تحليل فيلوژنتيكي خانواده ژني NAC در سورگوم دانه اي و بررسي الگوي بياني اعضاي دخيل در پاسخ به تنش خشكي

Phylogenetic analysis of NAC gene family in grain Sorghum and expression pattern analysis of drought responsive members

سورگوم علي رغم تحمل قابل توجه به خشكي، در دوران قبل و بعد از گلدهي در صورت مواجهه با تنش خشكي، دچار كاهش عملكرد دانه اي مي شود. عوامل رونويسيNAC ، نقش كليدي در سازگاري سورگوم به خشكي ايفا مي كنند. در اين مطالعه، اطلاعات مربوط به خانواده پروتئينيNAC از پايگاه هاي اطلاعاتي جمع آوري شد. سپس، مدل مخفي ماركوف دمين NAC (PF02365) بر عليه پروتئين هاي سورگوم مورد جستجو قرار گرفت. در مجموع، 183 توالي پروتئيني كدشونده توسط 131 مكان ژني شناسايي شدند. درخت فيلوژني بر اساس دمينNAC خانواده ژنيNAC سورگوم، به همراه 11 توالي پروتئيني شناخته شده در ساير گياهان، با روش نزديك ترين همسايه ها ترسيم شد كه اين خانواده را به 15 زيرخانواده طبقه بندي نمود. 13 عضو از خانواده پروتئيني NAC سورگوم به زيرخانوادهSNAC هاي ساير گياهان پيوستند كه احتمالا در تحمل به تنش هاي غيرزيستي دخيل باشند. 14 نوع عنصر تنظيمي پاسخ دهنده به تنش ها و هورمون ها در راه انداز ژن هاي زير گروه SNAC پيش بيني شد. به منظور بررسي الگوي بياني نسبي ژن هاي SNAC، كشت مزرعه اي به صورت اسپليت پلات در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي اجرا شد. آبياري در دو سطح شامل آبياري معمولي و تنش خشكي (قطع آبياري پس از گلدهي) و ارقام در دو سطح شامل كيميا (متحمل) و سپيده (حساس) لحاظ گرديد. با توجه به الگوي بياني SbSNAC ها، انتظار مي رود كه برخي از اعضا به عنوان تنظيم كننده هاي رونويسي مثبت (سه عضو) و منفي (سه عضو) در پاسخ به تنش خشكي پس از گلدهي در سورگوم فعاليت كنند. همچنين، برخي در پيري برگ (دو عضو) و فرايند انتقال مجدد فلزات (دو عضو) نقش دارند.

Sorghum, in spite of its great tolerance to drought stress, suffers from grain yield loss due to pre and post flowering -drought stress conditions. NAC TFs play key roles in Sorghum drought adaptation. In this study, NAC protein family data was collected from databases. Then, hidden Markov model profiles of NAM domain (PF02365) was obtained from Pfam database and used to find the putative NAC members against Sorghum proteins. Totally, 183 protein sequences encoded by 131 gene loci were identified. The unrooted phylogenetic tree was constructed based on NAC domains of Sorghum and 11 known NAC domains of other plants using the Neighbor-Joining method, which classified the family into 15 subfamilies. 13 members of the NAC protein family of Sorghum joined to the SNAC subfamily of other plants, which are expected to be involved in abiotic stress tolerance. 14 different stress and hormone responsive regulatory elements were predicted in promoters of SNAC subgroupgenes. To study the expression pattern of these genes, two extreme Sorghum cultivars including Kimia and Sepideh were planted based on Split-plot Randomized Complete Block Design with three replications in the field. Irrigation was performed in two levels including normal irrigation and drought stress (water holding from anthesis). Based on the SbSNAC expression pattern, we predict that some members are involved in response to drought stress at post-flowering stage as positive (3 members) and negative transcriptional regulators (3 members). As well, some of them play role in leaf senescence (2 members) and metal remobilization processes (2 members).