محتوای پرولین، پروتئین کل و الگوی الکتروفورزی پروتئین در آفتابگردان در واکنش به بیماری قارچی اسکلروتینیا اسکلروتیوروم

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 گروه اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده
اهداف: اسکلروتینیا از بیماری‌های قارچی مهم آفتابگردان در ایران است که عملکرد این محصول را تحت تاثیر قرار می‌دهد. هدف پژوهش حاضر بررسی محتوای پرولین، پروتئین کل و الگوی الکتروفورزی پروتئین در آفتابگردان در واکنش به بیماری قارچی اسکلروتینیا اسکلروتیوروم بود.

مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر محتوای پرولین، پروتئین کل و الگوی الکتروفورزی پروتئینی لاین‌های حساس و مقاوم آفتابگردان (C۱۰۰ و C۳۹) در زمان‌های مختلف پس از آلودگی با جدایه‌های قارچی اسکلروتینیا اسکلروتیوروم (SSKH۴۱ و SSU۱۰۷) تحت شرایط کنترل‌شده و به‌صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با ۳ تکرار و ۱۸ نمونه در داخل هر تکرار، بررسی و با گروه شاهد مقایسه شدند. تفکیک و جداسازی پروتئین‌های کل استخراج‌شده با سیستم الکتروفورزی سدیم‌دودسیل‌سولفات- ژل پلی‌آکریل‌آمید )SDS-PAGE (صورت گرفت. داده‌ها با نرم‌افزار SPSS ۲۲ از طریق آزمون تحلیل واریانس چندمتغیره و آزمون توکی تحلیل شدند.

یافته‌ها: لاین مقاوم C۳۹ در تمامی زمان‌های پس از آلودگی، میزان پرولین بیشتری در مقایسه با شاهد و سایر گروه‌ها داشت. میزان پروتئین کل گیاهان شاهد در مقایسه با گیاهان آلوده‌شده با هر دو جدایه قارچی بیشتر بود. آلودگی قارچی باعث تجمع پروتئین‌هایی با وزن مولکولی پایین در هر دو لاین شد، به‌طوری که تعدادی از پروتئین‌ها در لاین مقاوم تولید و تعدادی از آنها در لاین حساس حذف شدند.

نتیجه‌گیری: لاین مقاوم C۳۹ آفتابگردان آلوده‌شده با جدایه قارچی SSU۱۰۷ اسکلروتینیا اسکلروتیوروم، بیشترین میزان پرولین را دارد. آلودگی قارچی به‌خصوص در لاین‌های مقاوم باعث کاهش میزان پروتئین کل و تجمع پروتئین‌هایی با وزن مولکولی پایین در لاین مقاوم و حساس می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Hu J, Seiler G, Kole C, editors. Genetics, genomics and breeding of sunflower. Boca Raton: CRC Press; 2010. p. 360. [Link] [DOI:10.1201/b10192]
Paniego N, Heinz R, Fernandez P, Talia P, Nishinakamasu V, Hopp HE. Sunflower. In: Kole C, editor. Genome mapping and molecular breeding in plants, Oilseeds. 2nd Volume. Heidelberg: Springer Science & Business Media; 2007. pp. 153-77. [Link] [DOI:10.1007/978-3-540-34388-2_4]
Bolton MD, Thomma BPHJ, Nelson BD. Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary: biology and molecular traits of a cosmopolitan pathogen. Mol Plant Pathol. 2006;7(1):1-16. [Link] [DOI:10.1111/j.1364-3703.2005.00316.x]
Saharan GS, Mehta N. Sclerotinia diseases of crop plants: Biology, ecology and disease management. Heidelberg: Springer Science & Business Media; 2008. p. 486. [Link] [DOI:10.1007/978-1-4020-8408-9]
Sharma P, Meena PD, Verma PR, Saharan GS, Mehta N, Singh D, et al. Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary causing Sclerotinia rot in oilseed Brassicas: A review. J Oilseed Brassica. 2015;6(Special):1-44. [Link]
Ekins MG, Aitken EAB, Goulter KC. Carpogenic germination of Sclerotinia minor and potential distribution in Australia. Australas Plant Pathol. 2002;31(3):259-65. [Link] [DOI:10.1071/AP02022]
Amoozadeh M, Darvishzadeh R, Davar R, Abdollahi Mandoulakani B, Haddadi P, Basirnia A. Quantitative trait loci associated with isolate specific and isolate non-specific partial resistance to Sclerotinia sclerotiorum in sunflower. J Agric Sci Technol. 2015;17(1):213-26. [Link]
