تجزیه‌وتحلیل بیوانفورماتیک و بررسی بیان ژن‌های خانواده MAPKKK سیب‌زمینی در مواجهه با تنش‌های زیستی و غیرزیستی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

2 استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

3 استادیار پژوهشی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، کرج، ایران

چکیده

پروتئین کینازکینازکینازهای فعال شونده با میتوژن (MAPKKK)، جز مهمی از آبشارهای پروتئین کیناز‌ها هستند که در پاسخ به انواع تنش‌های غیرزیستی و زیستی مانند حمله پاتوژن‌های گیاهی دخالت دارند. تحقیقات بسیاری بر روی ژن‌های MAPKKK گیاهان مختلف انجام شده ‌است، ولی تاکنون مطالعه جامعی در مورد روابط تکاملی، ساختار و الگوی بیان پروتئین‌های MAPKKK در سیب‌زمینی انجام نشده است. در مطالعه حاضر، 114 ژن کدکننده‌ی MAPKKK با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی در ژنوم سیب‌زمینی شناسایی و براساس ارزیابی روابط فیلوژنتیکی به سه زیرخانواده RAF، ZIK و MEKK تقسیم شدند. تجزیه‌وتحلیل موتیف‌های محفوظ اعضای زیرخانواده‌های Raf، ZIK و MEKK گروه‌بندی درخت فیلوژنی را تأیید کرد. علاوه‌بر این، تجزیه‌وتحلیل پروفایل بیانی پروتئین‌های MAPKKK سیب‌زمینی نشان داد که این پروتئین‌ها در جریان بروز تنش‌های مختلف تنظیم می‌شوند. بررسی هشت ژن انتخابی براساس داده‌های RNA-Seq در تنش‌های گرما، سرما، شوری و تیمار Phytophthora infestans با استفاده از روش Real-time PCR، تغییرات سطح رونویسی بالایی را نشان دادند. این نتایج نشان می‌دهند که برخی از پروتئین‌های MAPKKK در سیب‌زمینی که در تنش‌ها غیرزیستی و زیستی مانند بیماری‌های قارچی تنظیم می‌شوند، می‌توانند انتخاب خوبی برای مطالعات بیش‌تر باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

In Silico Analysis and Expression Profile of Potato MAPKKK Gene Family in Response to Abiotic and Biotic Stresses

نویسندگان [English]

  • Mohsen Norouzi 1
  • Farhad Nazarian Firouzabadi 2
  • Ahmad Ismaili 2
  • Rahim Ahmadvand 3
1 PhD Student, Department of Production Engineering and Plant Genetics, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad, Iran
2 Professor, Department of Production Engineering and Plant Genetics, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad, Iran
3 Assistant Professor, Department of Vegetable and Irrigated Pulse Crops Research, Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran
چکیده [English]

Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase Kinases (MAPKKKs) are important components of MAPK cascades, which are associated with responses to various abiotic and biotic stresses such as plant pathogens. Although MAPKKKs have been analyzed in many plants, the role, function, evolution relationship, structure and expression profile of MAPKKKs have not been studied in potato. In this study, 114 MAPKKK genes (StMAPKKKs) were identified and classified in Raf, ZIK and MEKK families accoding to phylogentic analysis. The assignment of each studied gene to the families was confirmed by the analysis of their conserved motifs. Moreover, the analysis of expression profile of the StMAPKKKs transcriptome which are accessible in database of potato revealed their differentially regulations under various stresses. Furthermore, a number of eight StMAPKKK genes which have been repoted to be upregulated in RNA-seq studies of potato under the heat, cold, salinity and pathogen (Phytophthora infestans) were chosen for real-time qPCR quantitations. All selected genes showed an up-regulation in either heat and salt treatments or inoculation with Phytophthora infestans. Results indicated that StMAPKKKs genes play roles in response to different stimuli and can be utilized in stress-plant interaction studies in potato.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MAPK cascades
  • Phytophthora infestans
  • Potato
  • Phylogenetic tree
دوفصلنامه فن آوری زیستی در کشاورزی(علمی-پژوهشی)
دوره 11، شماره 1
شهریور 1399
صفحه 61-77

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار