آنالیز مقایسه ای ترانسکریپتوم و شناسایی ژن های کلیدی مقاومت به کم آبی در ریشه گندم (Triticum aestivum L.) تلقیح شده با میکوریزا آربوسکولار (Funneliformis mosseae)

قارچ های میکوریزا آربوسکولار (AMF) سازگاری و تحمل به تنش را در گیاه همزیست بهبود می بخشند. در شرایط تنش کم آبی، همزیستی میکوریزایی با تغییر در الگوی بیان ژن های گیاه میزبان همراه است. بررسی پروفایل بیانی القا شده توسط میکوریزا در گیاه میزبان، برای درک مکانیزم مولکولی افزایش مقاومت به کم آبی ضروری است. این پژوهش با هدف مطالعه ترانسکریپتومی ریشه گندم، به منظور شناسایی مکانیزم های مولکولی تحمل به کم آبی با واسطه میکوریزا انجام شد.

در تحقیق حاضر، الگوی ترانسکریپتوم ریشه گندم نان Triticum aestivum (رقم چمران) تلقیح شده با قارچ میکوریزا آربوسکولار Funneliformis mosseae در 4 تیمار: گیاهان تلقیح شده با میکوریزا در شرایط کم آبی (AMF+/WD)، گیاهان تلقیح شده با میکوریزا در شرایط آبیاری نرمال (AMF+/Ctrl)، گیاهان تلقیح نشده تحت شرایط کم آبی (AMF-/WD) و گیاهان تلقیح نشده در شرایط آبیاری نرمال (AMF-/Ctrl) بررسی شد. پس از بررسی کیفی و کمی و ساخت کتابخانه cDNA ، تعیین توالی RNA انجام شد و داده های حاصل از RNA-Seq توسط نرم افزارهای مربوطه آنالیز گردید.

در مجموع 235 ژن با بیان افتراقی (DEGs) از 4 مقایسه شناسایی شد. بر اساس تجزیه و تحلیل نمودار Venn، 70 ژن شناسایی شد که به طور انحصاری در شرایط تنش کم آبی توسط AMF القاء می شوند.

بحث: 

تجزیه و تحلیل GO و KEGG نشان داد ژن های دارای بیان افتراقی (DEGs) در مسیرهای مختلف و متعددی مشارکت دارند. بیشترین تعداد (DEGs) در مسیرهای بیوسنتز و شکل گیری دیواره سلولی، تنظیم ردوکس سلولی و تنظیم اسمزی نظیر بیوسنتز پرولین، شناسایی شدند.

این نتایج نشان می دهد میکوریزا با اعمال تنظیمات دقیق، بیان ژن های کلیدی پاسخ به استرس در ریشه گیاه را تغییر می دهد و بر ظرفیت سازگاری گیاه گندم در طول کمبود آب می افزایدمی فزمد. از این ژن ها می توان در برنامه های اصلاحی و مهندسی ژنتیک گندم جهت بهبود تحمل به کم آبی استفاده کرد.