شناسايي ژن هاي كليدي دخيل در تحمل به تنش شوري در گندم با استفاده از آناليز داده هاي ريزآرايه

Identification of the key salt tolerance involved genes in wheat using microarray data analysis

تنش شوري يكي از مهمترين عوامل محدود كننده محيطي در توليد گندم مي باشد و تحقيقات در راستاي ايجاد ارقام متحمل به تنش شوري از اهميت فوق العاده اي برخوردار است. شناسايي ژن ها و سازوكارهاي دخيل در تحمل به شوري در راستاي اصلاح مولكولي اين گياه براي تحمل به شوري ضروري است. در اين تحقيق به منظور شناسايي ژن هاي پاسخ-دهنده به تنش شوري در گندم، دو سري داده ريزآرايه مرتبط با تنش شوري گندم از پايگاه داده NCBI مورد آناليز قرار گرفتند. نتيجه اين تجزيه و تحليل، شناسايي 3096 و 2060 ژن پاسخ دهنده به تنش شوري به ترتيب در ريشه و اندام هوايي بود. نتايج هستي شناسي (Ontology) ژن-هاي افتراقي در هر دو بافت نشان داد كه اين ژن ها در بخش فرايندهاي زيستي براي پاسخ به محرك هاي شيميايي، پاسخ به تنش اكسيداتيو، انتقال، تنظيم رونويسي و پردازش متالبوليكي كربوهيدرات ها و در بخش عملكرد مولكولي براي فعاليت كاتاليتيكي، فعاليت اتصال و فعاليت اكسيدوردوكتازي داراي فراواني بالاي معني داري بودند. همچنين، به منظور تعيين ژن هاي كليدي در ايجاد تحمل به شوري، ژن هاي پاسخ دهنده در ريشه تحت آناليز هاب قرار گرفتند. بر اساس نتايج به دست آمده، نقش ژن هاي تنظيم كننده اي مانند پروتئين كينازها، پروتئين فسفاتازها و عوامل رونويسي همانند MYB و WRKY در ايجاد تحمل به تنش شوري مورد تاكيد قرار گرفت.

Salt stress is considered as one of the most important constraints in wheat production worldwide, thus for, research toward development of tolerant varieties is of great importance. Discovering genes and molecular mechanisms involved in salt tolerance are the primary steps in molecular breeding for salinity. In this study, taking advantage of the data deposited in NCBI Gene Bank, two salinity-related microarray data sets of bread wheat were analyzed to identify salt responsive genes. Bioinformatics’ analyses indicated that 3096 and 2060 genes were salt responsive genes in root and shoot, respectively. Gene ontology analysis of salt responsive genes showed that these genes were enriched for response to chemical stimulus, response to oxidative stress, transport, regulation of transcription and carbohydrate metabolic process in biological process category in both tissues. Furthermore, the differentially expressed genes in metabolic process category were enriched for catalytic activity, binding and oxidoreductase activity in both tissues. In order to determine the key genes involved in salt tolerance, hub analysis was performed on the salt responsive genes identified in the root. Based on the achieved results, the role of regulatory genes including protein kinases, protein phosphatases and transcription factors such as MYB and WRKY, was highlighted in inducing salt tolerance.