بررسی الگوی بیان ژن‌های AsFT و gaLFY در فرایند تکامل زایشی در اندام‌های مختلف برخی از همگروه‌های سیر ایرانی (Allium sativum L.)

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

2 دانشیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

3 استادیار، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

چکیده

درک درست از الگوی بیان ژن­های کنترل‌کنندۀ گلدهی در نژادگان (ژنوتیپ)‌های زایای سیر، روند برنامه­های اصلاحی آن را بهبود می­بخشد. بدین منظور الگوی بیان ژن‌های  AsFT 1,2,4  و gaLFY در اندام­های رویشی و زایشی سه همگروه گل‌ده، نیمه گل‌ده و غیر گل‌ده سیر ایرانی بررسی شد. بیشترین بیان نسبی gaLFY هشت هفته پس از کشت در مریستم هر سه همگروه مشاهده شد و بیان آن در نوع گل‌ده 20 برابر غیر گل‌ده بود. بیان gaLFY همچنین در گل­آذین همگروه گل‌ده نسبت به شاهد (مرحلۀ 8 برگی سیر غیر گل‌ده) افزایش یافت. AsFT4 در سوخ همۀ همگروه‌ها و AsFT1 در مقادیر بسیار کم در گل‌آذین و گل همگروه گل‌ده بیان شدند. بیشترین بیان نسبی AsFT2 12 هفته پس از کشت در برگ هر سه همگروه مشاهده شد و در همگروه گل‌ده 2/3 برابر بیشتر از غیر گل‌ده بود. بیان AsFT2 تنها در مریستم همگروه گل‌ده و نیمه گل‌ده مشاهده شد. درمجموع به نظر می­رسد gaLFY یک ژن محرک زمان گلدهی و هویت مریستم گل و AsFT2 یک ژن محرک زمان گلدهی در همگروه گل‌ده هستند. میزان پایین بیان این دو ژن در همگروه نیمه گل‌ده و غیر گل‌ده منجر به القا گلدهی می­شود، اما از تشکیل کامل ساقۀ گل‌دهنده جلوگیری می­کند. به‌طوری‌که در سیر غیر گل‌ده ساقۀ گل‌دهنده تشکیل نشده و در سیر نیمه‌گل‌ده ساقۀ گل‌دهندۀ بسیار کوتاه در میان‌برگ‌ها تشکیل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Expression analysis of gaLFY and AsFT during reproductive development in different organs of some Iranian Garlic (Allium sativum L.) Clones

نویسندگان [English]

  • Fahimeh Ghaemizadeh 1
  • Farshad Dashti 2
  • Ali Reza Shafeinia 3
1 Ph. D. Candidate, Faculty of Agriculture, Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 Assistant Professor, Ramin Agriculture and Natureal Resource University of Khuzestan, Iran
چکیده [English]

