رویشی، تولید گل و تشکیل میوه را تحت تاثیر قرار داده(جیتش و همکاران، 2006) و ارتباط و همبستگی غشاهای سلولی و فعالیت آنزیم­ها و دستگاه فتوسنتز را مختل می­ کند. بنابراین در بسیاری از مناطق خشک و نیمه­خشک جهان، افزایش تحمل شوری به منظور تولید پایدار محصول، امری ضروری است و می ­تواند منجر به ثبات عملکرد در خاک­های شور شود(میلر و همکاران، 2009). یکی از تغییرات بیوشیمیایی که تحت تنش شوری اتفاق می­افتد، تولید بیش از حد رادیکال­های فعال اکسیژن ROS ( Reactive oxygene species ) می­باشدROS .ها در غلظتهای بالا برای سلول سمی هستند و می­توانند به طور جدی به کلروفیل II ، پروتئینها، لیپیدهای غشایی و اسیدهای نوکلئیک آسیب برسانند. تولید این ترکیبات نظیر پراکسید هیدروژن (H2O2 ,Hydrogen peroxide )، سوپراکسید (O2¯, Superoxide ) و رادیکال هیدروکسیل(HO¯ ,Hydroxil) باعث اکسیداسیون پروتئین­ها، DNA و لیپیدها می­شود(مودونالد، 1999). ROSها عموماً در غلظت­های پایین در ارگانل­ها تولید می­شوند اما در طی تنش، سرعت تولید آنها افزایش می­یابد. از این رو سلول مکانسیم­های آنتی­اکسیدانت را به منظور ایجاد تعادل بین تولید و تجزیه­ی ROS ها درخود ایجاد کرده است. اجزای ابتدایی این مکانیسم شامل آنتی­اکسیدانت­ها با وزن مولکولی پایین ) آسکوربات (Ascorbate)، گلوتاتیون(Glotathion) ، کارتنوئید (Cartenoeid) ، فلاونوئید (Flavnoeid) و توکوفرول(Tocopherol)
(، آنزیم­ها ) سوپراکسید دیسموتاز (SOD: SuperOxide Dismutase) ، کاتالاز (Catalase)،گلوتاردوکسین (Glutaredoxins)، گلوتاتیون پراکسیداز و پراکسیدازهای دیگر ( و آنزیمهای دخیل در سیکل آسکوربات-گلوتاتیون )گلوتاتیون ردوکتاز (GR, Glotathion Reductase) ، آسکوربات پراکسیداز (APX, Ascorbate Peroxidase)، مونودهیدروآسکوربات ردوکتاز (MDHAR, Monodehydro Ascorbate Reductase) و دهیدروآسکوربات ردوکتاز (DHAR) می­باشند. در این میان MDHAR یک آنزیم با کوآنزیم فلاوین آدنین دی نوکلئوتیدی (FAD) است که به فرم آیزوزیم­های کلروپلاستی، میتوکندریایی و سیتوسولی یافت می­شود. MDHAR برای مونودهیدروآسکوربات (MDHA) که پذیرنده­ی الکترون این آنزیم است، بسیار اختصاصی عمل می­ کند. و NADPH بخشنده­های الکترون برای این آنزیم محسوب می­شوند، حال آنکه از بین این دو MDHAR ، NADH را ترجیح می­دهد. باززایی فرم احیاشده­ی آسکوربات در سیکل آسکوربات – گلوتاتیون توسط این آنزیم انجام می­گیرد.
اعضای تیره ی Poaceae از رده­ی تک­لپه­ایها، به عنوان گیاهانی با مقاومت بیشتر به تنش­های محیطی شناخته شده ­اند(گرانتز و همکاران، 1995). آلوروپوس لیتورالیس گونه­ای متعلق به این تیره است که این قابلیت را دارد که به عنوان یک منبع مهم ژنتیکی برای برنامه ­های بیوتکنولوژی، به منظور بهبود مقاومت به شوری در گیاهان مهم زراعی مثل گندم و برنج، مورد استفاده قرار گیرد. این گیاه یک هالوفیت چند ساله، از خویشاوندان نزدیک گندم است و به صورت علف هرز در مرداب­ها و مناطق شور وخشک رشد می­ کند. آلوروپوس حاوی ژنوم دیپلوئید (2n=2X=14) با اندازه ی حدود 342Mb می باشد(کایا و همکاران، 2002). این گیاه قادر است نمک را توسط غدد نمکی به خارج ترشح کند و به این ترتیب شوری را تا 1 درصد، به خوبی تحمل می­ کند. علاوه بر این، فتوسنتز در این گیاه از نوع متابولیسم C4 است که به آن انعطاف پذیری بیشتری در برابر تنشهای شوری و خشکی می­دهد. با توجه به تحمل شرایط محیطی دشوار، این گیاه واجد خصوصیات فیزیولوژیکی و مولکولی برجسته­ای است که می ­تواند به عنوان منبعی برای شناسایی ژنهای جدید و مفید مقاوم به تنش، از جمله شوری جهت بهبود و اصلاح عملکرد محصولات زراعی مورد استفاده قرار گیرد (گرانتز و همکاران، 1995).
دانش مهندسی ژنتیک یا DNA نوترکیب در اوایل سال 1970 پس از کشف آنزیم­های برش­دهنده اسیدهای نوکلئیک، روش تعیین توالی نوکلئوتیدهای مولکول DNA ، پلاسمید و ناقل­های ویروس برای مهندسی ژنتیک پایه­گذاری شد و اولین گیاه تراریخت مقاوم به بیماری­ها در سال 1986 ایجاد گردید. سپس تکنولوژی تولید این گیاهان به سرعت پیشرفت نمود به طوریکه در حال حاضر سالیانه صدها گیاه تراریخت با خصوصیات جدید تولید می­شوند. تکنولوژی انتقال ژن، یک ابزار قدرتمند برای افزایش دانسته­های ما در مورد پتانسیل شبکه­ی دفاعی در برابر آسیب­های به وجود آمده در اثر تنش را فراهم می­آورد(ساکیهاما و همکاران، 2002). بررسی­های گیاهان تراریخته حاوی ژن­های آنزیم­های آنتی­اکسیدانت، افزایش مقاومت این گیاهان به آسیب­های آنتی­اکسیداتیو را نشان داده است(ساکیهاما و همکاران، 2002).
 
1-کلیات

شوری
1-1-1-مقدمه
شوری عبارت از حضور بیش از اندازه نمک­های قابل حل و عناصر معدنی در محلول آب و خاک است که منجر به تجمع نمک در ناحیه ریشه شده و گیاه در جذب آب کافی از محلول خاک با اشکال روبه رو می­شود . خاک شور به خاک­هایی اطلاق می­شود که بیش از 1 /0 درصد نمک داشته باشند. حد بحرانی نمک برای گیاهان 5/0 درصد وزن خاک خشک می­باشد(ابوگادالله، 2010).
شوری خاک یکی از عوامل غیرزنده­ی حساسی است که عملکرد محصول را در نواحی خشک و نیمه خشک تحت تاثیر فرار می­دهد. 4/3 سطح زمین حاوی آب­های شور می­باشد، بنابراین عجیب نیست که مقدار قابل توجهی از سطح زمین، تحت تاثیر نمک باشد. نزدیک به 800 میلیون هکتار از خشکی­های کره­ی زمین در شرایط شوری قرار دارند(مانس و تستر، 2008). میزان اراضی تحت شرایط شوری در ایران در حدود 24 میلیون هکتار گزارش شده است که معادل 15 درصد زمین­های کشاورزی کشور است(شاکر، 1996). شوری، خاک­هایی را که حاوی غلظت­های مشخصی از نمک­های محلول هستند را تحت تاثیر قرار می­دهد و می ­تواند رشد و حیات گیاه را تحت تاثیر قرار دهد(مانس و تستر، 2008) و سبب سمیت در گیاه شود. در کشاورزی شوری اثر منفی روی رشد وعملکرد اقتصادی بسیاری از محصولات مهم دارد (مس و هافمن، 1997، یوکوییو همکاران، 2002 و ویدایانتان و همکاران، 2003) .
مشخصه­های یک خاک شور، سطوح سمی کلریدها و سولفات سدیم آن است. مساله­ی شوری خاک به واسطه­ی آبیاری، زهکشی نامناسب، پیشروی دریا در مناطق ساحلی و تجمع نمک در نواحی بیابانی و نیمه بیابانی در حال افزایش است (احمدی­خواه 1389). بنابراین می­توان گفت که در آینده، شوری تهدیدی برای تامین غذا می­باشد. لذا برای غلبه بر این مشکل، تلاش بر این است تا گونه­های متحمل به شوری را با ارزش­های اقتصادی و اکولوژی در خاک­های شور تولید کنند(رزما و فلاورز، 2008).
1-1-2 اثرات شوری بر روی گیاهان
عدم توانایی گیاه برای جابجایی از زیستگاه طبیعی خود، سبب شده است که گیاهان متحمل شرایط نامطلوب بسیاری چون شوری، خشکی و دمای بالا شوند. داشتن خصوصیتی مانند تحمل به شوری، گیاهان را قادر به رشد و تکمیل چرخه­ی زندگی خود در محیط دارای غلظت زیاد نمک محلول می­سازد.
شوری برای رشد گیاه یک عامل محدودکننده است، زیرا سبب محدودیت­های تغذیه­ای از طریق کاهش جذب فسفر، پتاسیم، نیترات و کلسیم، افزایش غلظت یون­های درون سلول و تنش اسمزی می­گردد. جذب یون­های سمی به ویژهNa+ و Cl–با جذب سایر یون­های مغذی به ویژه K+ و Ca2+ رقابت می­نماید و موجب کاهش غلظت این یون­ها در گیاهان می­شود(خان، 2008). در نتیجه با افزایش غلظت یون­های سدیم و کلر و کاهش غلظت پتاسیم رشد گیاه مختل می­شود.
