ارزيابي عوامل رونويسي در يك مطالعه ترانسكريپتوم در نخود (Cicer arietinum L.) در شرايط تنش خشكي

Transcription Factors Evaluation in a Transcriptome Analysis on Chickpea (Cicer arietinum L.) Under Drought Stress

تنش خشكي اثرات زيانباري بر رشد و توليد بسياري از گياهان از جمله گياهان زراعي دارد. نخود (Cicer arietinum L.) به­عنوان يكي از مهم­ترين حبوبات، در معرض تنش خشكي انتهايي در مناطق خشك و نيمه‌خشك قرار مي‌گيرد. عوامل رونويسي نقش‌هاي كليدي مهمي در انتقال پيام و واكنش سازگاري به تنش‌هاي غيرزيستي نظير خشكي ايفا مي‌كنند. در مطالعه حاضر، عوامل رونويسي در يك مطالعه ترانسكريپتوم در بافت‌هاي ريشه و اندام هوايي در دو رقم نخود كابلي با سطوح متفاوت تحمل به خشكي، شامل بيونيج (متحمل) و هاشم (حساس) ارزيابي گرديد. از 4572 ژن افتراقي، 1806 ژن به­عنوان عوامل رونويسي با استفاده از جستجو در پايگاه عوامل رونويسي گياهي (PTFD) شناسايي شدند. بيشترين اعضا (101) به خانواده bHLH تعلق داشت و خانواده‌هاي ERF (87)، kinase superfamily (76)، NAC (74)، MYB (72)، WRKY (72) و غيره در رتبه‌هاي بعدي قرار گرفتند. مقايسه ارقام متحمل (بيونيج) و حساس (هاشم) در شرايط خشكي نشان داد كه توزيع عوامل رونويسي به نوع رقم و بافت نمونه‌برداري شده بستگي دارد. خانواده‌هاي عوامل رونويسي شامل B3، NAC، MYB، WRKY و bHLH و غيره در پاسخ به تنش خشكي بيشترين اعضاء را داشتند. همچنين، نتايج نشان داد كه چندين عامل رونويسي كه در واكنش‌هاي مربوط به تنش‌هاي غيرزيستي و مسيرهاي بيوسنتزي مهم نظير بيوسنتز اسيد آبسزيك و پرولين درگير بودند، در بافت هوايي رقم بيونيج بيان بالاتري نسبت به رقم هاشم داشتند كه نشان‌دهنده نقش بيشتر بافت هوايي در القاي تحمل به خشكي در رقم متحمل بود. به‌طور كلي، يافته‌هاي اين تحقيق محققان را در درك بهتر انتقال پيام و شبكه‌هاي تنظيمي درگير در تنش‌ها در گياه نخود ياري مي‌كند و زمينه براي استفاده از عوامل رونويسي كليدي و بهبود تحمل به تنش خشكي از طريق مهندسي ژنتيك را فراهم مي‌كند.

Drought causes detrimental effect on growth and productivity of many plants, including crops. Chickpea (Cicer arietinum L.) as one of the most important legume crops is subjected to terminal drought stress in arid and semi-arid regions. Transcription factors (TFs) play key roles during signal transduction and adaptation response to abiotic stresses such as drought. In the present study, TFs were assessed in a transcriptome analysis in the root and the shoot tissues of two contrasting drought responsive kabuli chickpea. Out of 4572 differentially expressed genes, 1806 TFs were identified using search on the plant transcription factor database (PTFD). The highest members (101) of the TFs belonged to bHLH family, followed by ERF (87), kinase superfamily (76), NAC (74), MYB (72), WRKY (72), etc. The comparison of the tolerant (Bivanij) and the sensitive (Hashem) cultivars under drought stress showed that the TFs were differently distributed based on the cultivars and the tissue types. The TF families including B3, NAC, MYB, WRKY, bHLH, etc. had most members in response to the drought stress. Furthermore, the results revealed that several TFs which were involved in abiotic stress-related responses and major biosynthetic pathways such as ABA and proline biosynthesis were up-regulated in the shoot of Bivanij as compared to Hashem indicating the vital role of the shoot for inducing drought tolerance in the tolerant cultivar. As result, these findings help the researches to better understanding of signal transduction and stress-related regulating networks in chickpea and provide the transferring of key TFs and promoting drought tolerance by genetic engineering.