بررسی گروه‌های کارکردی و تغییرات الگوی بیان ژن‌ها در گیاه C3 برنج و C4 ذرت تحت تنش خشکی با استفاده از تجزیه و تحلیل داده‌‌های ریزآرایه‌

Abstract

خشکی یکی از عمده‌ترین تنش‌های محیطی محسوب می‌شود که رشد و توسعه گیاهان را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار می‌دهد. واکنش‌های گیاهان در برابر این تنش‌ با بروز تغییرات زیاد در شبکه‌های پیچیده حاوی تعداد زیادی ژن همراه است. در پژوهش حاضر تغییرات الگوی بیان ژن‌ها در دو ژنوتیپ حساس و متحمل گیاه برنج (به‌عنوان گیاه C3) و گیاه ذرت (به‌عنوان گیاه C4) با استفاده از آرایه‌های ژنوم ذرت شامل 734/ 17پروب‌ست و ژنوم برنج شامل 381/57 پروب‌ست مورد بررسی قرار گرفت. داده‌های ریزآرایه‌، جهت شناسایی ژن‌های درگیر در پاسخ به تنش در دو شرایط کنترل و تنش از بانک اطلاعاتی GEO/NCBI، گرفته شد. نتایج نشان داد که به ترتیب تعداد 1861 (49/10 درصد) و 1753 (8/9 درصد) ژن در ژنوتیپ حساس و متحمل ذرت و تعداد 9252 (16 درصد) و 7971 (8/13 درصد) ژن در ژنوتیپ حساس و متحمل برنج پس از تنش خشکی در سطح یک درصد تغییر بیان معنی‌داری داشتند. از این تعداد به ترتیب 1012 و 175 ژن در برگ ژنوتیپ متحمل و حساس برنج و ذرت افزایش بیان معنی‌داری نشان دادند. دیاگرام ون نشان داد که به ترتیب تعداد 663 و 158 ژن به ترتیب و به صورت مشترک در ارقام متحمل و حساس برنج و همچنین ذرت کاهش بیان معنی‌داری دارند. گیاه برنج (به‌عنوان گیاه C3) پنج برابر در مقایسه با گیاه ذرت (به‌عنوان گیاه C4) واکنش گسترده‌تری به تنش خشکی از خود نشان داد. گروه‌بندی کارکردی ژن‌های دارای افزایش بیان در دو گونه گیاهی مشخص کرد که در ذرت گروه کارکردی پروتئین‌های ریبوزومی و ‌فسفاتازها دارای بیشترین تعداد ژن هستند در حالیکه در برنج گروهای کارکردی اتصال به فلزات، پاسخ به تنش، پاسخ به محرک‌های زیستی و انتقال پیام بیشترین ژن‌ها را شامل شدند.