شناسایی ژن ها و عناصر تنظیمی القاء شونده در پاسخ به تنش های گرما و سرما در جو زراعی (Hordeum vulgare L.)

جو (Hordeum vulgare)، به عنوان عضوی از خانواده گرامینه و از غلات مهمی است که در آب و هوای معتدل در سطح جهان رشد می کند. این گیاه یکی از اولین غلات کشت شده، به ویژه در اوراسیا در 10000 سال پیش بود. در سطح جهان 70 درصد تولید جو به عنوان علوفه دام استفاده می شود. این گیاه در مواجهه با تنش های غیر زنده نسبتا متحمل است. تنش های محیطی یا غیرزیستی مانند گرما و سرما اثرات معنی داری بر روی تولیدات گیاهان زراعی و باغی دارند. گیاهان با استفاده از تغییر در بیان بسیاری از ژن های موثر در فرایندهای فیزیولوژیک و زیستی به تنش های محیطی عکس العمل نشان می دهند.

به منظور شناسایی ژن های القاء شونده در پاسخ به تنش های سرما و گرما در گیاه جو (Hordeum vulgare L.)، داده های ریزآرایه از دو آزمایش مورد بررسی قرار گرفتند. این تحقیق با استفاده از داده های خام موجود در پایگاه اطلاعاتی ArrayExpress که مربوط به دو آزمایش جداگانه در تنش گرما و سرما به ترتیب در 2 و 3 تکرار در گیاه جو بود، مورد آنالیز و بررسی قرار گرفت. تجزیه مورد نظر با استفاده از نرم افزار FlexArray انجام شد و ژن های افتراقی موجود در هر دو تنش مشخص شدند. ژن های مورد بررسی با استفاده از روش (RMA) Robust Multiarray Average نرمال شدند و ژن هایی که دارای P-value مساوی و کمتر از 5 درصد بودند، انتخاب شده و همین طور میزان تغییر (Fold change) ژن هایی که بالای 2 بودند انتخاب شدند. آنالیز هستی شناسی ژن ها با استفاده از سایت AgriGo انجام شد و گروه های کارکردی آن ها در سه قسمت فرایندهای بیولوژیک، اجزای سلولی و عملکرد مولکولی دسته بندی شدند. توالی 1500 نوکلیوتید بالادست ژن های موثر در پاسخ به تنش گرما و سرما از سایت Ensembl Plants استخراج شد. عناصر تنظیمی ژن های کارکردی موثر در پاسخ به تنش های گرما و سرما با استفاده از سایت PlantCare شناسایی و ارایه شدند.  

نتایج نشان دادند که 362 و 316 ژن به ترتیب در تنش های سرما و گرما به صورت افتراقی بیان شدند. آنالیز هستی شناسی ژن نشان داد که ژن های افتراقی بیشتر در ترکیبات سلولی، همچون فرایندهای زیستی و عملکردهای مولکولی مختلف دخالت دارند. عناصر تنظیم کننده فعالیت رونویسی دارای نقش اساسی در تنظیم بیان ژن در برابر تنش ها می باشند. همچنین 1500 نوکلیوتید بالادست ژن های افتراقی برای پیدا کردن عناصر تنظیمی مورد شناسایی قرار گرفتند.

بنابراین بر اساس تحلیل های انجام شده، به نظر می رسد که عوامل تنظیمی پاسخ دهنده به نور و هورمون ها به خصوص متیل جاسمونات نقش مهمی در کنترل بیان ژن ها در برابر تنش های غیر زیستی موردمطالعه دارند. نتایج این مطالعه مقایسه ای و گسترده می تواند رویکرد جدیدی را در ژن ها و عناصر تنظیمی موثر در پاسخ به تنش های سرما و گرما در گیاه جو در اختیار قرار دهد.