تغییرات پروتئوم یونجه در برابر تنش ناشی از تغذیه شته‌خالدار یونجه Monell Therioaphis Trifolii به کمک تکنیک الکتروفورز دوبعدی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار دانشگاه پیام‌نور، بخش مهندسی کشاورزی (اصلاح‌نباتات و ژنتیک

چکیده

شتهخالدار یونجه با نام علمیTherioaphistrifolii از جمله آفات مهم یونجه میباشد. به‌منظور بررسی پاسخ پروتئوم یونجه نسبت به تغذیۀ این شته، نمونهبرداری از یونجه (ژنوتیپ همدانی) تحت تغذیه و شاهد صورت گرفت. تجزیه‌و‌تحلیل پروتئوم بافت برگی، 208 لکه پروتئینی قابل تشخیص در رنگ‌آمیزی با آبی کوماسی، شناسایی نمود. از این میان بر اساس آزمونt، 16 لکه در سطح احتمال یک درصد دارای تفاوت معنی‌دار (01/0p≤) بودند. لکه‌های پروتئینی دارای تغییرات بیان معنی‌دار، بر اساس نقطه ایزوالکتریک و وزن ملکولی در بانک‌های اطلاعاتی مورد جستجو قرار گرفته و پروتئین‌های احتمالی پاسخ‌دهنده به شرایط تنش آفت شناسایی شدند. دسته‌بندی پروتئین‌های مورد شناسایی بر اساس گروه‌های عملکردی نشان داد که بیشترین مقدار بیان در پروتئین‌هایی بوده که نسبت به تنش تغییر بیان داشته‌اند. دی‌سولفیدایزومراز، آلدهید‌دهیدروژناز، پروتئین‌های شوک حرارتی، پلی‌فنل‌اکسیداز و پروکسی‌ردوکسین از جمله این پروتئین‌ها بودند. این موضوع نشان از تکاپوی گیاه یونجه در سطح بیان پروتئین‌ها برای ایجاد مقاومت در برابر آفت شته‌خالدار دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Proteome changes of alfalfa to the stress caused by feeding the spotted alfalfa aphid Therioaphis trifolii Monell by 2D electrophoresis technique

نویسنده [English]

  • Mehdi Kakayi

Assistant Professor Payam Noor University, Department of Agricultural Engineering (Plant Breeding and Genetics)

چکیده [English]

Spotted alfalfa aphid (Therioaphis trifolii) is an important pest of alfalfa. For study of proteome response to that aphid feeds, leaf sampling was made of alfalfa (Hamadani genotype) under treatment and control conditions. Leaf tissue proteome analysis identified 208 protein spots detectable in staining by Coomassie blue. Of these, according to t- test, 16 spots were significantly different at 1% (P≤ 0.01). The protein spots with significant expression changes, were searched by isoelectric point and molecular weight in databases and identified responsive possible proteins to pest stress conditions. Classification of identified proteins based on functional groups, showed that the highest of proteins change have been expressed in relation to stress, including protein disulfide isomerase, aldehyde dehydrogenase, heat shock proteins, polyphenol oxidase and proxiredoxins. The results revealed the activity of alfalfa at the level of protein expression to develop resistance to pest aphid spotted.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 2-dimensional electrophoresis
  • spotted alfalfa aphid
  • Alfalfa
تکلوزاده، م.، تکلوزاده، ح. م.، حسینی‌پور، ا. و سرافرازی، ع. (1392) بررسی تنوع‌ژنتیکی شته‌خالدار یونجه (Hom., Aphididae)Therioaphis trifolii (Monell) با استفاده از روش RAPD–PCR. فصلنامه تخصصی تحقیقات حشره­شناسی. دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک، 5 (1): 19-11.

خانجانی، م. (1388) آفات گیاهان زراعی ایران (حشرات و کنه‌ها). انتشارات دانشگاه بوعلی‌سینا. چاپ پنجم صفحه 57.

رسولیان، غ. (1368) بررسی کاهش محصول و پروتئین یونجه توسط شته سبز نخود فرنگی و شته‌خالدار یونجه در کرج. مجله علوم کشاورزی ایران، 20 (1و2): 26-21.

سلطانی، ن. و حسینی سالکده، ق. (1392) بررسی پروتئوم پیام‌رسانی خشکی در ریشه برنج. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی، 5 (2): 100-87.

فاتحی، ف. (1389) بررسی پاسخ به شوری طولانی مدت در جنس هوردوم (Hordeum ) با استفاده از پروتومیکس. پایان نامه دکترای تخصصی. دانشگاه تهران، ایران -تهران.

کاکایی، م. (1394) غربال و شناسایی عوامل مقاومت و حساسیت یونجه (Medicago sativa L.) نسبت به سرخرطومی برگ یونجه (Hypera postica Gyll.) با زیست سنجی و پروتئومیکس. رساله دوره دکتری دانشگاه بوعلی سینا.

