بررسی بیوانفورماتیکی تاثیر ترکیبات فرار و غیرفرار باکتری های محرک رشد در افزایش بیان ژنهای Tin۸ جهت کاهش صفت پنجه زنی در ذرت شیرین/

پنجه زنی به عنوان یکی از صفات مورفولوژیکی کلیدی در گیاه ذرت، تاثیر مستقیم بر تراکم ساقه ها، تخصیص مواد فتوسنتزی، بهره وری از منابع و نهایتا میزان عملکرد دارد. کنترل این صفت در ذرت شیرین از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا این نوع ذرت بیشتر برای تازه خوری و فرآوری غذایی استفاده می شود و کاهش تعداد پنجه ها می تواند به یکنواختی بوته ها، بهبود کیفیت محصول و افزایش بازده اقتصادی کمک کند. در میان ژن های متعددی که در کنترل صفت پنجه زنی شناسایی شده اند، ژن Tin۸ به عنوان یک ژن تنظیمی کلیدی معرفی شده است. افزایش سطح بیان این ژن با کاهش رشد پنجه های جانبی و محدود شدن ظهور ساقه های فرعی همراه است. بنابراین، شناسایی عواملی که می توانند بیان Tin۸ را در جهت مطلوب تغییر دهند، از منظر اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی کشاورزی اهمیت بالایی دارد.باکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) از طریق مکانیسم های مستقیم و غیرمستقیم قادرند صفات رشد و نمو گیاه را تحت تاثیر قرار دهند. این باکتری ها ترکیبات متنوعی شامل متابولیت های فرار (VOCs) مانند الکل ها، استرها و کتون ها و ترکیبات غیرفرار نظیر هورمون های گیاهی (اکسین، سیتوکینین و جیبرلین)، اسیدهای آلی و آنزیم ها ترشح می کنند. ترکیبات مذکور با تاثیر بر مسیرهای هورمونی و شبکه های سیگنال دهی سلولی، بیان مجموعه ای از ژن های کلیدی در گیاه را تغییر داده و در نتیجه مورفولوژی گیاه را تحت کنترل درمی آورند. مطالعات اخیر نشان داده اند که VOCها و متابولیت های غیرفرار می توانند بر بیان ژن های مرتبط با کنترل جوانه های جانبی اثرگذار باشند و این مکانیسم در گیاهان مختلف به صورت القای رشد یا سرکوب جوانه ها مشاهده شده است.از منظر بیوانفورماتیکی، بررسی پروموتر ژن Tin۸ نشان داده است که این ناحیه دارای موتیف های متعددی برای اتصال فاکتورهای رونویسی وابسته به اکسین، جیبرلین و اتیلن است. بنابراین، ترکیبات باکتریایی قادرند با تغییر وضعیت تنظیمی این موتیف ها، بیان Tin۸ را تعدیل کنند. به طور خاص، القای مسیرهای اکسین و جیبرلین می تواند بیان Tin۸ را افزایش داده و به کاهش تعداد پنجه ها منجر شود. علاوه براین، شواهدی مبنی بر تاثیر اپی ژنتیک ترکیبات باکتریایی بر متیلاسیون و استیلاسیون هیستونی پروموترهای ژنی در گیاهان دیگر وجود دارد که می تواند به عنوان یک مکانیسم مکمل در افزایش بیان Tin۸ در نظر گرفته شود.جمع بندی داده های بیوانفورماتیکی و مطالعات تجربی نشان می دهد که ترکیبات فرار و غیرفرار باکتری های محرک رشد با تنظیم مسیرهای هورمونی، تغییر در شبکه های رونویسی، و اعمال تغییرات اپی ژنتیکی، قادرند بیان ژن Tin۸ را در ذرت شیرین افزایش دهند. این امر به کاهش صفت پنجه زنی و تمرکز منابع گیاه بر روی ساقه اصلی منجر شده و در نهایت بهره وری و کیفیت محصول را بهبود می بخشد. به کارگیری این رویکرد می تواند راهکاری نوین و پایدار برای اصلاح زراعی و مدیریت بیولوژیک ذرت شیرین در شرایط زراعی ایران و جهان باشد.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی: ذرت شیرین ، پنجه زنی ، ژن Tin۸ ، باکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) ، ترکیبات فرار (VOCs) ، ترکیبات غیرفرار ، شبکه تنظیم ژنی ، مسیر هورمونی