تجزيه و تحليل جامع خانواده عامل رونويسي ERF و بيان آن‌ها در كنجد تحت تنش‌هاي غيرزنده

Comprehensive analysis of ERF transcription factor family and their expression in sesame under abiotic stresses

كنجد (Sesamum indicum L.) يك گياه زراعي دانه روغني مهم از نظر تغذيه‌اي و دارويي مي‌باشد كه تنش‌هاي محيطي ظرفيت عملكرد آن را محدود مي‌كند. عامل پاسخ دهنده به اتيلن (ERF) يكي از بزرگترين خانواده‌هاي عوامل رونويسي مي‌باشد كه در تنظيم پاسخ گياه به تنش‌هاي غير زنده نقش كليدي ايفا مي‌كند. در مطالعه حاضر، در مجموع 113 ژن ERF از ژنوم كنجد شناسايي شد، كه آن‌ها خود به دو زيرخانواده شامل 46 عضو متصل به عناصر پاسخ دهنده به پسابيدگي (DREB) و 67 عضو ERF تقسيم شدند. روابط فيلوژنتيكي، خصوصيات فيزيكوشيميايي پروتئين‌ها، ساختارهاي ژني و موتيف‌هاي آمينو اسيدي حفاظت شده در خانواده ERF كنجد مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. در ادامه پروفايل بياني ژن‌هاي ERF كنجد در بافت‌هاي مختلف و همچنين تحت تنش‌هاي محيطي بررسي گرديد. به‌طور كلي ژن‌هاي متعدد از خانواده ERF در بافت‌هاي مختلف كنجد به‌ويژه در ريشه، كپسول و گل از بيان قابل ملاحظه‌اي برخوردار بودند. همچنين پروفايل‌هاي بياني نشان داد ژن‌هاي RAP2.2L، PTI6، ERF017L و ERF096 به‌ترتيب تحت تنش‌هاي خشكي، اسمزي، شوري و غرقاب بشدت القا شدند. افزون بر اين، نتايج qPCR نشان داد كه بيان نسبي ژن ERF061L در ژنوتيپ متحمل كنجد در مقايسه با حساس تحت شرايط خشكي بيشتر مي‌باشد. اين مطالعه داده‌هاي مهمي را براي درك تكامل و عملكرد خانواده ERF در كنجد فراهم نموده است كه مي‌تواند در برنامه‌هاي اصلاحي آينده براي تحمل تنش‌هاي غير زنده مورد استفاده قرار گيرد.

Sesame (Sesamum indicum L.) is a nutritionally and medicinally important oilseed crop that environmental stresses limit its yield potential. Ethylene-responsive factor (ERF) is one of the largest transcription factor families that play key roles in regulating plant response to abiotic stress. In the current study, a total of 113 ERF genes were identified from the sesame genome and they were divided into two subfamilies including, 46 dehydration-responsive element-binding (DREB) members, and 67 ERF members. Phylogenetic relationships, physicochemical properties of proteins, structural properties of genes, and conserved amino acid motifs in the sesame ERF family were analyzed. Then, the expression profile of sesame ERF genes in various tissues as well as under environmental stresses was investigated. Overall, several genes of the ERF Family were expressed noticeably in different sesame tissues, especially in roots, capsules, and flowers. Expression profiles also showed that RAP2.2L, PTI6, ERF017L, and ERF096 genes were strongly induced by drought, osmotic, salinity, and waterlogging stresses, respectively. Moreover, the qPCR results showed that the relative expression of the ERF061L gene was higher in the sesame tolerant genotype compared to the susceptible one under drought conditions. This study provides important data for understanding the evolution and functions of the ERF family in sesame that can be used in future breeding programs for abiotic stresses tolerance.