ارزيابي پاسخ به تنش خشكي در سطح رونويسي در برنج با استفاده از فراتحليل داده‌هاي RNA-seq

هدف: درك مكانيسم‌هاي مولكولي پاسخ به تنش از جمله تنش خشكي مي‌تواند به‌طور قابل‌توجهي علم اصلاح مولكولي گياهان را ارتقا بخشد. مطالعات ترنسكريپتومي مي‌تواند حجم زيادي از اطلاعات را در دسترس محققان قرار دهد. ادغام چنين اطلاعاتي از منابع مختلف از طريق روش‌هاي آماري پيشرفته مانند فراتحليل فرصت جديدي براي غلبه بر پيچيدگي بيولوژيكي، شناسايي ژن‌هاي با بيان متفاوت (DEGs) و كسب نتايج قابل اعتمادتر، فراهم مي‌آورد. مطالعه حاضر با هدف شناسايي DEGها در پاسخ به تنش خشكي با استفاده از داده‌هاي ترنسكريپتومي از طريق فراتحليل داده‌هاي RNAseq انجام شد.مواد و روش‌ها: داده‌هاي RNAseq از پايگاه داده EMBLEBI دانلود شد و پس از پيش پردازش، نقشه‌يابي خوانش‌هاي با كيفيت بر روي ژنوم مرجع برنج با نرم افزار STAR صورت گرفت. تغييرات بيان ژن‌ها با استفاده از پكيج edgeR به‌صورت جداگانه براي هر مجموعه داده بررسي و سپس از خروجي حاصله براي فراتحليل با استفاده از پكيج metaRNAseq استفاده شد. ژن‌هاي با بيان متفاوت و معنادار در پاسخ به تنش، از نظر عمكرد زيستي، مسيرهاي زيستي درگير و برهم‌كنش پروتئيني بررسي شد و در نهايت ژن‌هاي كليدي در پاسخ به تنش خشكي تعيين گرديد.نتايج: مطابق نتايج فراتحليل 6607 ژن با متوسط بيان log2FC≥|1| و FDR≤0.05 شناسايي شد كه به ترتيب 3313 و 3294 از آن‌ها تحت تنش، بيانشان افزايش و كاهش يافته است. از اين تعداد 162 ژن درآناليز‌هاي انفرادي به‌عنوان DEG تعيين نشده بودند و تنها از طريق فراتحليل شناسايي شدند، كه اين امر نشان‌دهنده قدرت آماري اين روش در شناسايي ژن‌هاي جديد است. نتايج بررسي عملكردي DEGها نشان‌دهنده القاي مسيرهاي متابوليكي مختلف از جمله بيوسنتز متابوليت‌هاي ثانويه و اسيدهاي آمينه، متابوليسم كربوهيدرات‌ها و مسير انتقال پيام فيتوهورمون‌ها تحت تنش است. بررسي برهم‌كنش پروتئيني و شناسايي ژن‌هاي كليدي نيز حاكي از نقش آن‌ها در پاسخ به تنش، فعاليت اكسيدوردوكتازي و متابوليسم اسيد آمينه بود.نتيجه‌گيري: اين مطالعه مي‌تواند درك ما را از مكانيسم‌هاي مولكولي پاسخ برنج به تنش‌ خشكي افزايش دهد و همچنين در شناسايي ژن‌هاي كليدي و جديد، حتي به‌عنوان نشانگرهاي مولكولي در راستاي بهبود تحمل به تنش‌ خشكي در برنامه‌هاي اصلاحي برنج مفيد باشد.