شناسایی بیوانفورماتیکی ژن های کلیدی دخیل در تنش اسمزی گیاه آرابیدوپسیس

هدف: گیاهان اغلب در معرض انواع تنش­های محیطی مانند خشکی و شوری قرار می­گیرند که منجر به تنش اسمزی در گیاه می­شود و در نهایت سبب کاهش رشد و بهره­وری محصول می­گردد. شناسایی ژن­های موثر در سطوح مختلف تنش اسمزی می­تواند در یافتن ژن های موثر در تحمل گیاه به تنش­های محیطی بسیار کمک کند. از این رو هدف از این مطالعه، شناسایی ژن­های کلیدی و بسیار موثر گیاه مدل آرابیدوپسیس در تنش اسمزی و معرفی آن­ها در راستای به نژادی گیاهان زراعی در شرایط تنش­های محیطی است. مواد و روش­ها: در این مطالعه داده­های میکروآرایه آرابیدوپسیس که به مدت ۵/۱، ۳، ۱۲ و ۲۴ ساعت در معرض تنش اسمزی ناشی از مانیتول قرار داشتند، توسط ابزار آنلاین GEO۲R به طور جداگانه آنالیز شدند. ژن­های دارای بیان معنادار مشخص شدند و مهم­ترین ژن­ها در هر سطح تنش با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی تعیین شدند. سپس ژن­های کلیدی موثر در تنش اسمزی شناسایی شدند و برهمکنش پروتئینی و فرآیندهای بیولوژیکی آن­ها مورد بررسی و بحث قرار گرفت. یافته­ها: در ساعات ۵/۱، ۳، ۱۲ و ۲۴ ساعت پس از تنش به ترتیب ۲۶، ۷۹، ۱۳۸ و ۱۸۴ ژن دارای بیان معنادار بودند. براساس آنالیز شبکه پروتئینی و بررسی فرآیندهای بیولوژیکی ژن­های SDA۱،CRK۱۱ ،CYP۸۱F۲ ،EDA۳۹ ،PLA۲A،T۱K۷_۲۴ ، F۶N۷_۲۴،AT۲G۲۵۷۳۵  و MRH۱۰_۱۸ به عنوان ژن­های کلیدی بسیار موثر در سطوح مختلف تنش اسمزی گزارش شدند. نتایج آنالیز عملکرد مولکولی ژن­های کلیدی نشان داد که این ژن­ها در پاسخ به تنش اکسیداتیو، پاسخ به کمبود اکسیژن، تنظیم حرکت روزنه­ها، پاسخ فوق حساسیت، پاسخ به کیتین، مقاومت سیستمیک القایی، فرآیند بیوسنتزی ایندول گلوکوزینولات، پاسخ دفاعی بوسیله رسوب کالوز در دیواره سلولی، پاسخ به یون کادمیوم، فرآیندهای بیوسنتزی فیتوکلاتین، انتقال آرسنیت، پاسخ دفاعی در برابر باکتری، حشرات، قارچ­ها و ویروس­ها و فرآیندهای بیولوژیکی مرتبط با تنش­های محیطی نقش بسیار مهمی ایفا می­کنند. نتیجه گیری: به نظر می­رسد از ژن­های کلیدی معرفی شده در این پژوهش می­توان در راستای به نژادی گیاهان زراعی در شرایط تنش های محیطی که سبب تنش اسمزی در گیاهان می­شود، بهره برد.

Keywords:

برهمکنش پروتئینی , فوق حساسیت , میکروآرایه , CYP۸۱F۲