ارزیابی بیان ژن های مرتبط با پاسخ دفاعی در رقم حساس سیب "پریما" در مواجهه با بیماری شانکر اروپایی با رویکرد توالی یابی رونوشت ها

هدف: بیماری شانکر اروپایی، یکی از مخرب ترین بیماری های درختان میوه در مناطق معتدل تولیدکننده سیب، توسط قارچ Neonectria ditissima ایجاد می شود. با توجه به بقای مستمر این پاتوژن در طول سال، کنترل بیماری با چالش های قابل توجهی همراه است. این پژوهش با هدف شناسایی ژن های کلیدی و مسیرهای سیگنالینگ دخیل در حساسیت به این عامل بیماری زا انجام شد. شناسایی این ژن ها و تحلیل عملکرد آن ها می تواند مسیرهای مولکولی دخیل در پیشرفت بیماری را روشن ساخته و به طراحی برنامه های کنترل هدفمند و پایدار منجر شود. مواد و روش ها: برای این مطالعه، یک رقم حساس سیب به نام"پریما" با سوسپانسیون قارچ بر روی جوانه های انتخاب شده تلقیح شد. نمونه های کنترل و تلقیح شده (۱۸ نمونه) در زمان های ۵، ۱۵ و ۳۰ روز پس از تلقیح با سه تکرار بیولوژیکی در هر زمان جمع آوری گردیدند تا RNA کل استخراج شود. پس از انجام کنترل کیفی و کمی RNA های استخراج شده، توالی یابی کل ژنوم به صورتpaired-end و دستگاه Hiseq۲۰۰۰ انجام شد. کیفیت داده های توالی یابی با استفاده از نرم افزار FastQC بررسی شد. سپس خوانش ها با نرم افزار TopHat۲ روی ژنوم مرجع سیب نقشه یابی شدند. نرمال سازی و تحلیل ژن های با بیان افتراقی با نرم افزار DESeq۲ صورت گرفت و آنالیز غنی سازی مسیرهای مرتبط با DEGs از طریق نرم افزار KEGG انجام شد. یافته ها: نتایج نشان داد که بیشترین تغییرات بیان ژن در روزهای ۱۵ و ۳۰ پس از آلودگی با N. ditissima رخ داد و در مجموع ۶۹۹۶ ژن با بیان افتراقی ( ۰۵/۰< FDR) شناسایی شد؛ به طوری که بیش از ۵۵ درصد افزایش بیان و حدود ۴۵ درصد کاهش بیان در مراحل میانی و پیشرفته عفونت مشاهده گردید، در حالی که در روز ۵ هیچ ژن معناداری شناسایی نشد. کاهش بیان ژن های مرتبط با استحکام دیواره سلولی (CAD, LAC۱) و افزایش بیان ژن حساسیت زا (MLO۶) که نقش کلیدی داشتند، نشان دهنده ناهماهنگی مسیرهای دفاعی ساختاری و شیمیایی و پاسخ دفاعی ناکارآمد رقم حساس در برابر پاتوژن است.نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که در رقم حساس سیب، پاسخ های دفاعی در برابر N. ditissima عمدتا در مراحل دیرتر آلودگی فعال می شوند و در مراحل اولیه ضعیف هستند. الگوی بیان ژن ها بیانگر تضعیف برخی مسیرهای دفاعی و تغییر بیان ژن های مرتبط با حساسیت گیاه است. بر این اساس، ژن هایی که تغییر بیان معنادار و پایدار نشان دادند می توانند به عنوان کاندیداهای بالقوه نشانگرهای مولکولی در برنامه های اصلاحی آینده مطرح شوند، مشروط بر آن که در جمعیت های مستقل و از طریق مطالعات عملکردی اعتبارسنجی شوند.

کلیدواژه ها:

کلید واژه: بیان ژن ، سیب (Malus × domestica) ، تحلیل RNA-Seq ، تعامل میزبان - پاتوژن ، ژن های مرتبط با حساسیت