Emamgholi A, Zaefizadeh M, Imani AA. The proteomic analysis of resistance to Sclerotinia sclerotiorum fungus in sunflower seedling stage. Trends Life Sci. 2015;4(1):17-26. [Link]
Prats E, Bazzalo ME, León A, Jorrín JV. Accumulation of soluble phenolic compounds in sunflower capitula correlates with resistance to Sclerotinia sclerotiorum. Euphytica. 2003;132(3):321-9. [Link] [DOI:10.1023/A:1025046723320]
Barbosa Nascimento J, FreitasBarrigossi JA. The role of antioxidant enzymes in plant defense against herbivorous insects and phytopathogens. Agrarian Academy, Centro Científico Conhecer - Goiânia. 2014;1(1):234-50. [Portuguese] [Link]
Nanda AK, Andrio E, Marino D, Pauly N, Dunand C. Reactive oxygen species during plant-microorganism early interactions. J Integr Plant Biol. 2010;52(2):195-204. [Link] [DOI:10.1111/j.1744-7909.2010.00933.x]
Slama I, Messedi D, Ghnaya T, Savoure A, Abdelly C. Effects of water deficit on growth and proline metabolism in Sesuvium portulacastrum. Environ Exp Bot. 2006;56(3):231-8. [Link] [DOI:10.1016/j.envexpbot.2005.02.007]
Delauney AJ, Verma DPS. Proline biosynthesis and osmoreulation in plants. Plant J. 1993;4(2):215-23. [Link] [DOI:10.1046/j.1365-313X.1993.04020215.x]
Chen C, Dickman MB. Proline suppresses apoptosis in the fungal pathogen Colletotrichum trifolii. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102(9):3459-64. [Link] [DOI:10.1073/pnas.0407960102]
Frindlender M, Inbar J, Chet I. Biological control of soilborne plant pathogens by a β-1, 3 glucanase-producing Pseudomonas cepacia. Soil Biol Biochem. 1993;25(9):1211-21. [Link] [DOI:10.1016/0038-0717(93)90217-Y]
Slusarenko AJ, Fraser RS, Van Loon LC. Mechanisms of resistance to plant diseases. Dordrecht: Academic Publisher, Kluwer; 2000. p.160. [Link] [DOI:10.1007/978-94-011-3937-3]
Plazek A, Zur I. Cold-induced plant resistance to necrotrophic pathogens and antioxidant enzyme activities and cell membrane permeability. Plant Sci. 2003;164(6):1019-28. [Link] [DOI:10.1016/S0168-9452(03)00089-X]
Cánovas FM, Dumas-Gaudot E, Recorbet G, Jorrin J, Mock HP, Rossignol M. Plant proteome analysis. Proteomics. 2004;4(2):285-98. [Link] [DOI:10.1002/pmic.200300602]
Rossignol M, Peltier JB, Mock HP, Matros A, Maldonado AM, Jorrín JV. Plant proteome analysis: A 2004-2006 update. Proteomics. 2006;6(20):5529-48. [Link] [DOI:10.1002/pmic.200600260]
Kakaei M, Zebarjadi AR, Mostafaie A. Study of protein pattern in Brassica napus genotypes under non-stress and drought stress conditions. Agric Biotechnol. 2010;9(2):49-57. [Persian] [Link]
Malenčić D, Kiprovski B, Popović M, Prvulović D, Miladinović J, Djordjević V. Changes in antioxidant systems in soybean as affected by Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary. Plant Physiol Biochem. 2010;48(10-11):903-8. [Link] [DOI:10.1016/j.plaphy.2010.08.003]
Ashry NA, Mohamed HI. Impact of secondary metabolites and related enzymes in flax resistance and/or susceptibility to powdery mildew. World J Agric Sci. 2011;7(1):78-85. [Link]
Zhao J, Wang J, An L, Doerge RW, Chen ZJ, Grau CR, et al. Analysis of gene expression profiles in response to Sclerotinia sclerotiorum in Brassica napus. Planta. 2007;227(1):13-24. [Link] [DOI:10.1007/s00425-007-0586-z]
