شناسایی ژن‌های تنظیمی در پاسخ به بیماری شانکر باکتریایی گوجه‌فرنگی با استفاده از داده‌های RNA-Seq

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه اگرواکولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 دکتری اصلاح نباتات، گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

شانکر باکتریایی گوجه‌فرنگی از بیماری‌های مهم و با خسارت اقتصادی بالا در دنیا و ایران می‌باشد. به‌‌منظور درک بهتر اساس مولکولی مکانیسم‌های مقاومت به این بیماری و به‌تبع آن بهبود ژنتیکی مقاومت، داده‌های توالی‌یابی RNA مربوط به نمونه‌های برگ گوجه وحشی (Solanum arcanum) مقاوم و گوجه‌فرنگی تجاری حساس در صفر، 8 و 24 ساعت بعد از تلقیح با عامل بیماری شانکر باکتریایی، توسط ابزارهای بیوانفورماتیکی موردبررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل منجر به شناسایی 4306 و 1177 ژن دارای بیان افتراقی معنی‌دار به‌ترتیب در 8 و 24 ساعت بعد از تلقیح در گوجه وحشی مقاوم شد. نتایج غنی‌سازی، وجود فرآیندهای زیستی ازجمله پاسخ به محرک و پاسخ به تنش را در 8 ساعت پس از تلقیح و فرآیندهای زیستی پاسخ به زخم، تنظیم مسیر سیگنالینگ جاسمونیک اسید و تنظیم پاسخ دفاعی را در 24 ساعت پس از تلقیح در گوجه‌ وحشی نشان داد. به‌علاوه 24 ساعت پس از تلقیح، 45 ژن رمزکننده عامل رونویسی در ژنوتیپ گوجه‌ وحشی تغییر بیان بیش از سه برابر نشان دادند که در بین آن‌ها 9 عامل رونویسی در ژنوتیپ وحشی افزایش بیان معنی‌دار داشتند درحالی‌که تغییر بیان آن‌ها در رقم گوجه‌فرنگی حساس معنی‌دار نبود. هم‌چنین بررسی نواحی پروموتوری عوامل رونویسی منتخب، منجر به شناسایی تعدادی عناصر تنظیمی مرتبط با مسیرهای پیام‌رسانی هورمونی در تنش‌های زیستی و پاسخ‌های دفاعی گردید. این عوامل رونویسی با توجه به تفاوت در الگوی بیان در ژنوتیپ‌های مقاوم و حساس و هم‌چنین وجود عناصر تنظیمی مرتبط با تنش زیستی به‌عنوان کاندیدهای بالقوه در پاسخ دفاعی به بیماری شانکر باکتریایی پیشنهاد می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification of Regulatory Genes in Response to Tomato Bacterial Canker Disease Using RNA-Seq Data

نویسندگان [English]

  • Zahra Zinati 1
  • Sara Farrokhzadeh 2
1 Associate Professor, Department of Agroecology, College of Agriculture and Natural Resources of Darab, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 PhD of Plant Breeding, Department of Plant Production, College of Agriculture and Natural Resources of Darab, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Tomato bacterial canker disease is one of the most important diseases with severe economic damage in the world and Iran. In order to better understand the molecular basis of the resistance mechanisms to this disease and consequently resistance genetic improvement, RNA sequencing data obtained from resistant wild tomato (Solanum arcanum) and susceptible commercial tomato (Solanum lycopersicum) leave samples at 0, 8, and 24 hours after inoculation with the bacterial canker were analyzed via various bioinformatics tools. The results led to the identification of 4306 and 1177 genes with significant differential expression in resistant wild tomato at 8 and 24 hours after inoculation, respectively. Gene enrichment analysis indicated the presence of biological processes, including “stimulus response” and “stress response” at 8 hours after inoculation, as well as biological processes such as ‘response to wound”, “regulation of the jasmonic acid mediated signaling pathway” and “regulation of the defense response” at 24 hours after inoculation in the wild tomato. In addition, 45 genes encoding the transcription factor showed more than threefold expression change, 24 h after inoculation in the wild tomato genotype. Among them, 9 transcription factors in the wild genotype had a significant increase in expression, while their expression changes were not significant in susceptible tomato cultivar. Also, the analysis of promoter regions of selected transcription factors led to the discovery of a number of regulatory elements related to hormonal signaling pathways in biotic stresses and defense responses. Due to the difference in expression patterns between resistant and susceptible genotypes, as well as the existence of biotic stress-related elements, these transcription factors are proposed as potential candidates in the defense response to bacterial canker.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bacterium Clavibacter michiganensis
  • Gene ontology enrichment
  • Solanum Arcanum
  • RNA-Seq
دوفصلنامه فن آوری زیستی در کشاورزی(علمی-پژوهشی)
دوره 12، شماره 1
شهریور 1400
صفحه 31-39

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار