شناسايي مسيرها و ژنهاي داراي بيان افتراقي در تنش سرما در نيشكر، با استفاده از شاخصهاي مورفولوژيكي، بيوشيميايي و آناليز RNA-seq

با توجه به حساسيت نيشكر به سرما، به‌منظور شناسايي مسيرها و ژن‌هاي داراي بيان افتراقي در ارقام نيشكر در هنگام تنش سرما و استفاده از آن‌ها در برنامه اصلاح نبات نيشكر، پس از وقوع سرماي 1.2 درجه سانتي گراد در دي‌ماه 1394، تعداد 454 رقم نيشكر با استفاده از شاخص‌هاي مورفولوژيكي، بيوشيميايي و آناليز RNAseq، در مزرعه تحقيقاتي موسسه تحقيقات نيشكر خوزستان موردبررسي قرار گرفت. در مرحله اول با استفاده از شاخص‌هاي مورفولوژيكي، ارقام متحمل و حساس در برابر سرما، انتخاب شدند. در مرحله دوم در سال 1395، پس از تنش سرما، شاخص‌هاي بيوشيميايي از قبيل پرولين و مالون دي آلدئيد، در ارقام متحمل افزايش بيشتري پيدا كرد و بر اين اساس دو رقم BR0001 و TUC66107 به ترتيب به‌عنوان متحمل‌ترين و حساس‌ترين رقم نسبت به سرما شناسايي شدند. سپس اين ارقام در سردخانه تحت تنش دماي 2 درجه سانتي گراد به مدت 12 ساعت قرار گرفتند. در مرحله سوم، استخراج RNA، توالي يابي به روش RNAseq و ساخت كتابخانه cDNA انجام گرديد. سپس آناليز بيان و تفسير ژن‌هاي داراي بيان افتراقي انجام گرديد. نتايج بررسي واكنش مورفولوژيكي و بيوشيميايي ارقام نيشكر به تنش سرما نشان داد ارقامي كه در مرحله مورفولوژيكي ميزان تحمل بيشتري به تنش سرما دارند، همين ارقام در مرحله بررسي بيوشيميايي نيز ازنظر ميزان پرولين و MDA در سطح بالاتري نسبت به ارقام حساس قرار مي‌گيرند. در بررسي مولكولي نيز در هنگام تنش سرما، مسيرهاي بيوسنتز فعال شامل بيوسنتز آرژنين، اسيدهاي آمينه پرولين، فنيل پروپانوئيد، ريبوفلاوين و مسير پيام‌رسان MAPK شناسايي شدند كه در هنگام تنش سرما، بيان ژن‌هاي تنظيم‌كننده آن‌ها، در رقم مقاوم افزايش بيان بيشتري نسبت به رقم حساس داشت. همچنين ژن PR1 در مسير پيام‌رسان MAPK شناسايي گرديد كه با كاهش دما، در رقم مقاوم افزايش بيان بيشتري نسبت به رقم حساس از خود نشان داد.