بخشی از مقاله
چکیده
شوری یکی از محرکترین فاکتورهای محیطی است که بهرهوری در گیاهان را کاهش میدهد و این به دلیل وجود غلظت بالای نمک در خاک میباشد. جو یک گیاه مقاوم به شوری است و در مناطق خشک و نیمه خشک قابل کشت است. جو یک محصول زراعی مقاوم به شوری است. با این حال افزایش غلظت سدیم کلرید منجر به کاهش میزان جوانهزنی در آن میشود. در این تحقیق، ژنهای متفاوت بیان شده 91 - ژن افزایش یافته و 73 ژن کاهش یافته - در جو تحت تنش شوری با درنظر گرفتن Fold change>2 or <-2 و pvalue<0.05 توسط نرمافزار CLC Genomics شناسایی شدند. سپس توسط نرمافزار Cytoscape version3.6.1 شبکه ژنی ژنهای شناسایی شده رسم گردید. برای این منظور از سایت STRING بهره گرفته شد. در نهایت ژنهای به عنوان ژنهای کلیدی درگیر در شوری معرفی شدند.
مقدمه
گیاهان در طول مراحل زندگی خود تحت تأثیر عوامل مختلف استرسزا قرار میگیرند . - Mozafar and Oertli 1990 - شوری و دماهای پایین در میان فاکتورهای استرسزا، غشاها را مورد تخریب قرار میدهند. شوری یکی از محرکترین فاکتورهای محیطی است که بهرهوری در گیاهان را کاهش میدهد به این دلیل که بیشتر محصولات گیاهی به شوری حاصل از غلظتهای بالای نمک در خاک حساس هستند و این مشکل روز به روز در حال افزایش است . - Shrivastava and Kumar 2015 - شوری جوانهزنی بذر را از طریق اثرات اسمزی، تنش یونی و یا ترکیب آنها با هم تحت تأثیر قرار میدهد.
- Huang and Redmann 1995 - در گیاهان رویشی، استرس شوری میزان طویل شدن ریشه و برگ را کاهش میدهد . - Fricke et al. 2006 - بنابراین، افزایش غلظت Na+ و Cl- داخل سلولی میتواند متابولیسم تقسیم و گسترش سلولها را مهار کند، جوانهزنی را به تأخیر اندازد و حتی منجر به از بین رفتن بذر شود جو با نام علمی - Hordeum vulgare L. - ، چهارمین محصول بزرگ در میان غلات در جهان میباشد و به دلیل داشتن مقاومت به شوری در مناطق خشک و نیمهخشک قابل کشت است . - Jiang et al. 2006 - در آزمایشی، تأثیر شوری در میزان بیان ژنهای HvTIP 2;3 و Hv TIP 4;1 در سه ژنوتیپ مختلف جو اعم از: Clipper - حساس به شوری - ، Sahara 3771 - متحمل به شوری - و لاین امیدبخش حاصل از تلاقی ارقام کویر و صحرا - متحمل به شوری - بررسی شد.
نتایج نشان داد که میزان بیان ژنهای Hv TIP 2;3 در سطح شوری NaCl 100mM در ژنوتیپ حساس به شوری افزایش و در ژنوتیپ متحمل کاهش بیان یافت. بیان ژنهای Hv TIP 4;1 بعد از سه هفته اعمال شوری، در ژنوتیپ Sahara و لاین امید بخش افزایش و در ژنوتیپ حساس به شوری کاهش یافت. در نهایت این بررسی نشان داد که ژنهای Hv TIP 2;3 و Hv TIP 4;1 در شرایط شوری تحت تأثیر قرار میگیرند. یکی از حساسترین مراحل رشد گیاه جو به تنش شوری، مرحله جوانهزنی و رشد گیاهچه است.
به همین منظور آزمایشی تحت عنوان تأثیر شوری بر جوانهزنی 23 نمونه جو 17 - نمونه وحشی و 6 رقم اصلاح شده - در چهار تیمار شوری 300،200،100،0 میلی مولار NaCl انجام گرفت. نتایج نشان داد که درصد جوانهزنی در همه ارقام با افزایش میزان غلظت سدیم کلرید به طور معنیداری - pvalue<0.05 - کاهش یافت - نیراعظم page3.et al. - همچنین اثر زیانبار شوری در مراحل رویشی بیشتر از شروع گلدهی و پر شدن دانه گزارش شده است . - Naseer 2001 - بنابراین هدف از این تحقیق شناسایی ژنهای دخیل در شوری در گیاه زراعی جو - به عنوان مهمترین محصول زراعی - با بهرهگیری از نرمافزار و سایتهای مختلف میباشد.
مواد و روشها
در ابتدا، شناسایی ژنهای متفاوت بیان شده در ساقههای جو با تیمار NaCl در بازههای زمانی مختلف - به ازای هر زمان سه تکرار و سه کنترل - و با شماره دسترسی GSE3097 توسط نرمافزار CLC genomic انجام شد که برای این منظور ابتدا فایل ماتریکس دادهها از سایت www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ برداشته و همراه با فایل annotation دادهها به نرمافزار CLC وارد گردید. تراشه استفاده شده در این بررسی Affymetrix Barley Genome Array بود که از سایت Affymetrix دانلود شد. قبل از شناسایی ژنهای متفاوت بیان شده، نرمال بودن دادهها توسط همین نرمافزار انجام گرفت.
سپس روی دادهها t-test انجام شد و در نهایت با درنظر گرفتن Fold change>2 و pvalue<0.05 ژنهای افزایش بیان یافته و ژنهای کاهش یافته با درنظر گرفتن Fold change<-2 و pvalue<0.01 شناسایی شدند. پس از شناسایی ژنهای متفاوت بیان شده و قبل از رسم شبکه، پروب ستها تبدیل به Enzemble ID توسط سایت https://biodbnet-abcc.ncifcrf.gov/db/db2db.php شدند. در مرحله بعدی تهیه فایل مورد نیاز جهت رسم شبکه ژنی از طریق سایت https://string-db.org/cgi/my.pl تهیه گردید. طبق این سایت فایل مورد نیاز برای رسم شبکه ژنی ژنهای متفاوت بیان شده - چه افزایش یافته و چه کاهش یافته - باهم صورت گرفت. در نهایت فایل بهدست آمده وارد نرمافزار Cytoscape version3.6.1 جهت رسم شبکه شد - شکل. - 1 سپس توسط همین نرمافزار ژنهای Hub در شبکه ژنی رسم شده شناسایی شدند.
نتایج و بحث
در این تحقیق، 91 ژن افزایش بیان یافته با در نظر گرفتن Fold change>2 و pvalue<0.05 و 73 ژن کاهش بیان یافته با درنظر گرفتن Fold change<-2 و pvalue<0.05 شناسایی شدند. از میان ژنهای افزایش بیان یافته 46 ژن و از میان ژنهای کاهش بیان یافته 33 ژن توسط سایت STRING تأیید شدند. فایل بهدست آمده شامل دو ستون nod1 و nod2 بود. در مجموع از میان 164 ژن تغییر بیان یافته، 16 ژن توسط نرمافزار Cytoscape مورد پذیرش و در نهایت وارد شبکه ژنی گردید که دو ستون بهدست آمده توسط سایت String مقابل هم قرار داده شدند. ترسیم شبکه ژنی برای هر دو مجموعه ژنی - ژنهای افزایش و کاهش بیان یافته - بصورت یکجا انجام شد. در نهایت ژنهای MLOC_37763.1 , MLOC_37543.1 , MLOC_38941.1 به دلیل ارتباط بیشتر با دیگر ژنها به عنوان Hub genes شناسایی شدند.
