بررسی عملکرد ژن OsVP1 از طریق مطالعه لاین¬‌های جهش¬یافته برنج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد اصلاح نباتات، گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار بخش فیزیولوژی مولکولی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران

3 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه صنعتی اصفهان.

چکیده

ژن­های  ABI3و VP1 کد­کننده عوامل رونویسی هستند که در ترارسانی پیام آبسیزیک اسید نقش دارند. هدف این پروژه، مطالعه عملکرد ژن OsVP1، اورتولوگVP1  و ABI3 در برنج از طریق مطالعه جهش‌­یافته­های آن است. به همین منظور، برای روشن ساختن نقش این ژن، ویژگی­های گیاهان جهش‌­یافته osvp1-1  (لاین­های با DNA  T-ورودی در ناحیه پروموتر ژن OsVP1) و osvp1-2 (لاین­های با DNA  T-ورودی در ناحیه کد­کننده ژن OsVP1) در مراحل مختلف رویشی و زایشی با وحشی مورد مقایسه قرار گرفت و همچنین بررسی مقایسه­ای پاسخ گیاهان جهش­یافته osvp1-1 و وحشی به تیمار آبسیزیک اسید و تنش‌­های غیر­زیستی به همراه مطالعه الگوی بیان ژن OsVP1 در گیاهچه­های 12 روزه با استفاده از RT-PCR انجام شد. گیاهان osvp1-2 نسبت به گیاهان وحشی رنگ پریده، نحیف­تر و فاقد عملکرد بودند. گیاهان osvp1-1 نسبت به گیاهان وحشی از ارتفاع کوتاهتری برخوردار بودند و خوشه­دهی و پر شدن دانه آنها نیز چند روز دیر­تر از گیاهان وحشی صورت گرفت. همچنین سطح بیان رونوشت­های ژن OsVP1 در گیاهان osvp1-1 نسبت به گیاهان وحشی چند برابر شده بود. با اعمال تنش­های غیر­زیستی و ABA کاهش رشد در گیاهچه مشاهده شد و سطح رونوشت­های ژن  OsVP1 نسبت به شرایط شاهد افزایش نشان داد. نتایج حاضر نشان می­دهد ژن OsVP1 می­تواند در ترارسانی پیام آبسیزیک اسید و کاهش رشد در شرایط تنش نقش داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Functional Analysis of OsVP1 Using Rice Mutant Lines

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Hashemi 1
  • Zahrasadat SHobbar 2
  • Mohammad mehdi Majidi 3
1
2
3
چکیده [English]

ABA-Insensitive3/Viviparous1 (ABI3/VP1) genes encode transcription factors involved in ABA signal transduction. The objective of this research is the functional analysis of OsVP1 gene - ortholog of the maize VP1 and Arabidopsis ABI3 in rice- through studying related mutant lines. Therefore, characteristics of the mutants (T-DNA inserted lines in the promoter or coding region of OsVP1 gene) and wild type rice plants were compared in the vegetative and reproductive stages to clarify the role of this gene. As well, the comparative analysis of the wild and mutant lines (T-DNA inserted in the promoter of OsVP1 gene) response to abscisic acid treatment and abiotic stresses were done, in addition to the expression analysis of OsVP1 gene and the candidate downstream genes in 12 day seedlings using real time PCR. Mutant plants in OsVP1 coding region were pale, subtle and short compared to the wild type, in both vegetative and reproductive growth stages with no yield. Plant height of mutants in OsVP1 promoter region were less than the wild type. Panicle emergence and grain filling were also delayed compared to the wild type. Abiotic stress induced growth reduction in seedlings of both wild type and mutant plants. Gene expression analysis was revealed that OsVP1 transcripts levels have been increased under drought, salinity, cold and ABA treatments compared to the control condition. Also, OsVP1 has up regulated considerably in mutant plant at OsVP1 promoter region, which were expected because the T-DNA insertion carries several enhancers from 35S promoter of cauliflower mosaic virus. Therefore, it seems OsVP1 encodes a transcription factor which can play a role in ABA signal transduction pathway and stress induced growth arrest.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rice (Oryza sativa)
  • OsVP1 (OsViviparous1)
  • abiotic stress
  • ABA (Abscisic acid)
  • functional analysis

اصل مقاله

Rice (Oryza sativa), OsVP1 (OsViviparous1), abiotic stress, ABA (Abscisic acid), functional analysis.