Davar R, Darvishzadeh R, Majd A. Sclerotinia-induced accumulation of protein in the basal stem of resistant and susceptible lines of sunflower. Not Bot Horti Agrobot Cluj-Napoca. 2012;40(1):119-24. [Link] [DOI:10.15835/nbha4016363]
Davar R, Darvishzadeh R, Majd A. Changes in antioxidant systems in sunflower partial resistant and susceptible lines as affected by Sclerotinia sclerotiorum. Biologia. 2013;68(5):821-9. [Link] [DOI:10.2478/s11756-013-0235-x]
Giudici AM, Regente MC, De La Canal L. A potent antifungal protein from Helianthus annuus flowers is a trypsin inhibitor. Plant Physiol Biochem. 2000;38(11):881-8. [Link] [DOI:10.1016/S0981-9428(00)01191-8]
Ershad D. Fungi of Iran. 2nd Edition. Tehran: Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran; 1995.p. 874. [Link]
Davar R. Interaction of sunflower and fungal Sclerotinia: A comparative study of anatomical structure and structural changes and supplementary of stem in susceptible and resistant lines and resistant genetic to the disease [Dissertation]. Tehran: Teacher Training University of Tehran; 2011. [Persian] [Link]
Amoo Zadeh M. Identification of the site of minor resistance genes controlling for Crohn's sclerotic cartilage in sunflower (Helianthus annuus L.) [Dissertation]. Urmia: Urmia University; 2012. [Persian] [Link]
Schneiter AA, Miller JF. Description of sunflower growth stages. Crop Sci. 1981;21(6):901-3. [Link] [DOI:10.2135/cropsci1981.0011183X002100060024x]
Price K, Colhoun J. A study of variability of isolates of Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary from different hosts. J Phytopathol. 1975;83(2):159-66. [Link] [DOI:10.1111/j.1439-0434.1975.tb03527.x]
Bates LS, Waldren RP, Teare ID. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant Soil. 1973;39(1);205-7. [Link] [DOI:10.1007/BF00018060]
Lowry OH, Roseberough NJ, Farr AL, Randall RJ. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem. 1951;193(1):265-75. [Link]
Switzer RC, Merril CR, Shifrin S. A highly sensitive silver stain for detecting proteins and peptides in polyacrylamide gels. Anal Biochem. 1979;98(1):231-7. [Link] [DOI:10.1016/0003-2697(79)90732-2]
Hare PD, Cress WA. Metabolic implications of stress-induced proline accumulation in plants. Plant Growth Regul. 1997;21(2):79-102. [Link] [DOI:10.1023/A:1005703923347]
Pociecha E, Płażek A, Janowiak F, Zwierzykowski Z. ABA level, proline and phenolic concentration and PAL activity induced during cold acclimation in androgenic Festulolium forms with contrasting resistance to frost and pink snow mould (Microdochium nivale). Physiol Mol Plant Pathol. 2008;73(6):126-32. [Link] [DOI:10.1016/j.pmpp.2009.03.005]
Van Loon LC, Rep M, Pieterse CM. Significance of inducible defense-related proteins in infected plants. Annu Rev Phytopathol. 2006;44:135-62. [Link] [DOI:10.1146/annurev.phyto.44.070505.143425]
Broekaert WF, Terras FRG, Cammue BPA. Induced and preformed antimicrobial proteins. In: Slusarenko AJ, Fraser RS, Van Loon LC, editors. Mechanisms of resistance to plant diseases. Heidelberg: Springer Science & Business Media; 2001. pp. 371-477. [Link]
Zaeifizadeh M, Tahmasebi Enferadi S, Mousavi A, Heidari P, Ahmadizadeh M. Quick method for screening of tolerant sunflower (Helianthus annuus L.) genotypes to Sclerotinia sclerotiorum at seedling stage. Biharean Biologist. 2013;7(1):29-32. [Link]