تحلیل نرم‌افزاری ژن‌ها و مسیرهای دخیل در تحمل به خشکی گیاه لوبیا (.Phaseolus vulgaris L)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 استادیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

3 استادیار، مرکز تحقیقات آسیب‌های شیمیایی، انستیتو سیستم بیولوژی و مسمومیت ها، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله، تهران، ایران

4 استادیار، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، مراغه، ایران

چکیده

تنش‌های غیرزیستی ازجمله خشکی، رشد و توسعه گیاهان مانند لوبیا را تحت تأثیر قرارداده و واکنش‌های گیاه در برابر آن‌ها با تغییرات زیادی در شبکه‌های پیچیده ژنی همراه است. در پژوهش حاضر تغییرات در الگوی بیان ژن‌ها در شرایط تنش خشکی و نرمال گیاه لوبیا از طریق تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی اطلاعات EST اخذ شده از بانک اطلاعاتی NCBI موردبررسی قرار گرفت. پس از پیرایش اولیه، توالی‌های EST دسته‌بندی و یکپارچه‌سازی شدند که منجر به ایجاد 8983 ژن واحد در شرایط نرمال و 6665 ژن واحد در شرایط تنش خشکی گردید. گروه‌بندی و آنالیز غنی‌سازی ژنی، توالی‌های EST کتابخانه تحت تنش خشکی لوبیا را براساس فرآیندهای بیولوژیکی، عملکرد مولکولی و محتوای سلولی به‌ترتیب در 23، 16 و 20 گروه کارکردی مختلف در سطح آماری یک درصد قرار دادند. شبکه برهم‌کنش پروتئین- پروتئین نشان داد که ژن‌های رمزکننده آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (CAT1، APX1، APX3، APX1B، GSTU25)، پروتئین‌های غنی از پرولین (P5CS1، P5CS2)، پروتئین‌های شوک حرارتی (ATHSP70، HSP70b، ATHSP90.1، ATHSP90.5) و پروتئین‌های خانواده یوبی‌کوئیتین (UBQ3، UBQ11) سهم زیادی از شبکه تنظیمی را در شرایط کمبود آب به‌خود اختصاص داده‌اند. علاوه‌بر این، دریافتیم که بیان ژن‌های فتوسنتز کاهش نشان می‌دهد. در این مطالعه، تهیه لیستی از عوامل رونویسی (ازجمله RAP2.10، DEAR2، NF-YC9، WRKY40، ARF1، CDF2، ATCTH، ERF-1) به‌عنوان یکی از نقاط شاخص است که تاکنون با این میزان جزئیات در گیاه لوبیا گزارش نشده است و می‌تواند بسیار مهم و کاربردی باشد. ژن‌های شناسایی شده در این مطالعه می‌توانند نامزدهای مناسبی برای دست‌ورزی مقاومت به خشکی و اصلاح به‌کمک نشانگر در گیاه لوبیا باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

In-Silico Analysis of Genes and Pathways Involved in Drought Tolerance of Common Bean (Phaseolus vulgaris L.)

نویسندگان [English]

  • Soheila Mohammadi 1
  • Zahra Tahmasebi 2
  • Sadegh Azimzadeh Jamalkandi 3
  • Hamid Hassaneian Khoshro 4
  • Rahmat Mohammadi 4
1 PhD Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
2 Associate Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
3 Assistant Professor, Chemical Injuries Research Center, Systems Biology and Poisonings Institute, Baqhiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Dryland Agricultural Research Institute (DARI), Agriculture Research, Education and Extension Organization (AREEO), Maragheh, Iran
چکیده [English]

Abiotic stresses, such as drought, affect the growth and development of plants like common bean (Phaseolus vulgaris L.) and plant responses to them are associated with large variations in complex gene networks. In the present study, changes in gene expression pattern under drought and normal conditions of common bean were studied through bioinformatics analysis of ESTs (expressed sequence tags) data from the NCBI database. After initial splicing, EST sequences were clustering and assembling, resulting in 8983 unigene under normal and 6665 unigene of drought stress conditions. Grouping and genetic enrichment analysis the common bean library EST sequences under drought stress based on biological processes, molecular function and cellular component at 23, 16 and 20 different functional groups, respectively. Protein-protein interaction network showed that genes encoding antioxidant enzymes (CAT1, APX1, APX3, APX1B, GSTU25), Proline-rich proteins (P5CS1, P5CS2), heat shock proteins (ATHSP70, HSP70b, ATHSP90.1, ATHSP90.5) and ubiquitin family proteins (UBQ3, UBQ11) account for a large share of the regulatory network in starvation water. Additionally, we found that the expression of photosynthetic genes decreased. In this study, provides a list of transcription factors (including: RAP2.10, DEAR2, NF-YC9, WRKY40, ARF1, CDF2, ATCTH, ERF-1) as one of the excellent point that have not been reported with so many detail in the common bean so far and it can be very important and applicable. The genes identified in this study could be suitable candidates for drought resistance and marker-assisted selection in common bean.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Abiotic Stress
  • ESTs
  • Transcription Factor
  • Functional Genomics
دوفصلنامه فن آوری زیستی در کشاورزی(علمی-پژوهشی)
دوره 10، شماره 2
اسفند 1398
صفحه 53-89

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار