بررسي نواحي تنظيمي در پروموتور ژن‌هاي هم بيان تحت شرايط تنش دماي پايين در گوجه‌فرنگي

Study of regulatory elements in promoter regions of co-expressed genes in tomato when facing low temperatures

روش‌هاي نسل نوين توالي‌يابي همچون RNA-Seq توانايي ارائه حجم بالايي از اطلاعات در زمينه رونوشت ژن‌ها را دارند. بازسازي شبكه ژن‌هاي هم‌بيان بر اساس اطلاعات حاصل از داده‌هاي RNA-seq اطلاعات ارزشمندي جهت درك سيستم پاسخي گياهان به تغييرات محيطي را ارائه مي‌دهد. لذا در اين تحقيق پروفايل كامل بياني ژن‌هاي گوجه فرنگي تحت تيمار دماي پايين با استفاده از روش شبكه‌هاي هم بيان وزن‌دار مورد آناليز قرار گرفت. نتايج كلاسترهاي هم بيان نشان داد كه 20267 ژن‌ نرمال شده در هشت ماژول معنادار قرار مي‌گيرند. نتايج آناليز عبارات GO نشان داد كه بين گروه‌هاي هم بيان عملكردهاي متفاوتي بر حسب فرايندهاي بيولوژي و عملكرد مولكولي وجود دارد. بر اين اساس ماژول اول به پروتئين‌هاي شوك دمايي (HSPs) اختصاص يافت. پروتئين كينازها و پروتئين‌هاي درگير در تغييرات پس از ترجمه به‌ترتيب در ماژول دوم و سوم قرار گرفتند. پروموتور ژن‌هاي ماژول پنج با توجه به الگوي بيان متفاوت در ژنوتيپ‌ها مورد بررسي قرار گرفت. عناصر سيس ACGTG و TTGACدر پروموتور همه ژن‌ها مشاهده شدند. عوامل رونويسي خانواده AP2/ERF و ZF-HD داراي بيشترين جايگاه اتصال در پروموتور ژن‌هاي ماژول پنج بودند. نتايج حاصل توانست عناصر تنظيمي كليدي كه در تنظيم بيان يك شبكه ژني تحت تنش سرما و فرايندهاي آنتي‌اكسيدانتي درگير بودند، را معرفي نمايد.

Next-generation sequencing (NGS) techniques such as RNA-Seq can provide expression information per gene and can be used to construct co-expression networks. These networks can produce valuable information to understand plant responses when facing environmental changes. In this study, a complete profile of tomato gene expressions under low temperature treatment was analyzed by “Weighted Gene Co-expression Network Analysis”. The clustering results allowed to group 20,267 genes into eight modules. The results of Gene ontology (GO) term analysis highlighted different functions between co-expression groups in terms of biological process and molecular function. Accordingly, the first module overrepresented to heat shock proteins (HSPs). Protein kinases and proteins involved in post-translational modification were in the second and third modules, respectively. The promoter of genes in fifth module was screened according to the different expression patterns in the tomato genotypes. The cis-elements such as ACGTG and TTGAC were observed in promoter site of all genes. The transcription factor families of AP2 / ERF and ZF-HD have the highest binding status in promoter of genes of the fifth module. The results present the key cis-regulatory elements that effect on co-expressed genes network and involve in anti-oxidant process under cold stress.