A true understanding of the temporal and spatial expression patterns of the genetic coding of florogenesis in fertile garlic genotypes will facilitate garlic breeding. Herein we studied the expression patterns of gaLFY and AsFT 1, 2, 4 during reproductive development indifferent organs ofbolting, semi-bolting and non-bolting Iranian garlic clones. The highest relative expression of the gaLFY was observed in the meristem of all clones eight weeks after planting, which was 20 fold more in bolting than in non-bolting clone. gaLFY expression was also increased in the inflorescence of bolting clone in comparison to control (eight leaves of non-bolting clone). AsFT4 and AsFT1 were expressed in the bulbs of all clones and at low amount in inflorescence and flowers of bolting clone, respectively. The highest relative expression of the AsFT2 was observed in the leaves of all clones 12 weeks after culture, which was 3.2 times more in bolting than in non-bolting clones. AsFT2 was also expressed in the meristem of bolting and semi-bolting clones. It is suggested that gaLFY plays its role in flowering integration and floral identity and AsFT2 could be a flowering integrator gene in bolting clone. Low expression of gaLFY and AsFT2 in semi- and non-bolting clones causes vegetative to reproductive transition but inhibits complete scape elongation. So that in the non-bolting garlic scape aborts and in the semi-bolting garlic a very short scape forms among the leaves.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flowering
  • LEAFY
  • FLOWERING LOCUS T
  • Real-Time PCR
  1. Abbasifar, A. (2014). Study of the sexual organs development and possibility of seed production In Iranian garlic clones. Ph.D. thesis. Faculty of Agriculture Bu-Ali Sina University, Iran. (in Farsi)
  2. Abelenda, J. A., Navarro, C. & Prat, S. (2013). Flowering and tuberization: a tale of two nightshades. Trends in Plant Science, 19, 115-122.
  3. Andre´s, F. & Coupland, G. (2012). The genetic basis of flowering responses to seasonal cues. Nature Reviews Genetics, 13, 627-639.
  4. Blazquez, M., Ferrandiz, C., Madueno, F. & Parcy, F. (2006). How floral meristems are built. Plant Molecular Biology, 60, 855-870.
  5. Brewster, J. L. (2008). Onions and Other Vegetable Alliums. CAB International Wallingford.
  6. Etoh, T. & Simon, P. W. (2002). Diversity, fertility and seed production of garlic. In: H. D. Rabinowitch & L. Currah (eds), Allium crop sciences: recent advances. (pp. 101–117.). Wallingford, UK: CAB International.
  7. Glover, B. (2007). Understanding of flowers and flowering: an integrated approach. Oxford University.
  8. Jack, T. (2004). Molecular and genetic mechanisms of floral control. Plant Cell, 16, 1-17.
  9. Kamenetsky, R., London Shafir, I., Zemah, H., Barzilay, A. & Rabinowitch, H. D. (2004). Environmental control of garlic growth and florogenesis. Journal of the American Society for Horticultural Science, 129, 144-151.
  10. Kamenetsky, R., Faigenboim, A., Mayer, E. S., Michael, T. B., Gershberg, C., Kimhi, S. & Sherman, A. (2015). Integrated transcriptome catalogue and organ-specific profiling of gene expression in fertile garlic (Allium sativum L.). Biomed Centeral Genomics, 16(1), 12.
  11. Lee, R., Baldwin, S., Kenel, F., McCallum, J. & Macknight, R. (2013). FLOWERING LOCUS T genes control onion bulb formation and flowering. Nature Communications, 4, 2884.
  12. Livak K.J & Schmittgen T.D. (2001). Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2− ΔΔCT Methods. Methods, 25,402-408.
  13. Noy-Porat, T., Kamenetsky, R., Eshel, A. & Flaishman, M. A. (2010). Temporal and spatial expression patterns of the LEAFY homologue NLF during florogenesis in Narcissus tazetta. Plant Science, 178, 105-113.
  14. Pfaffl, M. W., Horgan, G. W. & Dempfle, L. (2002). Relative expression software tool (REST©) for group-wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR. Nucleic Acids Research, 30, 36-36.
  15. Pin, P. A., Benlloch, R., Bonnet, D., Wremerth-Weich, E., Kraft, T., Gielen, J. J. & Nilsson, O. (2010). An antagonistic pair of FT homologs mediates the control of flowering time in sugar beet. Science, 330, 1397-1400.
  16. Rotem, N., Shemesh, E., Peretz, Y., Akad, F., Edelbaum, O., Rabinowitch, H. D. & Kamenetsky, R. (2007). Reproductive development and phenotypic differences in garlic are associated with expression and splicing of LEAFY homologue gaLFY. Journal of Experimental Botany, 58(5), 1133-1141.
  17. Rotem, N., David-Schwartz, R., Peretz, Y., Rabinowitch, H. D., Flaishman, M. & Kamenetsky, R. (2011). Flower development in garlic: the ups and downs of gaLFY expression. Planta, 233, 1063-1072.
  18. Song, J., Angel, A., Howard, M. & Dean, C. (2012). Vernalization a cold-induced epigenetic switch. Journal of Cell Science, 125, 3723-3731.
  19. Shalom, S. R., Gillett, D., Zemach, H., Kimhi, S., Forer, I., Zutahy, Y. & Eshel, D. (2015). Storage temperature controls the timing of garlic bulb formation via shoot apical meristem termination. Planta, 242(4), 951-962.
  20. Takagi, H. (1990). Biochemistry, food science, and minor crops. In: J.L Brewster & H. D. Rabinowitch (eds), Onions and allied crops. (pp. 109–146). CRC press, BocaRaton, Florida.
  21. Yang, C., Ye, Y., Song, C., Chen, D., Jiang, B. & Wang, Y. (2016). Cloning and functional identification of the AcLFY gene in Allium cepa. Biochemical and Biophysical Research Communications, 473(4), 1100-1105.