فراواکاوی داده های ترانسکریپتوم به منظور شناسایی ژن های درگیر در پاسخ به تنش خشکی در کلزا (Brassica napus)

هدف: این پژوهش بررسی و شناسایی ژن ها، پروتئین ها، مولفه های تنظیمی مهم و مکانیسم های درگیر در پاسخ به تنش خشکی در گیاه کلزا در تعدادی از مطالعات دادههای بیان ژن این گیاه می باشد. مواد و روشها: ابتدا داده های توالی یابی آرانای موردنظر از پایگاه داده NCBI جمع آوری شد و با سرور Galaxy شمار خوانش واقعی برای هر ژن در هر نمونه به صورت(TPM) Transcripts per Kilobase Million محاسبه شد. سپس با بسته Rank prod مبتنی بر نرم افزار R ژن های دارای افتراق بیان (DEGs- Differentially Expressed Genes) شناسایی شدند. اورتولوگ Arabidopsis thaliana برای ژن های دارای افتراق بیان به دست آمد. سپس با استفاده پایگاه دادههای Ensembl Plants، MEME Suite، Tomtom، GOMo و iTAK تجزیه و تحلیل هستی شناسی (Gene Ontology) و بررسی مسیرهای بیوشیمیایی و فاکتورهای رونویسی انجام شد. نتایج: مجموع ۳۰۸۴ ژن افتراق بیان یافته در پاسخ به تنش خشکی کلزا بدست آمد. در واکاوی هستی شناسی، فرآیندهای زیستی مختلفی همچون پاسخ به خشکی، کم آبی، پاسخ به آبسزیک اسید ABA و تنظیم حرکت روزنه ای غنی شدند. در این فرآیندها ژن هایی با نقش مستقییم در پاسخ به تنش خشکی مانند dehydrin Rab۱۸-like که در حفظ آب برای سلول نقش دارد، ژن های درگیر در مسیر هورمون هایی مانند ABA مانند خانواده Homeobox-leucine zipper و اکسین شناسایی شدند. همچنین ژن های رمزکننده پروتیینهای کانالهای ورود و خروج پتاسیم و پروتون، آنزیمهای آنتی اکسیدانی مانند کاتالاز و آلدهید دهیدروژناز برای حفظ هموستازی سلول در شرایط تنش و تعدادی پروتئازهای گیاهی شناسایی گردیدند. فاکتورهای رونویسی شامل bzip، MYB- related، MYB، NAC و ZF-DH که در مسیرهای وابسته و مستقل از ABA در پاسخ به خشکی فعالند در بین ژنهای دارای بیان افتراقی بودند. نتیجه گیری: فراواکاوی دادههای بیان ژن به دلیل امکان افزایش حجم نمونه و قدرت آماری منجر به شناسایی ژن ها و در نتیخه جانشین جدیدی برای مهندسی مسیرهای زیستی در پاسخ به تنش خشکی در کلزا ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

تنش خشکی ، ترانسکریپتوم ، فراواکاوی ، کلزا