آنالیز شبکه هم بیان ژن وزنی (WGCNA) در جو و بیان ژن های هاب درگیر در مرحله جوانه زنی

جوانه زدن بذر فرآیند مهمی است که شروع چرخه زندگی گیاه بذر را تعیین می کند. با این حال، مکانیسم مولکولی جوانه زنی بذر در جو نامشخص است. برای درک مکانیسم مولکولی جوانه زنی بذر در جو، از آنالیز WGCNA برای شناسایی هاب و ژن های پاسخگو و آشکارسازی بیان ژن ها در جوانه زنی بذر استفاده شد.WGCNA ، ابزار ارزشمندی برای مطالعه همبستگی بین ژن ها، شناسایی ماژول های با همبستگی بالا و شناسایی ژن های Hub در ماژول های مختلف است.

مواد و روش ها:

 داده های خام ریزآرایه مربوط به مرحله جوانه زنی از پایگاه داده ریزآرایه GEO برای 0 ساعت، 3 ساعت، 9 ساعت، 18 ساعت، 33 ساعت و 71 ساعت پس از مرحله جوانه زنی به دست آمد. سپس از آنالیز شبکه هم بیان ژن وزنی (WGCNA)  برای تشخیص ژن های شبکه هم بیان شده استفاده شد. در تحقیق حاضر، از رقم جو مهتاب برای نشان دادن الگوی بیان پس از 9 ساعت، 18 و 71 ساعت پس از مرحله جوانه زنی استفاده شد. تعداد کل 4137 ژن با بیان متفاوت (DEG)  شناسایی شد که برخی از ژن ها بیان بیشتری را در مهتاب نشان دادند و سه ژن با qRT-PCR تایید شدند.

بیشتر اینDEG ها در فرآیندهای متابولیک، فرآیندهای سلولی، گلیکولیز و پاسخ به محرک نقش داشتند. ژن هاب در MEbrown پروتیین ابرخانواده آلفا/بتا هیدرولاز، ME ارغوانی پروتیین 4 حاوی دامنه U-box و MEdarkgrey فاکتور رونویسی حاوی دامنه B3 ABI3 بود که با بذرهای جوانه زده همبستگی مثبت داشت. نتایج یک پایگاه داده ریزآرایه و ژن های کاندید برای مطالعه بیشتر جو در مراحل جوانه زنی را نشان داد. علاوه بر این، DEG ها توسط WGCNA به سه ماژول تقسیم شدند. در این مطالعه، ماژول های ژنی مرتبط با جوانه زنی بذر در طول جوانه زنی بذر جو شناسایی شدند. فاکتور رونویسی و آلفا/بتا هیدرولاز نقش مهمی در مرحله جوانه زنی داشتند. همچنین، ماژول های ژنی و ژن های هاب در 9 ساعت، 18 و 71 ساعت پس از جوانه زنی شناسایی شدند. با توجه به کمبود اطلاعات در مورد نیازهای جوانه زنی بذر جو، این تحقیق به منظور بررسی مکانیسم های جوانه زنی بذر و همچنین ارزیابی ژن های هاب جهت بررسی مکانیسم مولکولی جوانه زنی بذر در جو انجام شد.

نتیجه گیری:

 نتایج مطالعه حاضر بینش جدیدی را در مورد مکانیسم مولکولی زیربنایی جوانه زنی بذر جو ارایه می دهد. بر اساس تجزیه و تحلیل شبکه، فاکتورهای رونویسی و پروتیین های یوبیکوییتین در جوانه زنی نقش داشتند. بیشتر ژن های مربوط به هر ماژول مربوط به پروتیین های درگیر در متابولیسم کربوهیدرات، گلیکولیز و تجزیه پروتیین بودند. نتایج بیان ژن ما می تواند به عنوان نشانگر مولکولی در ارقام جو در طول جوانه زنی بذر عمل کند. این یافته ها می تواند برای انتخاب کمک مولکولی و اصلاح ژنوتیپ های جو سریع جوانه زن مناسب باشد.