نقش مطالعات ژنومیکس کارکردی در شناسایی پاسخ های مولکولی گیاهان زراعی به تنش های غیرزیستی

گیاهان در طول دوره رشد در معرض عوامل تنش­زای غیرزیستی متعددی قرار می­گیرند. با توجه به نقش محوری گیاهان زراعی در تولید غذا، علوفه، روغن و سوخت­های زیستی، ارزیابی پاسخ­های آنها به تنش­های محیطی حائز اهمیت زیادی است. گیاهان در طول تکامل دارای سامانه های مولکولی پیچیده­ای برای پاسخ و سازگاری با شرایط تنش­زای محیطی از جمله خشکی، شوری، سرما و گرما شده اند. پاسخ به تنش­های غیرزیستی در گونه­ها و حتی در ارقام مختلف یک گونه به مقدار قابل توجهی متفاوت است. شناسایی پاسخ­های گیاه به تنش­های غیرزیستی، باعث تحول زیادی در دوران پسا­ژنوم شده است. تجزیه های فیزیولوژیکی و مولکولی به شناسایی بهتر  پاسخ­های گیاهی کمک کرده و در این رابطه توالی­یابی ژنوم گیاه آرابیدوبسیس نقش مهمی داشته است. فنوتایپینگ کمی گیاهان با استفاده از فناوری تصویر­برداری و ترکیب آن با فناوری اطلاعات، درک پاسخ­های پیچیده گیاهان را تسهیل کرده است. مطالعه سازوکارهای تنظیمی جدید از جمله استفاده از مولکول­های RNA کوچک، مدولاسیون کروماتین و اصلاح DNA ژنومی، محققان را قادر به تشخیص سامانه های مولکولی پیچیده­گیاهی در پاسخ به تنش­های غیرزیستی نموده است. محققان دریافته­اند که گیاهان دارای انواع حسگر­ها و سامانه های پیام رسانی برای پاسخ­ به تغییرات و تنش­های محیطی هستند. الگو­های مولکولی این پیام­ها، برای القای صحیح رویداد­های مولکولی پایین­دست انتقال می­یابند. دریافت اطلاعات مورد نیاز در ارتباط با عملکرد DNA در سطوح ژنی، رونویسی RNA و فراورده های پروتئینی، نیازمند بهره­برداری از روش های متنوع ژنومیکس کارکردی مانند توالی­یابی نسل بعد و ویرایش ژنومی با تعداد داده بالا می­باشد. این داده­ها که همان اطلاعات ضروری برای کلیه ژن­ها از جمله فراورده های ژنی و عملکرد آن­ها، سطوح رونویسی، سیس­المنت­های تنظیمی و الگو­های پیرایش متناوب هستند، در اثر دسترسی به توالی کامل ژنوم حاصل می شوند. با پیشرفت در روش های ژنومیکس کارکردی، می توان بسیاری از ژن های مرتبط با تحمل تنش را شناسایی کرده و از آنها برای بهبود تحمل گیاهان زراعی به تنش های محیطی استفاده کرد. در این مقاله، مطالعات مرتبط با ژنومیکس کارکردی برای شناسایی سامانه های پیچیده­ پاسخ در گیاهان که باعث سازگاری به تنش های غیرزیستی می شوند، مرور شده است.

Keywords:

Abiotic stresses , Arabidopsis , Hormone response , Signal transduction and Transcriptional regulation , آرابیدوبسیس , انتقال پیام , پاسخ هورمونی , تنش های غیرزیستی و تنظیم رونویسی