روش های مولکولی تجزیه و تحلیل بیان ژن در گیاهان در سطح ترنسکریپتوم

تنش های محیطی از قبیل تنش خشکی، شوری، سرما و گرما به عنوان یکی از پیامدهای تغییر اقلیم از عوامل عمده کاهش در محصولات کشاورزی هستند. بررسی بیان ژن ها (مطالعات ترنسکریپتومیک) نقش اساسی در درک سازوکار گیاهان در مقابله با تنش های محیطی دارند. بیان ژن فرآیندی است که طی آن اطلاعات رمزگذاری شده در ژن به صورت رونوشت (Transcript) تهیه می شود که غالب اوقات خود رونوشت یا محصول پروتیینی آن در فرایندها و مکانیسم های مختلف مولکولی در سلول و نهایتا حیات ارگانیسم درگیر می شود. ارزیابی سطح بیان ژن گام مهمی در جهت روشن نمودن عملکردهای ژنی به لحاظ زمانی و مکانی است.

مقاله حاضر یک مقاله مروری می باشد که به شیوه تحلیل محتوا (Content analysis) با جستجوی کلید واژه های تجزیه ترنسکریپتوم، توالی یابی آر ان ای، هیبریداسیون کاهشی بازدارنده، ریزآرایه، واکنش زنجیره ای پلی مراز در مقاله های مرتبط در پایگاه های اینترنتیGoogle Scholar ،Web of Science ،PubMed و Scopus بدست آمده است.

دهه ها پیش، مطالعات بر روی ژن ها به صورت محدود و عمدتا به روش هایی از قبیل نوردرن بلات، وسترن بلات، هیبریداسیون ریزآرایه، هیبریداسیون کاهشی (Subtractive hybridization)، هیبریداسیون حذفی کاهشی (Suppression subtractive hybridization)، واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی (Real time polymerase chain reaction) متمرکز بود، در حالی که اکنون محققان قادر به بررسی یک باره ژنوم از طریق روش های مبتنی بر توالی یابی (Sequencing based approaches) شامل روش توالی یابی RNA هستند. ارتقاء سطح توانمندی به معرفی رویکردهای سیستم بیولوژی کمک می کند که به موجب آن شبکه های عملکردی سلول را می توان در تمامیت آنها موشکافی کرد تا اجزای بالقوه فعل و انفعالات عملکردی روشن شود. ظهور زیست شناسی سیستم ها همراه با پیشرفت های شگرف در فناوری امکان شناسایی سریع همه رونوشت های RNA موجود در نمونه های بیولوژیکی مورد مطالعه را فراهم می نمایند. با این وجود، فناوری های قبلی که محدود به بررسی ژن های منفرد یا زیرمجموعه ای از ژن  ها بودند، هنوز جایگاه خود را در آزمایشگاه های تحقیقاتی حفظ کرده اند.

هدف در اینجا تشریح انواع روش های مورد استفاده در تجزیه و تحلیل بیان ژن در پاسخ گیاهان به تنش های زنده و غیرزنده است. انتخاب روش و یا استراتژی مورد استفاده بسته به سطح فناوری، هزینه اجرا و محدودیت روش ها انجام می شود. هنگام انتخاب روشی برای یک تحقیق خاص، باید در نظر داشت که محدودیت ها از نظر روش شناختی یا آماری به حداقل برسند تا نتایج قابل اعتماد و تکرارپذیر حاصل شود.