بخشی از مقاله
چکیده
الگوي بیان ژنهاي ریشه و اندام هوایی در شرایط تنش خشکی در گیاه برنج مورد بررسی قرار گرفت. دادههاي خام شرایط کنترل و تنش از پایگاه داده NCBI گرفته شد. جهت تعیین تفاوت معنیداري بیان ژنها بین شرایط کنترل و تنش با استفاده از نرم افزار FlexArray و MapMan استفاده شد. از آزمون Bayesian t-test براي تعیین تفاوت معنی دار بین شرایط تنش و عدم تنش استفاده شد. تحت شرایط تنش خشکی در ریشه 34 درصد ژنها و در اندام هوایی 59 درصد از ژن ها کاهش بیان داشته اند. 7 درصد از ژنها هم بظور مشترك در ریشه و اندام هوایی کاهش بیان داشته اند.
تحت شرایط تنش خشکی در ریشه 51 دصد از ژنها و در ساقه 44/5 درصد از ژنها افزایش بیان داشته اند. افزایش بیان 4/5 درصد از زنها در ساقه و ریشه مشترك بود. نتایج نشان داد که الگوي افزایش بیان ژن در ریشه و اندام هوایی متفاوت است.
مقدمه
تنش خشکی جلوگیري از ظهور پتانسیل ژنتیکی گیاهان زراعی موجب کاهش تولیدات کشاورزي می گردد. تنشهاي غیرزنده عامل مهم کاهش عملکرد گیاهان هستند. شناسایی و درك مسیرهاي متفاوت پاسخ به تنشها، در بهنژادي و بهبود عملکرد محصولات زراعی امري بسیار مهم است
از دیدگاه ژنتیک مولکولی ژنهاي درگیر در پاسخ به تنش خشکی یا به صورت مستقیم در پاسخ به تنش نقش دارند یا به عنوان انتقال دهنده پیام1 قرار گرفتن گیاه در شرایط خشکی نقش دارند. ژنهایی که مستقیما نقش دارند با تنظیم فعالیت هاي سلولی و متابولیسمی منجر به تولید مواد و یا بروز ویژگی هایی می شوند که گیاه را در برابر تنش مقاوم تر می کند.
ژنهایی که در انتقال پیام نقش دارند بصورت دریافت نشانه هاي قرار گرفتن گیاه در شرایط تنش عمل می کنند و گیاه را از بروز تنش آگاه می نمایند. این ژنها می توانند ژنهاي رمز کننده فاکتورهاي رونویسی باشند که این فاکتورهاي رونویسی تنظیم کننده ژنهاي با عملکرد مستقیم هستند . میکرواري یکی از ابزارهاي قدرتمند براي مطالعه بیان ژن در مقیاس ژنوم است. میکرواراي اطلاعات بسیاري در مورد الگوي بیان ژنها و نوع ژنهاي درگیر در بیان یک صفت کمی ارایه می کند
هدف از این مطالعه بررسی الگوي بیان ژن در ریشه و ساقه گیاه برنج و مقایسه نوع پاسخ بافت هاي مختلف گیاهی به یک نوع تنش است.
مواد و روشها
داده هاي خام مربوط به پاسخ گیاه برنج به تنش خشکی از پایگاه داده 1NCBI استخراج شد. داده هاي شرایط بدون تنش و سرایط تنش خشکی از این پایگاه داده استخراج و نرمال شدند. براي تعیین تفاوت معنی داري بین شرایط تنش و کنترل از آزمون Bayesian t-test بر اساس 2 تکرار بیولوژیکی استفاده شد. آنالیز آماري و رسم نمودار ون2 با نرم افزار FlexArray انجام گرفت. براي دستهبندي کارکردي ژنها از سرویس اینترنتی گروهبندي ژن 3MapMan استفاده گردید.
نتایج و بحث
نتایج حاصل از آزمون Bayesian t-test نشان دهنده تفاوت معنی دار تغییرات بیان ژن تحت تاثیر تنش شرایط تنش بین ریشه و اندام هوایی بود. نتایج نشان داد که در اندام هوایی تعداد بیشتري ژن تحت تاثیر تنش خشکی قرار می گیرند. نتایج نشان دهنده این موضوع است که اندام هوایی بیشتر تحت تاثیر تنش هاي مربوط به خشکی قرار می گیرد. گروهبندي کارکردي ژن هایی که در هر یک از بافتها به صورت اختصاصی افزایش بیان داشتهاند در شکل 1 و 2 نمایش داده شده است. در بافت ریشه گروههاي با کارکرد فرآیند تنظیمی و سلولی، پاسخ به تنش یشترین درصد را به خود اختصاص دادند
در بافت برگ و اندام هوایی گروههاي کارکردي تنظیمات بیولوژي، پاسخ به محركها و متابولیسم ترکیبات نیتروژن بیشترین فراوانی را داشتند - شکل. - 2 به طور کلی می توان نتیجه گرفت که ریشه و برگ الگوي بیان مختلفی را در طی تنش خشکی نشان می دهند. بیشتر ژنهاي القا شده توسط تنش بین این دو بافت متفاوت بود. نتایج بیانگر این نکته بود که تعداد ژنهاي مشترك که در هر دو بافت هوایی و ریشه افزایش یا کاهش بیان داشتند خیلی کم بود . این تنایج پیشنهاد میکند که شبکه تنظیمی در تنش خشکی بین بافتهاي مختلف میتواند متفاوت باشد
شکل .1 درصد ژنهاي کارکردي که در بافت ریشه برنج افزایش بیان نشان دادهاند
شکل .2 درصد ژنهاي کارکردي که در اندام هوایی برنج افزایش بیان نشان دادهاند
شکل -3 درصد تعداد ژنهایی که در پاسخ به تنش خشکی درریشه و اندام هوایی افزایش بیان داشتهاند. برخی ژنها در هر دو اندام مشترك بوده اند.
شکل.4 درصد تعداد ژنهایی که در پاسخ به تنش خشکی در بافت ریشه و اندام هوایی برنج کاهش بیان داشتهاند. برخی ژنها در هر دو اندام مشترك بوده اند.
