محمود فولادوند - گروه بیوتکنولوژی و به نژادی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
آسا ابراهیمی - گروه بیوتکنولوژی و به نژادی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
مهدی رهایی - گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران
وحید شریعتی جونی - گروه بیوتکنولوژی مولکولی گیاهی، پژوهشکده ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران

با توجه به حساسیت نیشکر به سرما، به منظور شناسایی مسیرها و ژن های دارای بیان افتراقی در ارقام نیشکر در هنگام تنش سرما و استفاده از آن ها در برنامه اصلاح نبات نیشکر، پس از وقوع سرمای ۱.۲- درجه سانتی گراد در دی ماه ۱۳۹۴، تعداد ۴۵۴ رقم نیشکر با استفاده از شاخص های مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و آنالیز RNA-seq، در مزرعه تحقیقاتی موسسه تحقیقات نیشکر خوزستان موردبررسی قرار گرفت. در مرحله اول با استفاده از شاخص های مورفولوژیکی، ارقام متحمل و حساس در برابر سرما، انتخاب شدند. در مرحله دوم در سال ۱۳۹۵، پس از تنش سرما، شاخص های بیوشیمیایی از قبیل پرولین و مالون دی­ آلدئید، در ارقام متحمل افزایش بیشتری پیدا کرد و بر این اساس دو رقم BR۰۰-۰۱ و TUC۶۶-۱۰۷ به ترتیب به عنوان متحمل ترین و حساس ترین رقم نسبت به سرما شناسایی شدند. سپس این ارقام در سردخانه تحت تنش دمای ۲- درجه سانتی گراد به مدت ۱۲ ساعت قرار گرفتند. در مرحله سوم، استخراج RNA، توالی­یابی به روش RNA-seq و ساخت کتابخانه cDNA انجام گردید. سپس آنالیز بیان و تفسیر ژن های دارای بیان افتراقی انجام گردید. نتایج بررسی واکنش مورفولوژیکی و بیوشیمیایی ارقام نیشکر به تنش سرما نشان داد ارقامی که در مرحله مورفولوژیکی میزان تحمل بیشتری به تنش سرما دارند، همین ارقام در مرحله بررسی بیوشیمیایی نیز ازنظر میزان پرولین و MDA در سطح بالاتری نسبت به ارقام حساس قرار می گیرند. در بررسی مولکولی نیز در هنگام تنش سرما، مسیرهای بیوسنتز فعال شامل بیوسنتز آرژنین، اسیدهای آمینه پرولین، فنیل پروپانوئید، ریبوفلاوین و مسیر پیام رسان MAPK شناسایی شدند که در هنگام تنش سرما، بیان ژن های تنظیم کننده آن ها، در رقم مقاوم افزایش بیان بیشتری نسبت به رقم حساس داشت. همچنین ژن PR۱ در مسیر پیام رسان MAPK شناسایی گردید که با کاهش دما، در رقم مقاوم افزایش بیان بیشتری نسبت به رقم حساس از خود نشان داد.

نیشکر, تنش سرما, پرولین, مالون دی آلدئید, بیان افتراقی ژن ها