شناسایی بیوانفورماتیکی ژن های کلیدی دخیل در تنش اسمزی گیاه آرابیدوپسیس

گیاهان اغلب در معرض انواع تنش های محیطی مانند خشکی و شوری قرار می گیرند که منجر به تنش اسمزی در گیاه می شود و در نهایت سبب کاهش رشد و بهره وری محصول می گردد. شناسایی ژن های موثر در سطوح مختلف تنش اسمزی می تواند در یافتن ژن های موثر در تحمل گیاه به تنش های محیطی بسیار کمک کند. از این رو هدف از این مطالعه، شناسایی ژن های کلیدی و بسیار موثر گیاه مدل آرابیدوپسیس در تنش اسمزی و معرفی آن ها در راستای به نژادی گیاهان زراعی در شرایط تنش های محیطی است.

در این مطالعه داده های میکروآرایه آرابیدوپسیس که به مدت 5/1، 3، 12 و 24 ساعت در معرض تنش اسمزی ناشی از مانیتول قرار داشتند، توسط ابزار آنلاین GEO2R به طور جداگانه آنالیز شدند. ژن های دارای بیان معنادار مشخص شدند و مهم ترین ژن ها در هر سطح تنش با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی تعیین شدند. سپس ژن های کلیدی موثر در تنش اسمزی شناسایی شدند و برهمکنش پروتیینی و فرآیندهای بیولوژیکی آن ها مورد بررسی و بحث قرار گرفت.

در ساعات 5/1، 3، 12 و 24 ساعت پس از تنش به ترتیب 26، 79، 138 و 184 ژن دارای بیان معنادار بودند. براساس آنالیز شبکه پروتیینی و بررسی فرآیندهای بیولوژیکی ژن های SDA1،CRK11 ،CYP81F2 ،EDA39 ،PLA2A،T1K7_24 ، F6N7_24،AT2G25735  و MRH10_18 به عنوان ژن های کلیدی بسیار موثر در سطوح مختلف تنش اسمزی گزارش شدند. نتایج آنالیز عملکرد مولکولی ژن های کلیدی نشان داد که این ژن ها در پاسخ به تنش اکسیداتیو، پاسخ به کمبود اکسیژن، تنظیم حرکت روزنه ها، 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، قارچ ها و ویروس ها و فرآیندهای بیولوژیکی مرتبط با تنش های محیطی نقش بسیار مهمی ایفا می کنند.

به نظر می رسد از ژن های کلیدی معرفی شده در این پژوهش می توان در راستای به نژادی گیاهان زراعی در شرایط تنش های محیطی که سبب تنش اسمزی در گیاهان می شود، بهره برد.