شناسایی و مطالعه کارکردی خانواده ژنی لیپواکسیژناز (LOX) در گستره ژنوم برخی از گونه های بقولات بر پایه روش های بیوانفورماتیکی

لیپواکسیژنازها (LOX) دی‌اکسیژنازهای دارای آهن غیرهم بوده و در مسیر آپوپتوتید (مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلول)، پاسخ گیاهان به تنش‌های زیستی و غیرزیستی نقش دارند. در این مطالعه 95 ژن همولوگ LOX در چهار گونه از خانواده بقولات (نخود، سویا، لوبیا و یونجه یکساله) شناسایی شد که این ژن‌ها بر اساس روابط فیلوژنتیکی با آرابیدوپسیس، برنج، ارزن و جو به زیرگروه‌های 9-LOX، 13-LOX تیپ یک و 13-LOX تیپ دو تقسیم می‌شوند. ژن‌های LOX به‌صورت غیریکنواخت بر روی کروموزوم‌ها پخش شده‌اند. آنزیم‌های کد شده به‌وسیله این ژن‌ها در سیتوپلاسم و کلروپلاست فعال هستند. این ژن‌ها غنی از اینترون دارای شش‌تا نه اینترون بوده و دارای ساختار ژنی و فاز اینترونی حفاظت‌شده هستند. ژن‌های LOX مورد مطالعه دارای دارای دمین‌های حفاظت‌شده لیپواکسیژناز و PLAT/LH2 هستند. وجود چندین عنصر تنظیمی سیس پاسخ به هورمون‌ها و تنش‌ها نظیر ERE، MYB و MYC در پروموتر ژن‌های LOX نشان‌دهنده نقش این ژن‌ها در نمو گیاه و پاسخ آن‌ها به تنش‌های محیطی می‌باشد. افزون بر این، انواع مولکول‌های miRNA شناسایی‌شده بیان پس از رونویسی ژن‌های LOX را از طریق برش یا ممانعت از ترجمه تنظیم می‌کند. آنالیز بیان ژن‌ها بر پایه داده‌های ترانسکریپتومیکس نشان داد که الگوی بیان ژن‌های LOX سویا در شرایط تنش‌های غیرزیستی متفاوت بوده و ژن‌های GmLOX4، GmLOX21، GmLOX25، GmLOX5، GmLOX22، GmLOX24، GmLOX14، GmLOX16، GmLOX7 و GmLOX26 بیان بالایی در پاسخ به شوری، خشکی، سرما و گرما دارند که بر نقش آن‌ها در افزایش تحمل سویا به تنش‌های غیرزیستی دلالت دارد. این مطالعه اطلاعات ارزشمندی را برای درک بهتر کارکردهای ژن‌های LOX و کشفیات بیشتر خانواده ژنی LOX بقولات فراهم می‌کند.