalis, 1998) در سالهای اخیر، پیشرفتهای قابلتوجهی در روشنساختن مسیر Signal transduction اکسین صورت گرفته است. هماکنون شواهد قوی وجود دارد که تنظیم بیان ژن اکسین تحتتاثیر سایر مسیرهای سیگنالی قرار میگیرد. این شواهد عمدتا از خصوصیات موتانتهای پاسخدهی به اکسین بدست آمده است و نشان میدهد که سیگنالینگ اکسین بهواسطه تخریب پروتئین از طریق مسیر پروتئازوم / یوبی کوئیتین، فسفریلاسیون پروتئین، نور و سایر هورمونها تحتتاثیر قرار میگیرد .(Hagen and Guilfoyle, 2002)
در این مطالعه، در رقم اکاپی (حساس به خشکی)، بیان ژن Auxin responsive protein نسبت به کنترل (زمان صفر) بهطور معنیداری افزایش یافت. پس از شروع تیمار، بیان این ژن بهتدریج بالا رفته بهطوریکه بیشترین میزان بیان را در ۲۴ ساعت نشان داد. با این حال در رقم زرفام (مقاوم به خشکی)، بیان ژن Auxin responsive protein پس از شروع تیمار، بهتدریج کاهش یافته بهطوریکه در ۱۲ ساعت کمترین بیان را نشان داده و در نهایت در طی ۲۴ ساعت بیان آن افزایش یافت. (Chen et al., 2010) افزایش بیان این ژن را در ۳ ساعت و کاهش آن را در ۲۴ ساعت در ریشهی کلزا رقم Zhongyou 821 نشان دادند. نتایج نشان داد که ژن کدکننده اکسین در کوتیلدون بیان شده، اما mRNA آن در سطح نسبتا پائینی در سایر بافتها مشاهده گردید. همچنین ژن پاسخدهی به اکسین بهطور اختصاصی در ساقهها بیان شد. آنها مشاهده کردند که ژن کدکنندهی پروتئین مهار شده توسط اکسین (auxin repressed protein ۱۲ ساعت پس از شروع تیمار با مانیتول به بالاترین سطح بیان خود رسید (Chen et al., 2010).
بعضی از ژنهای کدکنندهی پروتئینهای حساس به اکسین بهعنوان ژنهایی شناخته شدهاند که نسبت به خشکی تنظیم پایینی دارند، این پیشنهاد میکند که اکسین ممکن است سیگنالینگ تنش خشکی را بطور منفی تنظیم کند. دیگر ژنهای کدکنندهی پروتئینهای حساس به اکسین توسط تنش خشکی القا میشوند et al., ۲۰۱۰) Chen ).
شناسایی ژنهای مرتبط با این تنشها و آنالیز الگوی بیانی آنها، به ما در بهبود تحمل محصولات به تنش با استفاده از مهندسی ژنتیک کمک خواهد کرد.
۴-۲ بررسیهای انجام شده در سطح فیزیولوژیکی
تنشهای محیطی محدودکننده فتوسنتز از جمله خشکی، میتوانند آسیب سلولی ناشی از اکسیژن را با توجه به تولید ROS افزایش دهند (Mittler, 2002). ROS بسیار واکنشپذیر بوده و در شرایطی که هیچ مکانیسم حفاظتی وجود نداشته باشد، می توانند متابولیسم را از طریق میانکنش با لیپیدها، پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک (DNA و RNA) به شدت مختل کرده (Rute and Shao, 2001) و صدمات جبران ناپذیری را به آنزیمها، غشاها و کروموزومها وارد آورند. گیاهان برای محافظت از سلول و سیستمهای subcellular خود از اثرات ناشی از این رادیکالهای اکسیژن فعال مکانیسمهایی را در خود پرورش دادهاند که از آنجمله میتوان به استفاده از آنزیمهایی مانند سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز، پلیفنل اکسیداز و غیرآنزیمی آسکوربات و گلوتاتیون اشاره نمود (Agarwal and Pandey, 2001). درجه آسیب رسانی ROS بستگی به تعادل بین تولید محصولات ROS و حذف آن توسط این سیستم مهار آنتیاکسیدان دارد Demiral and Turkan, 2005) .