دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

 آمار

تعداد نشریات13
تعداد شماره‌ها642
تعداد مقالات6,700
تعداد مشاهده مقاله9,225,221
تعداد دریافت فایل اصل مقاله8,646,291
عارف راد, مهدی, کتالانی, کاملیا, نعمت زاده, قربانعلی. (1401). ارزیابی کیفیت پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه در برخی از ارقام کمی و کیفی برنج (Oryza sativa L.). , 15(3), 21-39. doi: 10.22069/ejcp.2022.18658.2386
مهدی عارف راد; کاملیا کتالانی; قربانعلی نعمت زاده. "ارزیابی کیفیت پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه در برخی از ارقام کمی و کیفی برنج (Oryza sativa L.)". , 15, 3, 1401, 21-39. doi: 10.22069/ejcp.2022.18658.2386
عارف راد, مهدی, کتالانی, کاملیا, نعمت زاده, قربانعلی. (1401). 'ارزیابی کیفیت پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه در برخی از ارقام کمی و کیفی برنج (Oryza sativa L.)', , 15(3), pp. 21-39. doi: 10.22069/ejcp.2022.18658.2386
عارف راد, مهدی, کتالانی, کاملیا, نعمت زاده, قربانعلی. ارزیابی کیفیت پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه در برخی از ارقام کمی و کیفی برنج (Oryza sativa L.). , 1401; 15(3): 21-39. doi: 10.22069/ejcp.2022.18658.2386

ارزیابی کیفیت پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه در برخی از ارقام کمی و کیفی برنج (Oryza sativa L.)

مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 15، شماره 3، مهر 1401، صفحه 21-39    اصل مقاله (2.07 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejcp.2022.18658.2386
نویسندگان
مهدی عارف راد* 1؛ کاملیا کتالانی1؛ قربانعلی نعمت زاده2
1دکتری اصلاح نباتات، گرایش ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، ساری، ایران،
2استاد، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، ساری، ایران،
چکیده
سابقه و هدف: برنج منبع مناسبی از انرژی محسوب می‌شود و از بین پروتئین‌های گیاهی بالاترین کارایی را برای ارزش غذایی پروتئین به خود اختصاص داده است. این درحالی است که محتوای پروتئین آن در مقایسه با سایر غلات نسبتا پایین می‌باشد. پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه برنج شامل آلبومین و گلبولین در لایه آلئورون و پروتئین‌های پرولامین و گلوتلین در آندوسپرم دانه می‌باشند. بنابراین طی فرایند سفید کردن دانه برنج پروتئین‌های آلبومین و بخشی از گلوبولین در جداسازی سبوس آن حذف می‌گردند. باتوجه به اهمیت مصرف دانه برنج در رژیم غذایی، در این تحقیق کیفیت پروتئین‌های ذخیره‌ای دانه در یک جمعیت اصلاحی کمی و کیفی برنج شامل دو رقم جدید موتانت روشن و شهریار و والد آن‌ها (به ترتیب ارقام نعمت و آمل3) به همراه رقم کیفی سنگ طارم و دو واریته مختلف برنج با رنگ دانه قهوه‌ای و سیاه مورد مطالعه قرار گرفت.

مواد و روش‌ها: ارزیابی خصوصیات کیفی پروتئین‌های دانه بر اساس قابلیت انحلال آن‌ها (برای پروتئین‌های آلبومین، گلوبولین، پرولامین و گلوتلین) و همچنین بر اساس الگوی باندی پروتئین‌های دانه انجام شد. کمیت سنجی پروتئین‌های ذخیره‌ای با استفاده از معرف برادفورد و کمیت سنجی زیرواحدهای آن‌ها نیز با آنالیز دنسیتومتری صورت گرفت.

یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد که اختلاف معنی‌داری برای میزان پروتئین‌های ذخیره‌ای در ژنوتیپ‌های مختلف دانه برنج وجود دارد. بطوریکه ارقام سنگ طارم و روشن بیشترین میزان پروتئین آلبومین را به خود اختصاص داده بودند (به ترتیب 53/19 و 40/22 میلی‌گرم بر گرم). این درحالی بود که واریته دانه قهوه‌ای با کمترین میزان پروتئین آلبومین و گلوبولین و بیشترین میزان پروتئین‌های گلوتلین و پرولامین بیشترین میزان پروتئین کل را به خود اختصاص داده بود (43/1640 میلی‌گرم بر گرم).
ارزیابی الگوی باندی پروتئین‌های ذخیره‌ای نیز نشان داد که این الگوی باندی به جز در ارقام موتانت روشن (kDa 60) و شهریار (kDa 13) در دیگر در ژنوتیپ‌های مختلف مورد ارزیابی یکسان و مشابه بود. آنالیز دنسیتومتری زیرواحدهای پروتئینی نیز نشان داد که بیشترین میزان زیرواحدهای گلوتلین در رقم سنگ طارم و کمترین آن در رقم شهریار و واریته دانه قهوه‌ای وجود دارد. همچنین بیشترین میزان زیرواحدهای پرولامین نیز در رقم سنگ طارم و واریته دانه قهوه‌ای و کمترین آن در رقم شهریار مشاهده شد. بطوریکه رقم شهریار توانسته بود بیشترین میزان پروتئین گلوتلین به پرولامین را به خود اختصاص دهد.

نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که اگرچه پروفایل پروتئین‌های دانه در واریته‌های مختلف کمی و کیفی برنج یکسان و مشابه است، اما این الگو در دو رقم موتانت روشن و شهریار متفاوت می‌باشد، بطوریکه عدم بیان زیرواحدهای kDa 60 پروگلوتلین و زیرواحد kDa 13 پرولامین می‌توانند به عنوان مارکرهای پروتئینی به ترتیب در دو رقم روشن و شهریار مورد استفاده قرار گیرند. همچنین این نتایج نشان داد که اگرچه بین زیرواحدهای پروتئنی و میزان پروتئین‌های ذخیره‌ای ارتباط معنی‌داری وجود دارد، اما بین پروتئین‌های ذخیره‌ای با ارقام مختلف کمی و کیفی برنج ارتباط معنی‌داری حاصل نشد، بنابراین به نظر می‌رسد که احتمالا اصلاح کیفیت پروتئین‌های دانه محدودیتی را برای اصلاح ارقام جدید برنج با خصوصیات کمی و کیفی مطلوب ایجاد نخواهد کرد.
کلیدواژه‌ها
برنج؛ پروتئین‌های ذخیره‌ای؛ الگوی باندی پروتئین‌های دانه
مراجع
  1. Chen, P., Shen, Z., Ming, L., Li, Y., Dan, W., Lou, G. and Zhao, D. 2018. Genetic basis of variation in rice seed storage protein (Albumin, Globulin, Prolamine, and Glutelin) content revealed by genome-wide association analysis. Front. Plant Sci. 9: 612. 1-15.
  2. Shewry, P.R., Halford, N.G., Belton, P.S. and Tatham, A.S. 2002. The structure and properties of gluten: an elastic protein from wheat grain. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biol. Sci. 357: 1418.133-142.
  3. Khush, G.S. 1997. Origin, dispersal, cultivation and variation of rice. Plant Mol. Biol. 35: 1-2. 25-34.
  4. Osborne, T.B. 1924. The vegetable proteins. Longmans, Green and Co., London. Pp: xiii-154.
  5. Kawakatsu, T., Yamamoto, M.P., Hirose, S., Yano, M. and Takaiwa, F. 2008. Characterization of a new rice glutelin gene GluD-1 expressed in the starchy endosperm. J. Exp. Bot. 59: 15. 4233-4245.
  6. Shewry, P.R. 2007. Improving the protein content and composition of cereal grain. J. Cereal Sci. 46: 3. 239-250.
  7. Sarker, S.C., Ogawa, M., Takahashi, M.A. and Asada, K. 1986. The processing of a 57kDa precursor peptide to subunits of rice glutelin. PCP. 27: 8. 1579-1586.
  8. Muench, D.G., Ogawa, M., Okita, T.W. 1999. The prolamines of rice. P 93-108, In: Shewry P, Casey R, (eds). Seed proteins. Dordrecht, the Netherlands, Kluwer Academic Publishers.
  9. Jiang, C., Cheng, Z., Zhang, C., Yu, T., Zhong, Q., Shen, J.Q. and Huang, X. 2014. Proteomic analysis of seed storage proteins in wild rice species of the Oryza genus. Proteome sci. 12: 51. 1-12.
  10. Kim, H.J., Lee, J.Y., Yoon, U.H., Lim, S.H. and Kim, Y.M. 2013. Effects of reduced prolamine on seed storage protein composition and the nutritional quality of rice. Int. J. Mol. Sci. 14: 8. 17073-17084.
  11. Ren, Y., Wang, Y., Liu, F., Zhou, K., Ding, Y., Zhou, F. and Ma, W. 2014. Glutelin precursor accumulation3 encodes a regulator of post-Golgi vesicular traffic essential for vacuolar protein sorting in rice endosperm. Plant Cell. 26: 1. 410-425.
  12. Wang, Y., Zhu, S., Liu, S., Jiang, L., Chen, L., Ren, Y. and Liu, X. 2009. The vacuolar processing enzyme OsVPE1 is required for efficient glutelin processing in rice. TPJ. 58: 4. 606-617.
  13. Bagheri, I., Alizadeh, M.R. and Safari, M. 2013. Varietal differences in physical and milling properties of paddy grains. Int. J. Agric. Crop Sci. 5: 6. 606-611.
  14. Kawakatsu, T., Hirose, S., Yasuda, H. and Takaiwa, F. 2010. Reducing rice seed storage protein accumulation leads to changes in nutrient quality and storage organelle formation. Plant Physiol. 154: 4. 1842-1854.
  15. Bradford, M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein using the principles of protein dye-binding. Biochem. 72: 680-685.
  16. Laemmli, U.K. 1970. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 227: 5259. 680-685.
  17. Iida, S., Takano, T., Tsubaki, K., Ikezawa, Z. and Nishio, T. 1993. Evaluation of a rice mutant as a material of hypoallergenic rice. J. J. Breed. 43: 3. 389-394.
  18. Abouzari Gazafroudi, A., B., Honarnezhad. R. and Pourmoradi, S. 2007. An investigation of selection indices in rice (Oryza sativa L.) varieties. J. Agric. Sci. 38: 1. 93-103. (In Persian)
  19. Galani, S., Naz, F., Soomro, F., Jamil, I., Azhar, A. and Ashraf, A. 2011. Seed storage protein polymorphism in ten elite rice (Oryza sativa) genotypes of Sindh. African J. Biotechnol. 10: 7. 1106-1111.
  20. Khan, S.A., Shinwari, Z.K. and Rabbani, M.A. 2013. Study of total seed protein pattern of rice (Oryza sativa) breeding lines of Pakistan through SDS-PAGE. Pak. J. Bot. 45: 3. 871-876.
  21. Anbarasan, K., Rajendran, R., Sivalingam, D., Anbazhagan, M. and Chidambaram, A. 2013. Effect of gamma radiation on seed germination and seedling growth of Sesame (Sesamum indicum. L) Var. TMV3. Int. J. Bot. 3: 2. 27-29.
  22. Krishnan, H.B., White, J.A. and Pueppke, S.G. 1992. Characterization and localization of rice (Oryza sativa) seed globulins. Plant Sci. J. 81: 1. 1-11.
  23. Kusaba, M., Miyahara, K., Iida, S., Fukuoka, H., Takano, T., Sassa, H. and Nishio, T. 2003. Low glutelin content1: a dominant mutation that suppresses the glutelin multi gene family via RNA silencing in rice. Plant Cell. 15: 6. 1455-1467.
  24. Schaeffer, G.W. and Sharpe, F.T. 1987. Increased lysine and seed storage protein in rice plants recovered from calli selected with inhibitory levels of lysine plus threonine and S-(2-aminoethyl) cysteine. Plant Physiol. 84: 2. 509-515.
  25. Hagan, N., Upadhyaya, N., Tabe, L. and Higgins, T. 2003. The redistribution of protein sulfur in transgenic rice expressing a gene for a foreign, sulfur-rich protein. The Plant J. 34: 1. 1-11.
  26. Gibbon, B.C., Wang, X. and Larkins, B.A. 2003. Altered starch structure is associated with endosperm modification in quality protein maize. Proc. Natl. Acad. Sci. 100: 26. 15329-15334.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 301
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 286


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب