امروزه دمای بالا یک نگرانی مهم برای تولید محصول و تلاش برای حفظ یا افزایش عملکرد محصولات تحت شرایط تنش دمای بالا جزو اهداف مهم کشاورزی است. گاما آمینوبوتریک اسید (گابا) یک مولکول میانجی ضروری متابولیسم نیتروژن و بیوسنتز آمینواسید است و در سنتز متابولیتهای اولیه و ثانویه نقش کلیدی دارد. گابا در تسهیل تحمل به تعداد زیادی از تنشهای غیر زیستی نیز نقش دارد. در پژوهش حاضر در قالب سه آزمایش مکانیسم گابا در پاسخ دو رقم توت فرنگی به تنش دمای بالا مطالعه شد. آزمایش اول به صورت فاکتوریل در قالب طرح تجزیه مرکب کاملا تصادفی (دما) طراحی و نقش گابا در گیاه توت فرنگی در شرایط تنش دمای بالا و اثر احتمالی تغییرات گابا درونی در افزایش تحمل به تنش بررسی شد. به این منظور ارقام توت فرنگی کاماروسا (حساس به تنش دمای بالا) و کردستان (متحمل به تنش دمای بالا) در چهار شرایط دمایی مختلف (25، 30، 35 و 40 درجه سلسیوس) به مدت 10 ساعت نگهداری و پس از آن شاخصهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی اندازه گیری شدند. آزمایش دوم با هدف بررسی بیان برخی ژنهای مرتبط با مسیر سنتز و تجزیه گابا (GAD1، GAD4، GABA-T1، GABA-T3 و SSADH) در دو رقم توت فرنگی در شرایط دمایی 25 و 40 درجه سلسیوس و زمانهای 0، 2، 5 و 10 ساعت پس از اعمال تیمار دمایی انجام شد. در آزمایش سوم نیز اثر کاربرد خارجی غلظتهای مختلف گابا (5/0، 1 و 5 میلی مولار گابا) و کلرید کلسیم به عنوان ترکیب محرک سنتز گابا (10، 15 و 20 میلی مولار) بر خصوصیات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و مولکولی رقم کاماروسا و با هدف بهبود تحمل به دمای بالا در این رقم انجام شد. نتایج آزمایش اول نشان داد با افزایش دما از 25 به 40 درجه سلسیوس در هر دو رقم توت فرنگی نشت یونی برگ افزایش یافت؛ اگرچه این روند در رقم کاماروسا به طور معنیداری بیشتر از رقم کردستان بود. همچنین تنش دمای بالا در ارقام کاماروسا و کردستان باعث افزایش میزان پرولین برگ شد و افزایش در رقم کردستان بیشتر از رقم کاماروسا بود. میزان گابا در رقم کاماروسا تا دمای 35 درجه سلسیوس روند کاهشی و پس از آن افزایشی بود؛ ولی در رقم کردستان اعمال تیمارهای دمایی باعث افزایش محتوای گابای درونی گیاه شد. در رقم کردستان افزایش دما باعث افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی شد. نتایج آزمایش دوم نشان داد پس از اعمال 2 ساعت تنش دمای بالا میزان بیان نسبی ژنهای GAD1، GABA-T1، GABA-T3 و SSADH در رقم کردستان به طور قابل توجهی افزایش یافت. در رقم کاماروسا میزان بیان نسبی ژنهای GAD1 و GABA-T3 پس از اعمال 10 ساعت تنش دمای بالا، افزایش و میزان بیان نسبی GABA-T1 کاهش یافت. مطابق با نتایج آزمایش دوم افزایش بیان نسبی ژنهای درگیر در مسیر سنتز و تجزیه گابا (به استثنا GAD4) در رقم کردستان سریعتر از رقم کاماروسا بود که میتواند نشان دهنده اثر مهم زمان تغییر در بیان ژنهای مسیر گابا شانت در القای تحمل به تنش دمای بالا باشد. مطابق با نتایج آزمایش سوم کاربرد 5 میلی مولار گابا و 15 میلی مولار کلرید کلسیم پس از اعمال 10 ساعت تنش دمای 40 درجه سلسیوس در رقم کاماروسا باعث کاهش معنیدار شاخص خسارت ظاهری و محتوای پراکسید هیدروژن ، حفظ محتوای نسبی آب برگ و نیز افزایش محتوای کربوهیدرات محلول برگ، حداکثر کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم ، ، محتوای گابای درونی و محتوای پروتئین محلول کل نسبت به گیاهان بدون کاربرد تیمار شیمیایی شد. اعمال 2 ساعت تنش دمای 40 درجه سلسیوس در گیاهان با کاربرد خارجی 5 میلی مولار گابا باعث افزایش معنی دار بیان ژن GAD1 نسبت به گیاهان بدون کاربرد تیمار شیمیایی شد. همچنین میزان بیان نسبی ژن GABA-T1 و HSP90 در گیاهان با کاربرد 5 میلی مولار گابا و 15 میلی مولار کلرید کلسیم افزایش معنی داری را نسبت به گیاهان بدون کاربرد تیمار شیمیایی نشان داد. در مجموع با توجه به نتایج حاصل از این آزمایش کاربرد خارجی 15 میلی مولار کلرید کلسیم و 5 میلی مولار گابا از طریق افزایش محتوای گابای درونی گیاهان تحت تنش دمای بالا و به دنبال آن القای تحمل به شرایط تنش به ویژه افزایش بیان نسبی ژن HSP90 توانست باعث بهبود تحمل در رقم کاماروسا شود.
واژههای کلیدی: تنش غیرزیستی، ژنهای مسئول تنش، کلسیم کلرید، گابا ، مسیر گابا شانت