کاکایی، م. و مظاهری‌لقب، ح. ا. (1394) بررسی اثرات بیولوژیکی ترکیبات ساپونینی استخراجی از برگ چغندرقند (Beta vulgaris L.) روی شته‌خالدار یونجه Therioaphis maculate Buckten)). چغندرقند، 31 (2): 199-189.

مظاهری‌لقب، ح. ا. و باقری، ع. (1385) بررسی ساپونین‌های استخراجی از گیاهچه‌های چهار رقم یونجه (Medicago sativa L.) و تأثیر تغذیه شته‌خالدار یونجه (Therioaphis maculata Buckten) بر روی این ارقام. مجله زیست‌شناسی ایران، 19 (2): 156-146.

نصیری، ن.، نعمت‌زاده، ق.، عسگری، ح. و شکری، ا. (1391) مطالعه پاسخ پروتئوم برگ گیاه آلوروپوس لیتورالیس در شرایط تنش شوری. مجله تازه‌های بیوتکنولوژی سلولی–ملکولی. دوره دوم، شماره هشتم، صفحه 35-27.

ولی‌زاده کامران، ر.، تورچی، م.، مقدم، م. و محمدی، ح. (1394) بررسی الگوی پروتئومی جو بهاره (Hordeum vulgare) تحت تنش سرمای کوتاه مدت. مجله مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی، دوره چهارم، شماره 1، صفحه 78-67.

Aranjuelo, I., Molero, G., Erice, G., Christophe, J., Avice, J.C. and Nogue, S. (2011) Plant physiology and proteomics reveals the leaf response to drought in alfalfa (Medicago sativa L.). Journal of Experimental Botany, 62 (1): 111-123.

Ashraf, M. and Harris, P.J.C. (2013) Photosynthesis under stressful environments: An overview. Photosynthetica, 51: 163-190.

Blodner, C., Majcherczyk, A., Kues, U. and Polle, A. (2007) Early drought-induced changes to the needle proteome of Norway spruce. Tree Physiology, 27: 1423-1431.

Castillejo, M., Fernandez-Aparicio, M. and Rubiales, D. (2012) Proteomic analysis by two-dimensional differential in gel electrophoresis (2D DIGE) of the early response of Pisum sativum to Orobanche crenata. Journal of Experimental Botany, 63 (1): 107-119.

Chen, P., Ding, W., Bowes, C. and Brown, D. (2009) A Fully Unsupervised Word Sense Disambiguation Method Using Dependency Knowledge. Human Language Technologies: The 2009 annual Conference of the North American Chapter of the ACL, pp 28-36.

Cunningham, F.X.Jr., Tice, A.B., Pham, C., and Gantt, E. (2010) Inactiation of genes encoding plastoglobuli-like proteins in Synechocystis sp. PCC 6803 leads to a light-sensitive phenotype. Journal of Bacteriology, 192: 1700-1709.

Damerval, C., de Vienne, D., Zivy, M. and Thiellement, H. (1986) The technical improvements in two-dimensional electrophoresis increase the level of genetic variation detected in wheat-seedling proteins. Electrophoresis, 7: 52-54.

Deeba, F., Pandey, A.K., Ranjan, S., Mishra, A., Singh, R., Sharma, Y.K., Shirke, P.A. and Pandey, V. (2012) Physiological and proteomic responses of cotton (Gossypium herbaceum L.) to drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 53: 6-18.

Dhingra, A., Portis, A.R. and Daniell, H. (2004) Enhanced translation of a chloroplast-expressed RbcS gene restores small subunit levels and photosynthesis in nuclear RbcS antisense plants. Proceedings of the National Academy of Sciences,  U.S.A. 101: 6315-20.

Di Carli, M., Zamboni, A., Enrico, Pe. M., Pezzotti, M., Lilley, S., Benevento, E. and Desiderio, A. (2011) Two–Dimensional Differential in Gel Electrophoresis (2D-DIGE) Analysis of Grape Berry Proteome during Post harvest Withering. Journal of Proteome Research, 10 (1): 429-446.

Dixon, A.F. (1973) Biology of aphids. The Institute of Biology Studies. No 44. Edward Arnold Ltd London: 52.

Faghani, E., Gharechahi, J., Komatsu, S., Mirzaei, M., Khavarinejad, R.A., Najafi, F., Farsad, L.K. and Salekdeh, G.H. (2015) Comparative physiology and proteomic analysis of two wheat genotypes contrasting in drought tolerance. Journal Proteom, 114: 1-15.

Flott, B. E., Moerschbacher, B. M. and Reisener, H. (1989) Peroxidase isoenzyme patterns of resistant and susceptible wheat leaves following stem rust infection. New Phytologist, 111: 413-421.

Gruber, C.W., Cemazar, M., Heras, B., Martin, J.L. and Craik, D.J. (2006) Protein disulfide isomerase: the structure of oxidative folding. Trends in Biochemical Sciences, 31(8): 455-64.

Gygi, S.P., Rist, B. and Aebersold, R. (2000) Measuring Gene Expression by Quantitative Proteome Analysis. Current Opinion in Biotechnology, 11(4): 396-401.

Hashimoto, M. and Komatsu, S. (2007) Proteomic analysis of rice seedlings during cold stress. Proteomics, 7: 1293-1302.

Hooper, P.L. and Hooper, J.J. (2005) Loss of defense against stress: Diabetes and heat shock proteins. Diabetes Technology & Therapeutic, 7: 204-208.

Kerby, K. and Somerville, S. (1989) Enhancement of specific intercellular peroxidases following inoculation of barley with Erysiphe graminis f. sp. hordei. Physiological and Molecular Plant Pathology,  35: 323-337.

Li, W., Wei, Z., Qiao, Z., Wu, Z., Cheng, L. and Wang, Y. (2013) Proteomics Analysis of Alfalfa Response to Heat Stress. PLoS ONE 8(12): e82725. Doi: 10.1371/ journal .pone. 0082725

Mohammadi, M. and Kazemi, H. (2002) Changes in peroxidase and polyphenol oxidase activities in susceptible and resistant wheat heads inoculated with Fusarium graminearum and induced resistance. Plant Science, 162: 491-498.

Natarajan, S.S., Krishnan, H.B., Khan, F., Chen, X, Garrett, W.M. and Lakshman, D. (2013) Analysis of Soybean Embryonic Axis Proteins by Two-Dimensional Gel Electrophoresis and Mass Spectrometry. Journal of Basic & Applied Sciences, 9: 309-332.

Natarajan, S.S., Pastor–Corrales, M.A., Khan, F.H. and Garrett, W.M. (2013) Proteomic Analysis of Common Bean (Phaseolus vulgaris L.) by Two-Dimensional Gel Electrophoresis and Mass Spectrometry. Journal of Basic & Applied Sciences, 9: 424-437.

Ndimba, B.N., Thomas, L.A. and Ngara, R. (2010) Sorghum 2–Dimensional Proteome Profiles and Analysis of HSP70 Expression Under Salinity Stress. Kasetsart Journal: Natural Science, 44: 768- 775.

Nuernberg, N.J., Milan, P.A. and Silveira, C.A.M. (1992) Cultivo, Manejo e Utilizaçao da alfalfa. Manual de Producao de Alfalfa (ed. N.J. Nuernberg), pp. 15J21. EPAGRI, Florianopolis.

Rondolph, N.M. (1957) Control of the spotted alfalfa aphid on alfalfa. Journal of Economic Entomology, 50 (2): 124-126.

Sarry, J.E., Sommerer, N., Sauvage, F.X., Bergoin, A., Rossignol, M., Albagnac, G., et al. (2004) Grape berry biochemistry revisited upon proteomic analysis of the mesocarp. Proteomics, 4: 201-215.

Silva, R.R., Muniz, R., Pestreich, L., et al. (2006) Effi cacy and duration of effect of extended-release dexmethylphenidate vs placebo in school children with attention-defi cit/hyperactivity disorder. J Child Adolesc Psychopharmacol. In press.

Walton, P.D. (1983) Production and Management of Cultivated Forages. Reston Publishing Company, Inc., Reston, Virginia.

Wang, J.T.L., Shan, H., Shasha, D. and Piel, W.H. (2004) Tree Rank: A similarity measure for nearest neighbor searching in phylogenetic databases. In Proceedings of the 15th International Conference on Scientific and Statistical Database Management, 171-180.

Xu, F., Wang, J., Chen, S., Qin, W., Yu, Z., Zhao, H., Xing, X. and Li, H. )2006( Strain improvement for enhanced production of cellulase in Trichodermaviride. Applied Biochemistry and Microbiology, 47: 53-58.

Yano, J., Kern, J., Yachandra, V.K., Nilsson, H., Koroidov, S. and Messinger, J. (2015) Chapter 2, Section 2 Geometric and Electronic Structure of the Mn4CaO5 Cluster. In Peter M.H. Kroneck and Martha E. Sosa Torres.Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases. Metal Ions in Life Sciences. 15. Springer. pp. 13-43. 

Zinovieva, R.D., Tomarev, S.I. and Piatigorsky, J. (1993) Aldehydrogenase-derived crystallins of squid and octopu Specialization for lenz expression. Journal of Biological Chemistry, 268: 11449-11455.