شناسایی ژن های درگیر در انتقال یون ها در پاسخ به تنش شوری بالا در گیاهچه های برنج

برنج در بین گیاهان زراعی از حساسیت بالایی به شوری برخوردار است. حساسیت برنج در مرحله گیاهچه ای و فاز زایشی موجب آسیب به فرایندهای حیاتی گیاه و در نهایت کاهش عملکرد می شود. در محیط های شور سمیت یونی به واسطه جذب یون سدیم افزایش می یابد. ارقام متحمل با کاهش نسبت سدیم به پتاسیم در اندام های فتوستنزی با شوری مقابله می کنند. کنترل ورود و خروج یون ها در سلول های گیاهی توسط کانال ها و ناقل های یونی انجام می شود. شناسایی و ارزیابی الگوی بیان ژن های کنترل کننده این ناقل ها در زمان ها و اندام های مختلف از اهداف این تحقیق بود.

مواد و روش ها: 

در این مطالعه از دو ژنوتیپ برنج متحمل CSR28 و حساس IR28 استفاده شد. گیاهچه های کاشت شده در محیط کشت هیدروپونیک در معرض تیمار شوری 150 میلی مولار قرار گرفتند و نمونه برداری از ریشه و اندام هوایی در زمان های 6 و 54 ساعت پس از تیمار انجام شد. پس از استخراج RNA، ساخت کتابخانه و تجزیه و تحلیل RNA-seq انجام شد و ژن های با بیان افتراقی شناسایی شدند. از تجزیه مسیر MapMan برای شناسایی ژن های کنترل کننده ناقل های یونی استفاده شد.

از مقایسه دو ژنوتیپ در شرایط اختصاصی تنش شوری، 47 ژن با بیان بالا که کنترل کننده ناقل های یونی بودند شناسایی شدند که برخی دارای بیان اختصاصی در ژنوتیپ یا اندام خاص بودند. ژن های OsTPC1 و OsSOS3 که به ترتیب در ورود یون کلسیم به سلول و گیرنده کلسیم نقش دارند در ریشه ژنوتیپ متحمل در زمان 54 ساعت بیان بیشتری نسبت به ژنوتیپ حساس نشان دادند. همچنین بیان بالای ژن های مهمی نظیر OsSOS1 و OsNHX1 در ژنوتیپ متحمل بیانگر کاهش تجمع یون سدیم نسبت به ژنوتیپ حساس بود. دیگر ژن های درگیر در هومیوستازی یونی نظیر OsHKT1 در اندام ریشه و زمان 54 ساعت در ژنوتیپ متحمل بیان بیشتری داشت.

نتیجه گیری:

 به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که فعل و انفعلات مولکولی رخ داده در ریشه در شرایط طولانی مدت تنش شوری موجب تفاوت در تحمل به شوری از طریق تفاوت در هومیوستازی یونی شده است. همچنین نتایج این تحقیق بیانگر نقش مسیر پیام رسانی مربوط به یون کلسیم در القای تحمل به شوری ژنوتیپ متحمل CSR28 بود. از بیان اختصاصی برخی از این ژن ها در ژنوتیپ یا اندام خاص می توان به عنوان نشانگر زیستی در برنامه های گزینش ژنوتیپ های برنج متحمل به شوری استفاده کرد.