شناسايي ژن هاي كليدي موثر در تحمل به تنش خشكي در برنج از طريق فراتحليل داده ‏هاي ريزآرايه

اهداف: تنش‏هاي محيطي مانند خشكي، افزايش دما، شوري و افزايش CO2 تهديدي جدي براي كشاورزي پايدار است. تنش خشكي از مهمترين تنش‏هاي غير زيستي در برنج است كه باعث كاهش عملكرد محصول مي‏شود. تحقيقات متعددي به صورت جداگانه براي شناسايي سازوكار مولكولي پاسخ گياه به تنش خشكي انجام شده است. بنابراين فراتحليل مي‏تواند با ادغام نتايج مطالعات متعدد مرتبط، منجر به درك بهتر سازوكار‏هاي تحمل به تنش خشكي شود. مواد و روش‏ها: در اين راستا، چهار سري داده ريزآرايه با كيفيت مناسب برنج تحت تنش خشكي و شرايط طبيعي انتخاب شد و سپس توسط بسته ‏limma نرم‏افزار R آناليز شد. جهت فراتحليل از بسته ‏meta RNAseq و روش Fisher براي يكي كردن p valueهاي حاصل از تجزيه انفرادي داده‏هاي مورد بررسي استفاده شد. ژن‏هاي متفاوت بيان شونده فراتحليل داراي افزايش و كاهش بيان تحت تنش خشكي شناسايي شد. سپس هستي‏شناسي ژن (ژن آنتولوژي)، شناسايي ژن‏هاي مركزي يا هاب و آناليز شبكه هم بياني انجام شد. نتايج حاصل با آزمايش real time quantitative PCR در رقم برنج هاشمي حساس و رقم بومي متحمل به تنش كمبود آب در شرايط درون شيشه‏اي با تيمار PEG ارزيابي گرديد.يافته‏ها: از نتايج مطالعه حاضر 578 ژن با افزايش بيان و 660 ژن با كاهش بيان بدست آمد. تجزيه و تحليل هستي‏شناسي ژن(GO) سازوكارهاي پاسخ به خشكي را نشان داد و ترسيم شبكه برهمكنش پروتئين پروتئين مشخص كرد كه ژن‌هاي مركزي متفاوت بيان شونده داراي كاهش بيان تحت تنش خشكي حاصل از اين مطالعه عمدتاً مربوط به فرايند فتوسنتز و ژن‌هاي مركزي متفاوت بيان شونده داراي افزايش بيان تحت تنش خشكي عمدتاً مربوط به تحمل تنش شامل ژن‌هاي HSP، LEAs، PP2Cs هستند. در نهايت، داده‏هاي به دست آمده از اين فراتحليل با real time quantitative PCR بر روي ژن‏هاي پراكسيداز 47، OsDSSR1، homeobox leucine zipper protein و يك ژن ناشناخته تاييد شد. اين يافته‏ها به طور قابل توجهي درك ما را از مسير تنش خشكي بهبود مي‏دهد. شناسايي ژن‏هاي مركزي در اين مطالعه مي‏تواند براي به دست آوردن يك نماي كلي از ژن‏هاي مركزي كه نقش مهمي در پاسخ به تنش خشكي در برنج دارند، موثر باشد. نتيجه‏گيري: شناسايي ژن‏هاي پايين دست ژن مركزي مي‏تواند در تهيه برنج متحمل به تنش خشكي از طريق روش‏هاي اصلاحي كلاسيك با هرمي‏سازي اين ژن‏ها يا از طريق دستكاري ژنوم كمك نمايد و تحمل به تنش خشكي را افزايش دهد و در نتيجه منجر به كشاورزي پايدار شود.