تنوع نوکلئوتیدها در منطقه ATHK1 آرابیدوپسیس تالیانا (گیاه مین یاب) و مطالعه ارتباط آن با تحمل خشکی

Nucleotide variation in ATHK1 region of Arabidopsis thaliana and its association study with drought tolerance

نشریه Academic Journals

سال ۲۰۰۸

چکیده

ژن ATHK1 در آرابیدوپسیس، یکی از هستیدین کینازهای معروف را رمزگذاری می‌کند که در واکنش به تغییرات اسمولاریسم خارجی از لحاظ رونویسی تنظیم می‌شود. در این کار، تغییرپذیری نوکلئوتیدی ژن ATHK1 در نمونه‌ای از ۳۲ گونه آرابیدوپسیس هسته‌ای سرچشمه یافته از مناطق مختلف آکوکلیماتیک و تحمل آن‌ها در برابر خشکی را مورد بررسی قرار می‌دهیم. نتایج نشان می‌دهند که گونه‌های مختلف دارای تفاوت زیادی در تطبیق با تنش خشکی بودند. ۳۲ گونه آرابیدوپسیس در چهار گروه طبق ظرفیت تحمل آن‌ها در برابر خشکی خوشه‌بندی شدند. محتوی نسبی آب برگ‌ها (RWC) در ترکیب با هر کدام از نفوذپذیری غشاء برگ‌ها (MP) و ظرفیت نگهداری آب برگ‌های جدا شده (WRC) به عنوان دو شاخص فیزیولوژیکی نماینده برای ارزیابی تحمل کامل در برابر خشکی انتخاب شدند. توالی ۵ ۵۱۵ bp در منطقه کدگذاری ATHK1 در ۳۲ گونه اصلی، ۳۹ پلی مورفیسم را آشکار کرد که ۲۴ هپلوتیپ را تشکیل می‌دادند. فرکانس پلی‌مورفیسم (شامل پلی‌مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP) و درج/حذف (Indel)) برابر با ۱ SNP در هر ۱۳۱٫۲ bp بود. در منطقه کدگذاری ATHK1، نسبت میانگین تعداد نسبت اختلاف نوکلئوتیدی πn/π برابر با ۰٫۷۲۶ بود که نشان دهنده این است که پروتئین ATHK1، در برابر تغییرات آمینو اسید در محدوده این گونه‌ها و این ژن متعلق به ژن نرخ تکامل میانی، محدود نمی‌شود. با استفاده از تجزیه و تحلیل ANOVA، نشان داده شد که تغییر آمینواسید محل ۱۱۹۹ (Ser↔stop ) یازدهمین هپلوتیپ (۲۵۷ و ۲۶۶av) نه تنها به RWC بلکه همچنین به WRC مربوط بود، که نشان دهنده این است که تغییر Ser↔stop، مربوط به تحمل کامل خشکی ۲۵۷ و ۲۶۶av است. این تغییر آمینواسید ممکن است موجب حساسیت گونه‌های ۲۵۷ و ۲۶۶av ناشی از منطقه اکوکلیماتیک مرطوب به آب و هوای خشک شود و احتمالا شواهدی از تکامل انطباقی باشد.

The ATHK1 gene in Arabidopsis encodes a putative histidine kinase that is transcriptionally upregulated in response to changes in external osmolarity. In this work, we investigated the nucleotide variability of the ATHK1 gene in a sample of 32 core Arabidopsis accessions originating from different ecoclimatic regions and their drought tolerance. The results showed that different accessions had quite difference in adaptation to drought stress. Thirty-two Arabidopsis accessions were clustered into four groups according to their drought tolerance capacity. Relative water content of the leaves (RWC) combined anyone of membrane permeability of leaves (MP) and water retain capacity of detached leaves (WRC) were selected as two representative physiological indexes for evaluation of comprehensive drought tolerance. Sequencing 5 515 bp encompassing ATHK1 coding region in 32 core accessions revealed 39 polymorphisms, which formed 24 haplotypes. The polymorphism (including single nucleotide polymorphism (SNP) and insertion/deletion (Indel)) frequency was 1 SNP per 131.2 bp. In coding region of ATHK1, the ratio of average number of nucleotide difference πn/πs ratio was 0.727, suggesting that the ATHK1 protein is not constrained against amino acid changes within the species and this gene belonged to the middle evolution rate gene. Using ANOVA analysis, it showed that the 1199 site amino acid (Ser
stop) variation of the eleventh haplotype (257 and 266av) was associated with not only RWC but also WRC, indicating that the change of Ser
stop is associated with comprehensive drought tolerance of 257 and 266av. This amino acid change may cause 257 and 266 av accessions originating from moist ecoclimatic region to be sensitive to dry climate, and likely be the evidence of adaptive evolution.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه آماده ورد