بررسی ژنومیکیس کارکردی و الگوی بیان ژن ها در گندم و خویشاوندان وحشی آن جهت یافتن ژن های موثر در مقاومت به شوری

شوری خاک یکی از عوامل مهم محیطی است که منجر به کاهش عملکرد گیاهان زراعی می شود. شناخت مکانیسم های مقاومت گیاهان در برابر تنش ها می تواند به شناسایی ژن های مقاومت و کاربرد آن ها در اصلاح گیاهان و افزایش محدوده کشت گیاهان منجر شود. روش آنالیز expressed sequence tag (est) و داده های ریزآرایه راهی سریع و منطقی برای شناسایی ژن های نامزد جدید برای مقاومت به تنش ها می باشد. در این تحقیق تعداد 2 کتابخانه est شاهد و تنش شوری گندم شامل 25314 توالی est مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 193 کانتیگ در تنش شوری، افزایش و 78 کانتیگ، کاهش بیان داشتند. چندین ژن جدید پاسخ دهنده به شوری از جمله ژن های رمز کننده whgrp-1 (u32310)، mikc-type mads-box transcription factor wm20 (am502886)، triticum aestivum alternative splicing regulator (srp30a) (dq019639)، bax inhibitor 1-like protein (adk66978)، thioredoxin (aal24517) نیز برای اولین بار در گندم گزارش شد. همچنین چهار mirna پاسخ دهنده به شوری در گندم و چندین ژن به عنوان ژن های هدف آن ها با استفاده از آنالیز کتابخانه های est پیش بینی شد. بر اساس نتایج بیوانفورماتیک، ژن های رمز کنندهbax inhibitor 1-like protein و h+-atpase غشای پلاسمایی برای بررسی بیشتر انتخاب شدند. به منظور تایید نقش آن ها، بررسی روی داده های آزمایش های مختلف ریزآرایه و پروموتر آن ها صورت پذیرفت. همچنین بیان نسبی این ژن ها در ریشه و شاخساره تحت تنش شوری در ارقام حساس (الموت) و مقاوم به شوری (ارگ) و نیز خویشاوند وحشی aegilops crassa با استفاده از روش نیمه کمی اندازه گیری شد. نمونه گیری از شاخساره و ریشه، در زمان های صفر، 12 ساعت و 3 هفته پس از اعمال تنش انجام شد. نتایج به دست آمده نقش bax inhibitor 1-like protein و h+-atpase غشای پلاسمایی را در القای مقاومت به شوری نشان داد. آنالیز آماری همبستگی بین دو ژن رمز کننده h+-atpase و bax inhibitor 1-like protein را در رقم مقاوم به شوری ارگ نشان داد. بررسی شبکه ژنی نشان داد که احتمالاً غشای پلاسمایی h+-atpaseبه طور غیرمسقیم از طریق تأثیر روی ost1 (calcium-idependent aba-activated protein kinase) می تواند در بیوژنز سایر mirnaها وta-sirnaها نقش داشته باشد. با توجه به نتایج احتمالاًbax inhibitor 1-like protein در بالادست مسیر سیگنالینگ sos عمل می-کند. همچنین افزایش بیان ژن رمز کننده bax inhibitor 1-like protein در خویشاوند وحشی گندم aegilops crassa مشاهده شد. بر خلاف الگوی بیان ژن رمز کنندهh+-atpase غشای پلاسمایی، الگوی بیان ژن bax inhibitor 1-like protein در ریشه و شاخساره متفاوت بود. همچنین مدل های داده کاوی به منظور کشف نشانگرهای بیوشیمیایی در تحمل به شوری استفاده شد. نتایج انتخاب مشخصه و درخت های تصمیم گیری نشان دادند که پرولین، سوپراکسیددیسموتاز و آسکوربات پراکسیداز می توانند به عنوان نشانگرهای بیوشیمیایی برای انتخاب ژنوتیپ متحمل به تنش شوری استفاده گردند. بررسی درخت های تصمیم گیری نشان داد دو درخت تصمیم گیری دارای بیشترین کارایی در پیش بینی ژنوتیپ حساس و متحمل بودند. این درخت های تصمیم گیری عبارت از مدل ratio dt parallel gain که روی پایگاه داده ای ratio info gain ران شد و مدل dt gain ratio که روی پایگاه داده ای rule ران شد، می باشند. استفاده از روش های جدید داده کاوی نگرش جدیدی برای دست ورزی ژنتیکی گیاهان ایجاد می کند. در مجموع، نتایج حاصله بیانگر آن بود که تلفیق مطالعات بیوانفورماتیک و آزمایشگاهی می تواند منجر به شناسایی مسیرهای مرتبط با تنش شوری و فهم بهتر مکانیسم های مختلف کنترل کننده تحمل به تنش شود.