سیده نسیم طباطبائی پور - دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه ا صلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
بهروز Shiran - استاد، گروه بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ، ایران
رودابه راوش - استادیار ، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی کشاورزی ، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه شهرکرد ، شهرکرد ، ایران.
علی نیازی - استاد، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز ، ایران.
اسماعیل ابراهیمی - دانشیار، آزمایشگاه تحقیقات سرطان، دانشکده پزشکی آدلاید، دانشگاه آدلاید، آدلاید، استرالیای جنوبی، استرالیا.

هدف: اهداف مهندسی ژنتیک و متابولیک را میتوان با درک فرآیندهای مولکولی پاسخ به تنش به میزان زیادی محقق کرد. پژوهشگران میتوانند از طریق مطالعات ترنسکریپتوم به دادههای فراوانی در این خصوص دسترسی پیدا کنند. استفاده از روش های آماری پیشرفته مانند فراواکاوی برای ادغام داده های بسیاری از منابع، روش جدیدی برای یافتن ژن های با بیان متفاوت (DEG) ، برای غلبه بر پیچیدگی زیستی و ارائه نتایج دقیق تر ارائه می دهد. مطالعه فعلی از فراواکاوی داده های بیانی RNA-seq گیاه پروانش برای کشف DEGهای غنیسازی شده در پاسخ به عوامل تنش زا و تولید متابولیت های ثانویه مهم استفاده کرد.مواد و روشها: دادههای RNA-seq از پایگاه داده EMBL-EBIدریافت و پس از پیش پردازش، نقشهیابی خوانشهای با کیفیت بر روی ژنوم مرجع پروانش صورت گرفت. تغییرات بیان ژنها برای هر مجموعه داده، بررسی و سپس برای فراواکاوی استفاده شد. ژن‎های با بیان متفاوت و معنیدار در پاسخ به تنشهای زیستی و غیرزیستی ، از نظر عمکرد زیستی و مسیرهای زیستی درگیر بررسی شدند و تجزیه و تحلیل همبیانی انجام شد و در نهایت ژنهای کلیدی و هاب در پاسخ به تنش و مسیر بیوسنتزی تولید متابولیتهای مهم ترپنوئید ایندول آلکالوئیدها ((TIAs)Terpenoid Indole Alkaloids ) تعیین گردید.نتایج: یافته های فراواکاوی، ۷۷۲ ژن با بیان متفاوت دارای Log۲FC≥|۱ (Log۲ Fold Change) و FDR≤۰.۰۵ (FalseDiscovery Rate) را شناسایی کرد که ۳۰۵ و ۴۶۷ ژن از این ژن ها به ترتیب دارای بیان بالا و پایین تحت تنش بودند. در این میان، فراواکاوی امکان شناسایی ۲۷ ژن را فراهم نمود که در آنالیزهای انفرادی به عنوان DEG شناسایی نشده بودند. نتایج غنی سازی عملکردی DEGها اهمیت حیاتی آنها را در فرآیندهای متابولیک، پاسخ به محرک ها و فرآیندهای سلولی نشان داد. آنها همچنین در مسیرهای متعددی مانند مسیر سیگنالینگ ، پروتئین کینازهای فعال شده با میتوژن ((MAPK)Mitogen activated protein kinases)، بیوسنتز متابولیتهای ثانویه، انتقال هورمونهای گیاهی و مسیرهای متابولیک تحت تنش اهمیت معنیداری داشتند. از طریق تجزیه و تحلیل شبکه هم بیانی، ژن های هاب پاسخ دهنده به تنش و مرتبط با مسیرهای بیوسنتز ترپنوئید ایندول آلکالوئیدها (TIA) یافت شدند که میتوانند ژن های بالقوه ای در سنتز ترکیبات دارویی منحصر به فرد گیاه باشند.نتیجهگیری: در این تحقیق، با بررسی پاسخ های مولکولی گیاه پروانش تحت تنش های مختلف با استفاده از رویکردهای فراواکاوی و زیست شناسی سامانه ای ، ژن های کلیدی و جدید شناسایی شدند. این ژن ها دارای توانایی بالقوه جهت استفاده به عنوان ژن های کاندید در پروژه های مهندسی ژنتیک و متابولیک بوده که به منظور افزایش توانایی گیاه در تولید متابولیت های درمانی در آینده به کار گرفته شوند.

پروانش, RNA-Seq, فراواکاوی, تنش, ترپنوئید ایندول آلکالوئیدها