(Khan and Panda, 2005; پراکسیدازها متعلق به خانواده بزرگ آنزیمها میباشند که در تمام موجودات یافت میشوند، این پروتئینها دارای گروه پروستتیک فری پروتوپورفیرین XI میباشند. این آنزیمها از چندین سوبسترا برای اکسیداسیون پراکسیدهیدروژن استفاده میکنند. پراکسیدازها به میزان زیاد در گیاهان وجود دارند. که در جاروب کردن پراکسید هیدروژن نقش دارند. آنها در ارتباط با دیواره سلولی میباشند وترکیبات فنوکسی را از اسیدهای سینامیک تولید میکنند. آنزیم GPX یکی از مهمترین پراکسیدازها میباشد (Asada, ۱۹۹۲). آنزیم گایاکول پراکسیداز از آنزیمهایی است که پراکسید هیدروژن تولید شده طی تنشهای اکسیداتیو را از طریق گلوتاتیون احیایی کاهش میدهد .(Bolkhina et al., ۲۰۰۳)
در مطالعه حاضر، افزایش فعالیت GPX (گایاکول پراکسیداز) در ریشه و اندام هوایی رقم زرفام (مقاوم به خشکی) تحت تنش خشکی بسیار قابل توجه بوده اما در رقم اکاپی (حساس به خشکی)، فعالیت GPX در ریشه کاهش و در اندام هوایی افزایش یافته است. تحت تنش آهسته و/ یا ملایم خشکی، بسیاری از گونههای گیاهی افزایش در فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانت نظیر GPX و SOD را از خود نشان میدهند (Liong, 2003).
(Bandurska, 2002) ، گزارش داد که دو ژنوتیپ جو تحت تنش اسمزی تغییرات مشابهی را در فعالیت گایاکول پراکسیداز نشان میدهند. مقایسه نتایج میزان فعالیت GPX تحت تیمار خشکی، افزایش قابل توجه این پارامترها را بخوبی نشان میدهد که با نتایج حاصل از این پژوهش مطابقت دارند. برخی از پژوهشگران فعالیت گایاکول پراکسیداز را اندازهگیری کرده و طی کمبود آب هیچ افزایش یا کاهشی را مشاهده نکردند (Smirnoff, 1993). افزایش فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز برای مقابله با تنش احتمالی اکسیداتیو حاصل از اعمال تنش خشکی میباشد. به نظر میرسد در مواردی که آسیب تنش به سیستمهای آنزیمی و آنتیاکسیدانی گیاه بسیار بالاست، این سیستمها قادر به واکنش مناسب نبوده، فعالیت آنها کاهش مییابد. همچنین کاهش در فعالیت آنزیمهاى آنتىاکسیدان ممکن است به علت اختلال مولکولهاى آنزیم توسط اکسیژنهاى فعال (ROS) باشد.
یکی از آنزیمهای سیستم پاداکسایشی APX (آسکوربات پراکسیداز) میباشد که باعث تبدیل پراکسیدهیدروژن به آب میگردد. این آنزیم از AA (اسید آسکوربیک) به عنوان دهندهی الکترون در اولین مرحلهی چرخهی گلوتاتیون- آسکوربات استفاده میکند، در این چرخه APX دو مولکول AA را به عنوان دهنده مصرف میکند تا پراکسید هیدروژرن را به آب تبدیل کند. ایزوآنزیمهای APX در چهار زیر واحد سلولی حضور دارند:
۱- APXs که در استروما یافت میشود.۲- APXt در تیلاکوئید کلروپلاستها (متصل به غشای) یافت میشود. ۳ – APXm در میکروبادی پراکسیزومها و گلی اکسیزومها (متصل به غشا) یافت میشود. ۴-APXc در سیتوزول یافت میشود. ۵- APXmit در میتوکندریها (متصل به غشای) یافت میشود.
ایزوآنزیمهای APX به ویژه نوع کلروپلاستی و میتوکندریایی به طور اختصاصی از AA به عنوان دهنده الکترون استفاده میکنند (et al., ۲۰۰۲ Shigeru).

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  ۴۰y.ir  مراجعه نمایید.