بررسي بيوانفورماتيكي توالي هاي EST سنبله گندم چيني بهاره تحت تنش شوري

Bioinformatics analyses of expressed sequence tags in Chinese spring wheat spikes under salt stress

تغييرات كاركرد ژنوم تحت شرايط تنش مي‌تواند راهكاري براي درك بهتر سازوكارهاي تحمل به تنش در گياهان باشد. در اين پژوهش سعي شده است تا با بررسي توالي هاي EST دو كتابخانه كنترل و تنش شوري در گندم، تغييرات كاركردي ژنوم در تنش شوري و ژن هاي موثر در تحمل به شوري شناسايي شوند. بدين منظور توالي هاي EST از وب گاه هاروارد و Graingenes دريافت شدند. به منظور دسته‏بندي توالي هاي EST، تعيين پروتيين هاي مرتبط با يوني ژن ها (كانتيگ ها و سينگل تون ها)، تعيين گروه هاي كاركردي و آزمون هاي آماري، به ترتيب از بانك اطلاعاتي Egassembler، بلاست وب گاه NCBI، وب گاه موسسه ماكس پلانك و نرم افزار IDEG6 استفاده شد. نتايج نشان‌دهنده وجود اختلاف معني دار بين 20 گروه كاركردي در شرايط كنترل و تنش شوري بود. در هر دو شرايط كنترل و تنش شوري، گروه هاي كاركردي پروتيين و RNA بيشترين و گروه هاي كاركردي متابوليسم كربوهيدرات اصلي، تبديل مواد آلي و چرخه كربس كمترين فعاليت كاركردي ژنوم را نسبت به ساير گروه هاي كاركردي ژنوم به خود اختصاص دادند. تحت تنش شوري، فعاليت گروه هاي كاركردي سنتز ATP/ انتقال الكترون ميتوكندريايي، متابوليسم چربي، اكسايش-كاهش، پروتيين، RNA، DNA و سلول افزايش يافت. بنابراين مي‏توان پيشنهاد كرد كه اين گروه هاي كاركردي داراي نقش مهمي در مكانيسم پاسخ به تنش شوري هستند. تجزيه و تحليل بيان ژن‏ها در شرايط كنترل و تنش شوري نشان داد 271 ژن داراي بيان افتراقي معني دار بودند كه در 23 گروه كاركردي مختلف قرار گرفتند. ژن هاي شناسايي شده در اين پژوهش مي توانند جهت دست-ورزي ژنتيكي با هدف بهبود تحمل به تنش شوري در گياهان زراعي مورد استفاده قرار گيرند.

Functional genomics helps to understand the key mechanisms involved in salt stress tolerance and allows the possibility of targeted genetic manipulation to improve crop tolerance to salinity. The goal of this study was to identify new genes related to salt stress and functional analysis based on expressed sequence tags (EST). Therefore, two EST libraries under control and salt stressed conditions were downloaded from Harvard and Graingenes databanks. EGassembler, NCBI BLAST, MaxPlanck and IDEG6 software tools were applied for clustering and assembling EST sequences, determination of proteins related to unigenes (contigs and singletons), functional categories and statistics test, respectively. Results showed that twenty functional categories are significantly different between control and stress conditions. Most of contigs and singletons fell into protein and RNA categories whereas CHO metabolism and TCA and organic transformation had the minimum of numbers of contigs and singletons in both control and salt stressed conditions. Percentage of unigenes in mitochondrial electron transport/ATP synthesis, Lipid metabolism, redox, protein, RNA, DNA, and cell categories were significantly higher in stress condition compared with control condition. Therefore, these functional categories could be involved in the mechanism of response to salt stress. Two hundred and seventy-one genes were differentially expressed that grouped into 23 functional categories. The wheat genes identified in this study can be considered as candidates genes to improve salt tolerance through genetic manipulation.