شناسايي رونوشت هاي حلقوي سويا در پاسخ به تنش هاي كمبود نيتروژن و فسفر

Identification of soybean circular RNAs in response to low nitrogen and phosphorus stresses

سويا كه به عنوان يكي از مهم ترين منابع روغن و پروتيين در جهان شناخته مي شود، مانند ديگر گونه هاي گياهي در معرض تنش هاي غيرزيستي متنوعي مانند تنش هاي كمبود فسفر و نيتروژن كه از جمله تنش هاي محدود كننده رشد و ميزان توليد محصول هستند قرار دارد. رونوشت هاي حلقوي كه به عنوان رونوشت هاي جديد غير رمزكننده شناخته مي شوند، نقش مهمي را در پاسخ گياهان به تنش هاي زيستي و غيرزيستي بر عهده دارند. با اين حال، چگونگي بيان رونوشت هاي حلقوي در پاسخ به تنش كمبود فسفر و نيتروژن هنوز به طور دقيق مشخص نشده است. در اين مطالعه بذرهاي سويا تحت تنش هاي مختلف كمبود فسفر و نيتروژن كشت شد و نمونه برداري از ريشه گياهان جهت استخراج ترانسكريپتوم انجام شد. پس از استخراج ترانسكريپتوم از نمونه ها و اطمينان از كميت و كيفيت آن ها، آزمايش توالي يابي با استفاده از نسل جديد توالي يابي انجام شد. پس از دريافت نتايج حاصل از توالي يابي، كيفيت داده ها مورد ارزيابي قرار گرفت و رونوشت هاي حلقوي با استفاده از پنچ روش مختلف شناسايي شدند. در نهايت نحوه و الگوي بيان رونوشت هاي حلقوي و نيز عملكرد ژن هاي رمز كننده آن ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از توالي يابي بيش از 360 ميليون خوانش توليد كرد و در مجموع 2033 رونوشت حلقوي در همه تيمارها شناسايي شد. با وجود اينكه برخي از رونوشت هاي حلقوي به طور همزمان در دو يا چند تيمار بيان شدند، اكثر آن ها الگوي بيان وابسته به نوع تيمار تنش داشتند. نتايج نشان داد كه رونوشت هاي حلقوي احتمالا از طريق اتصال به مولكول هاي هدف، نقش خود را ايفا مي كنند. نتايج به دست آمده در اين مطالعه نقش احتمالي رونوشت هاي حلقوي در پاسخ به تنش كمبود نيتروژن و فسفر را پيشنهاد مي كند.

Soybean, one of the most important sources of edible oil and protein in the world, is exposed to various environmental biotic and abiotic stresses. These stresses can negatively impact the quality and quantity of soybean production. This study aimed to identify genes that express circular RNAs in response to low phosphorus and nitrogen stresses in soybean roots. Soybean seeds were grown under different low phosphorus and nitrogen treatments, and sampling was done from the root tissues for total RNA isolation. After measuring the quality and quantity of the isolated RNA, samples were sequenced using next-generation sequencing. After obtaining the sequencing data, the quality of RNA-seq data measured, and then circular RNAs were identified and characterized using five different programs. Finally, to identify the expression pattern and putative function of circular RNAs, differential expression analysis and functional analysis of circular RNAs’ parent genes was done using bioinformatics approaches. RNA-seq experiment produced more than 360 million reads, and in total, 2033 circular RNAs were identified in all treatments. Although some circular RNAs were co-expressed in two or more treatments, most of the circular RNAs had a stress-responsive expression. Our results were revealed that circular RNAs may play their roles by binding to their target molecules. Identified genes can be used in plant breeding programs for producing tolerant soybean cultivars to low phosphorus and nitrogen stresses