شوری ثبات یونی گیاه را مختل می­ کند که نتیجه­ی آن افزایش سمیت Na+ در سیتوپلاسم و کمبود یون­های ضروری نظیر K+ است(هاسگاوا و همکاران، 2000). در تنش شوری یون سدیم جذب یون پتاسیم را از سلول­های ریشه، مختل می­ کند. در این شرایط یون سدیم پس از ورود به سلول­ها با غلظت بالا انباشته می­شود که برای آنزیم­ها، سمی و مضر است. همچنین نفوذ یون­های سدیم و کلر در لایه­های آبدار پروتئین از ایجاد پیوند­های غیرکووالانسی در بین اسیدهای آمینه­ی پروتئین ممانعت می­ کند که این موجب تغییر ساختار و از کار افتادن پروتئین­ها و کاهش فعالیت بسیاری از آنزیم­ها از جمله روبیسکو می­گردد(احمدی خواه 1389). به نظر می­رسد این کاهش فعالیت ناشی از اختلال در اسیدیته­ی استرومای کلروپلاست به دنبال خروج یون پتاسیم و همچنین تغییر ساختار فضایی این آنزیم به دلیل آب کشیدگی سلول می­باشد(جسکه، 1984).
فتوسنتز از جمله مهمترین فعالیت­هایی است که تحت تنش، مورد بازدارندگی قرار می­گیرد. شوری از سه طریق سبب کاهش فتوسنتز می­گردد(ونگ و همکاران، 1997 و ملونی و همکاران، 2003) :
الف) کاهش سطح برگ
ب) بسته شدن روزنه­ها،کاهش تبادلات گازی، کمبود دی اکسید کربن و افزایش میزان گونه­های فعال اکسیژن (ROS) در کلروپلاست
ج) نقصان عمل کلروپلاست که بر فعالیت آنزیم­های فتوسنتزی و عمل فتوسیستم­ها تاثیر می­گذارد.
در شرایط تنش شوری تغییرات ساختمانی از جمله کاهش و تعداد روزنه­ها، ضخیم شدن کوتیکول، چوبی شدن زودرس و افزایش قطر و تعداد آوندهای چوبی حادث می­شود(رومرو-آراندا و همکاران، 2001)
1-1-3 -واکنش گیاهان به شوری
مکانیسم سازگاری همه­ی گیاهان به استرس شوری به دلیل غلظت­های بالایNaCl، به عنوان محلول­ترین و گسترده­ترین نمک، شامل تنظیم اسمزی، کاهش غلظت یون­های سمی در سیتوپلاسم از طریق دفع و/یا بیرون راندن Na+، تقسیم Na+ به درون واکوئل و مکانیسم دفاع آنتی اکسیدانت می­باشد. با این حال گیاهان را در ارتباط با تنش شوری به دو گروه هالوفیت (شوررست) و گلیکوفیت (شیرین رست) تقسیم­بندی کرده­اند. گیاهان بومی­خاک­های شور به شوری مقاوم بوده و غلظت­های بالایی از نمک را تحمل می­ کنند و گیاهان حساس به شوری غلظت­های پایین­تری از نمک را تحمل نموده و در غلظت­های بالاتر از حد آستانه، دچار بی­رنگی برگ و کاهش وزن خشک می­گردند(تایز و زایگر، 1381).
 
1-1-3-1- اجتناب و تحمل
گیاهان سازوکارهای مختلفی دارند که از فروپاشی تعادل ترمودینامیکی یا شیمیایی بین محیط بیرون و درون سلول جلوگیری می­ کند. از آن جمله می­توان به سازوکارهای حفاظتی و مقاومتی در جهت اجتناب از تنش و توانایی پروتوپلاسم­های گیاهی برای مقاومت در برابر تنش اشاره کرد. بنابراین مقاومت در برابر تنش شامل کاهش تنش یا اجتناب از تنش و تحمل تنش می­باشد. این دو همان پاسخ دینامیکی گیاه در برابر تنش می­باشند (لارچر، 1995) . به طور کلی تحمل شوری در گیاهان به خصوصیاتی بستگی دارد که می­توان آنها را در سه دسته­ی اصلی جای داد(وینکوو، 1998):
1)جذب و دفع نمک گیاهان از طریق
الف) جلوگیری از ورود نمک
ب) دفع نمک از طریق غدد نمکی
برخی از گیاهان مقاوم به شوری مانع از نفوذ یون­ها به ریشه نمی­گردند، در عوض در سطح برگ­های آنها غده­های نمکی وجود دارد که دفع نمک از این طریق صورت می­گیرد. ترشح نمک از شیوه ­های تنظیمی گیاهان هالوفیت در تحمل به شوری محسوب می­شود(آتکینسون و همکاران، 1967). غده­های نمکی برای ترشح و دفع نمک، تخصص