دیدگاه تغییرات ساختاری کروموزومی و نقش آنها در سازگاری و تحمل استرس در جو (Hordeum vulgare): یک مرور سیستماتیک

جو Hordeum vulgare با داشتن ژنوم بزرگ دیپلوئید حدود ۱.۵ گیگاباز جفت، تنوع اگرواکولوژیک گسترده و خودگشنی به عنوان یکی از مهم ترین غلات دنیا و یک مدل مطالعاتی ارزشمند برای بررسی سازوکارهای ژنتیکی تحمل بر تنش در خانواده Triticeae شناخته می شود. در حالی که پژوهش های اصلاح نژادی دهه های گذشته عمدتا پلی مورفیسم های تک نوکلئوتیدی (SNP) متمرکز بوده اند، شواهد رو به افزایشی نشان می دهند که تغییرات ساختاری کروموزوم (Structural Variations) شامل وارونگی ها، جابه جایی های بین کروموزومی، تغییرات تعداد کپی (CNVs) و تنوع های حضور-غیاب (PAVs) از محرکان اصلی تنوع فنوتیپی و سازگاری محیطی در این گیاه هستند. این پژوهش یک مرور سیستماتیک از مطالعات ژنومی و سیتوژنومیک منتشر شده در بازه زمانی ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۵ ارائه می دهد. از مجموع ۶۰ مقاله شناسایی شده در پایگاه های Scopus، PubMed، Web of Science و Google Scholar، ۲۶ مطالعه شرایط ورود به سنتز کیفی را دارا بودند. یافته های حاصل نشان می دهند که SVها از طریق سه مسیر اصلی بر تحمل تنش تاثیر می گذارند: (۱) تعدیل دوز ژنی از طریق CNV، (۲) جابه جایی ژن ها میان کمپارتمان های کروماتینی فعال (A) و سرکوب شده (B) از طریق وارونگی؛ و (۳) ایجاد بلوک های آللی حفاظت شده سوپرژن ها با سرکوب نوترکیبی. برای مثال، وارونگی ۱۴۱ مگابازی روی کروموزوم HY که در ۴۰ درصد ارقام اروپایی مدرن وجود دارد بیان ۷۵ ژن را بازآرایی می کند. همچنین افزایش تعداد کپی خوشه ژنی CBF در کروموزوم H با تحمل سرما، تنوع خانواده NAC و HKT با تحمل شوری و PAVهای خانواده ARF با پاسخ به خشکی مرتبط هستند. تحلیل های پان ژنومیک نشان داد که ژن های تنش پذیر عمدتا در بخش های متغیر Shell و Cloud ژنوم یعنی نواحی انتهایی کروموزوم ها با نرخ نوترکیبی بالا، تجمع می یابند، در مقابل ژن های هسته ای تحت انتخاب پالایشی شدید قرار دارند. در مجموع، نتایج این مرور نشان می دهند که تغییرات ساختاری کروموزومی سکوی های تکاملی پویا هستند و ادغام آنها در برنامه های به نژادی مبتنی بر انتخاب به کمک نشانگر (MAS) و انتخاب ژنومی ضرورتی اجتناب ناپذیر برای توسعه ارقام جو متحمل به تغییرات اقلیمی است.

کلیدواژه ها:

تغییرات ساختاری ، وارونگی های کروموزومی ، تغییرات تعداد کپی ، سیتوژنومیک ، به نژادی جو ، تاب آوری اقلیمی