مراجع

Cao X, Costa LM, Biderre-Petit C, Kbhaya B, Dey N, Perez P, McCarty DR, Gutierrez Marcos JF, Becraft PW (2007). Abscisic Acid and Stress Signals Induce Viviparous1 Expression in Seed and Vegetative Tissues of Maize. Plant Physiology 143: 720–731.
Dellaporta L, Wood DJ, And Hicks JB (1983). A plant DNA minipreparation: version II. Plant Molecular Biology 1: 19-21.
Finkelstein RR, Rock CD (2002). Abscisic acid biosynthesis and response. InCR Somerville, EM Meyerowitz, eds, The Arabidopsis Book. American Society of Plant Biologists, Rockville, MD, pp 1–52. http://www.aspb.org/publications/Arabidopsis
Giraudat J, Hauge BM, Valon C, Smalle J, Parcy F, Goodman HM (1992). Isolation of the Arabidopsis ABI3 gene by positional cloning. Plant Cell 4: 1251-1261.
Hattori T, Terada T, Hamasuna S (1994). Sequence and functional analyses of the rice gene homologous to the maize Vp1. Plant Molecular Biology 24: 805-810.
Hernandez BC, Feng DX, Hu J. Sanchez-Vallet A, Deslandes L, Llorente F, M Berrocal-Lobo, Keller H, Barlet X, Sanchez-Rodriguez C, Anderson LK (2007). Impairment of cellulose synthases required for Arabidopsis secondary cell wall formation enhances disease resistance. Plant Cell 19: 890-903.
Hu H, Dai M, Yao J, Xiao B, Li X, Zhang Q, Xiong L (2006). Overexpressing a NAM, ATAF, and CUC (NAC) transcription factor enhances drought resistance and salt tolerance in rice. Proc Natl Acad Sci USA. 103:12987-12992.
Jeong, DH, An S, Kang HG, Moon S, Han JJ, Park S, Lee HS, An K, An G (2002). T-DNA Insertional Mutagenesis for Activation Tagging in Rice. Plant Physiology 130: 1636-1644.
Lafitte HR, Ismail A, Bennet J (2004). Abiotic stress tolerance in rice for Asia: progress and the future, in New directions for a diverse planet: Proceedings of the 4th International Crop Science Congress, ed. by Fischer T, Turner N, Angus J, McIntyre L, Robertson M, Borrell A, Lloyd D, Brisbane, Australia
Molina L, Mongrand LS, Chua N H (2001). A post germination developmental arrest check point is mediated by abscisic acid and requires the ABI5 transcription factor in Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci USA. 98: 4782–4787.
Miyoshi K, Kagaya Y, Ogawa Y, Nagato Y, Hattori T (2002). Temporal and spatial expression pattern of the OSVP1 and OSEM genes during seed development in rice. Plant Cell Physiology 43: 307–313.
Rohde A, De Rycke R, Beeckman T, Engler G, Van Montagu M, Boerjan W (2000). ABI3 affects plastid differentiation in dark-grown Arabidopsis seedlings. Plant Cell 12: 35–52.
Shinozaki K, Shinozaki YK (2000). Molecular responses to dehydration and low temperature: differences and cross-talk between two stress signaling pathways. Curr. Opin. Plant Biology 3: 217–223.
Shinozaki K, Shinozak YK (2007). Gene networks involved in drought stress response and tolerance. Journal of Experimental Botany 58: 221–227.
Shobbar ZS, Oane R, Gamuyao R, de palma J, Malboobi MA, Karimzadeh G, Jalali Javaran M, Bennett J (2008). Abscisic acid stimulates gene expression in cortical fiber and silica cells of rice shoots. New phytologist 178.
Suzuki M, Ketterling MG, Li QB, and McCarty DR (2003). Viviparous1 alters global gene expression patterns through regulation of abscisic acid signaling. Plant Physiology 132: 1664-77.
Zhang J, Jia W, Yang J, and Ismail AM (2006). Role of ABA in integrating plant responses to drought and salt stresses. Field Crops Research 97: 111–119.
Zhu, JK (2002). Salt and drought stress signal transduction in plants. Annual Review of Plant Biology 53: 247–73.
 
 
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 2
سال 4 شماره 2 پاییزو زمستان 1391
اسفند 1391
صفحه 89-102

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار