بررسی اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز در برگ سیب زمینی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک و به‌نژادی دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

2 استاد، گروه ژنتیک و به‌نژادی دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران.

3 استادیار، گروه ژنتیک و به‌نژادی دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران.

4 استادیار، پژوهشکده بیوتکنولوژی دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

doi
10.22103/jab.2024.22516.1525
چکیده

هدف: سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) متعلق به خانواده solanaceae است و از نظر میزان مصرف در تغذیه انسان، در جایگاه سوم بعد از گندم و برنج قرار دارد. چندین عامل زیستی و غیرزیستی رشد سیب زمینی را محدود کرده و باعث کاهش عملکرد بالقوه آن می شوند. در شرایط تنش خشکی و کم آبی، سطح بیان بسیاری از ژن‌ها تغییر یافته و تجمع پروتئین‌های مرتبط با تنش تحت تاثیر قرار می‌گیرد. کیتینازها، پروتئین‌هایی هستند که در شرایط طبیعی سطح بیان پایه را نشان می‌دهند، اما در شرایط بیماری و برخی تنش‌های غیرزنده، بیان آنها به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. وجود تنوع زیاد در کیتیناز‌های گیاهی و القای آن توسط طیف وسیعی از عوامل غیر زیستی، نشان‌دهنده نقش مهم آن‌ها در عملکرد‌های مربوط به دفاع و تنش می‌باشد. از آنجا که گیاه سیب زمینی از اهمیت اقتصادی بالایی جهان برخوردار است، و تنش خشکی، تولید جهانی کشاورزی را محدود می‌کند، در این پژوهش، اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس های مختلف ژن کیتیناز مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، خانواده ژنی کیتیناز در گیاه سیب زمینی به روش بیوانفورماتیکی و محاسباتی شناسایی شد. سپس بر اساس نتایج حاصل از آنالیز داده‌های RNA-Seq مربوط به تنش خشکی، از هر کلاس ژن کیتیناز یک ژن انتخاب، و میزان بیان آن در شرایط کم آبی (50% ظرفیت زراعی) به روش Real-time PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز نتایج واکنش Real Time PCR با استفاده از روش لیواک و با استفاده از فرمول 2-ΔΔct انجام شد.یافته ها: کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز میزان بیان متفاوتی را در شرایط اعمال تنش خشکی نشان دادند. ژن کیتیناز متعلق به کلاس I دارای بیشترین میزان بیان و کیتیناز متعلق به کلاسV کمترین میزان بیان را داشتند.نتیجه گیری: با توجه به نقشی که پروتئین کیتیناز در تنش‌های غیر زیستی دارند، با تعیین میزان بیان هر کلاس ژنی، می‌توان از آنها برای اهداف انتقال ژن بهره گرفت. همچنین با شناسایی عناصر تنظیمی مرتبط با تنش خشکی و اثر آن بر میزان بیان ژن کیتیناز، می‌توان توالی مربوط به عناصر تنظیمی بطور مصنوعی سنتز شده و برای تقویت پروموتر ژن‌ها، در سیستم‌های مختلف بیانی استفاده کرد.