تحلیل یکپارچه فیزیولوژی و ترنسکریپتوم برای شناسایی سازوکارهای تحمل خشکی در پنبه (Gossypium spp.): استفاده از داده های امیکس در مسیر توسعه پایدار کشاورزی

تنش خشکی از مهم ترین عوامل محدودکننده ی عملکرد پنبه در مناطق خشک و نیمه خشک است. در این مطالعه، پاسخ دو ژنوتیپ حساس (GISV-۳۲۸) و متحمل (G. Cot ۱۶) با استفاده از داده های فنوتیپی، فیزیولوژی و ترنسکریپتوم بررسی شد. ژنوتیپ متحمل در شرایط کم آبی توانایی بیشتری در حفظ وضعیت آبی، پایداری غشا، کارایی فتوسنتز و تنظیم اسمزی داشت، در حالی که ژنوتیپ حساس آسیب اکسیداتیو بیشتری نشان داد. تحلیل RNA-Seq، ۱۴۶۵ ژن با بیان تفاضلی را شناسایی کرد که در مسیرهای انتقال پیام هورمونی (به ویژه ABA)، سیگنالینگ MAPK، متابولیسم اسیدهای آمینه و کربوهیدرات ها، بیوسنتز متابولیت های ثانویه و پاسخ های آنتی اکسیدانی غنی بودند. افزایش بیان فاکتورهای رونویسی NAC، WRKY، bHLH و DREB و نیز ژن های مرتبط با پروتئین های شوک حرارتی و گروه LEA مشاهده شد که نشان دهنده ی شبکه های تنظیمی پیچیده است. در ژنوتیپ متحمل، فعال سازی قوی تر مسیرهای تنظیم اسمزی، دفاع آنتی اکسیدانی و متابولیسم انرژی دیده شد، در حالی که ژنوتیپ حساس پاسخ های محدودتری نشان داد. همگرایی سیگنال های کلسیم، ABA و ROS به عنوان محور اصلی تنظیم پاسخ به خشکی شناسایی شد. به طور کلی، تحمل خشکی در پنبه نتیجه ی تعامل هماهنگ مسیرهای سیگنالینگ، تنظیم رونویسی و سازوکارهای متابولیکی است که همئوستازی سلولی را حفظ و سازگاری را افزایش می دهد.

کلیدواژه ها:

Cotton ، Transcriptome ، Drought stress ، Hormone signaling ، Transcription factors ، پنبه ، ترنسکریپتوم ، تنش خشکی ، سیگنالینگ هورمونی ، فاکتورهای رونویسی