شناسايي ژن‌هاي درگير در انتقال يون‌ها در پاسخ به تنش شوري بالا در گياهچه‌هاي برنج

هدف: برنج در بين گياهان زراعي از حساسيت بالايي به شوري برخوردار است. حساسيت برنج در مرحله گياهچه‌اي و فاز زايشي موجب آسيب به فرايندهاي حياتي گياه و در نهايت كاهش عملكرد مي‌شود. در محيط‌هاي شور سميت يوني به‌واسطه جذب يون سديم افزايش مي‌يابد. ارقام متحمل با كاهش نسبت سديم به پتاسيم در اندام‌هاي فتوستنزي با شوري مقابله مي‌كنند. كنترل ورود و خروج يون‌ها در سلول‌هاي گياهي توسط كانال‌ها و ناقل‌هاي يوني انجام مي‌شود. شناسايي و ارزيابي الگوي بيان ژن‌هاي كنترل‌كننده اين ناقل‌ها در زمان‌ها و اندام‌هاي مختلف از اهداف اين تحقيق بود.مواد و روش‌ها: در اين مطالعه از دو ژنوتيپ برنج متحمل CSR28 و حساس IR28 استفاده شد. گياهچه‌هاي كاشت شده در محيط كشت هيدروپونيك در معرض تيمار شوري 150 ميلي‌مولار قرار گرفتند و نمونه‌برداري از ريشه و اندام هوايي در زمان‌هاي 6 و 54 ساعت پس از تيمار انجام شد. پس از استخراج RNA، ساخت كتابخانه و تجزيه و تحليل RNAseq انجام شد و ژن‌هاي با بيان افتراقي شناسايي شدند. از تجزيه مسير MapMan براي شناسايي ژن‌هاي كنترل‌كننده ناقل‌هاي يوني استفاده شد.نتايج: از مقايسه دو ژنوتيپ در شرايط اختصاصي تنش شوري، 47 ژن با بيان بالا كه كنترل‌كننده ناقل‌هاي يوني بودند شناسايي شدند كه برخي داراي بيان اختصاصي در ژنوتيپ يا اندام خاص بودند. ژن‌هاي OsTPC1 و OsSOS3 كه به‌ترتيب در ورود يون كلسيم به سلول و گيرنده كلسيم نقش دارند در ريشه ژنوتيپ متحمل در زمان 54 ساعت بيان بيشتري نسبت به ژنوتيپ حساس نشان دادند. همچنين بيان بالاي ژن‌هاي مهمي نظير OsSOS1 و OsNHX1 در ژنوتيپ متحمل بيانگر كاهش تجمع يون سديم نسبت به ژنوتيپ حساس بود. ديگر ژن‌هاي درگير در هومئوستازي يوني نظير OsHKT1 در اندام ريشه و زمان 54 ساعت در ژنوتيپ متحمل بيان بيشتري داشت.نتيجه‌گيري: به‌طور كلي نتايج اين تحقيق نشان داد كه فعل و انفعلات مولكولي رخ داده در ريشه در شرايط طولاني مدت تنش شوري موجب تفاوت در تحمل به شوري از طريق تفاوت در هومئوستازي يوني شده است. همچنين نتايج اين تحقيق بيانگر نقش مسير پيام‌رساني مربوط به يون كلسيم در القاي تحمل به شوري ژنوتيپ متحمل CSR28 بود. از بيان اختصاصي برخي از اين ژن‌ها در ژنوتيپ يا اندام خاص مي‌توان به‌عنوان نشانگر زيستي در برنامه‌هاي گزينش ژنوتيپ‌هاي برنج متحمل به شوري استفاده كرد.