این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
تنش‌های محیطی در علوم زراعی، جلد ۱۶، شماره ۳، صفحات ۶۰۳-۶۱۲
عنوان فارسی مطالعه بیان ژن‌های مسیر پیام‌رسانی در واکنش به تنش شوری بالا در گیاهچه های برنج (.Oryza sativa L)
چکیده فارسی مقاله به دلیل حساسیت بالا، رشد و نمو و عملکرد گیاه برنج تحت تأثیر تنش شوری به‌شدت کاهش می‌یابد. درک وقوع تنش و اتخاذ واکنش‌های اسمزی و یونی نیازمند درگیر‌کردن مسیرهای پیام‌رسانی است. در تحقیق حاضر یک مطالعه RNA-Seq به منظور مطالعه بیان ژن‌های درگیر در مسیر پیام‌رسانی تنش شوری در برنج صورت پذیرفت. بدین منظور ارقام حساس IR28 و متحمل CSR28 پس از جوانه‌زنی و کشت در محیط کشت هیدروپونیک، تحت تیمار شوری 150 میلی‌مولار قرار گرفتند و پس از 6 و 54 ساعت از وقوع تنش، نمونه‌برداری از اندام‌های ریشه و هوایی انجام شد. از 48 نمونه توالی‌یابی شده در مجموع 15483 ژن دارای بیان افتراقی بودند که تجزیه مسیر MapMan توانست 91 ژن درگیر در مسیر پیام‌رسانی را با مقایسه ارقام حساس و متحمل در شرایط اختصاصی تنش شوری شناسایی کند که 27 ژن دارای بیان بالا بودند. بیشترین اختلاف ارقام مربوط به زمان 54 ساعت و اندام ریشه بود که در 21 ژن رقم متحمل بیان بالاتری نسبت به رقم حساس داشت. بررسی نوع ژن‌های پیام‌رسان نشان داد که پروتئین‌های کینازی بیشترین سهم را داشتند. ژن‌های OsSIK1، OsSAPK4، OsCIPK05، OsCIPK14، OsCBL4 و OsPP2C1 از مهم‌ترین ژن‌های درگیر در پیام‌رسانی بودند که در تحقیق حاضر بیان بالاتری در رقم متحمل CSR28 نسبت به رقم حساس IR28 داشتند. شناسایی ژن‌های درگیر در مسیرهای پیام‌رسانی و آگاهی از نحوه تعامل آن‌ها، کمک شایانی به اصلاحگران به‌منظور انتخاب و توسعه ارقام برنج متحمل به تنش شوری خواهد کرد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله پروتئین‌های کینازی، ترانسکریپتوم، مسیر پیام‌رسانی، هیدروپونیک، MapMan،
عنوان انگلیسی Gene expression study of signaling pathway in response to high salinity stress in rice (Oryza sativa L.) seedlings
چکیده انگلیسی مقاله IntroductionSalinity as one of the major abiotic stresses influences plant growth and development. Among the cereal, rice is the most sensitive to salinity stress, with 30 mmol NaCl already strongly reducing the growth and yield of rice plants. Over the past few decades, significant efforts have been made worldwide to understand mechanisms of salinity tolerance and to breed salt-tolerant varieties in rice. Plants respond to salt stress through perceiving and transducing the osmotic and ion signals to cell interiors, followed by modification of cellular characteristics.So far, no specific sensor or receptor for Na+ has been identified in plants. However, the salt overly sensitive (SOS) signaling pathway and calcineurin B-like (CBL)/CBL-interacting kinase (CIPK) pathway has been well characterized in Arabidopsis. Salt-induced elevation in cytosolic Ca2+ activates the SOS2-SOS3 protein kinase complex, which phosphorylates and stimulates the activity of SOS1, a plasma membrane Na+/H+ antiporter. In rice, the OsSOS1, OsSOS2/OsCIPK24 and OsSOS3/OsCBL4 genes have been isolated and the function and relationship between them investigated. Among them, OsCIPK24 and OsCBL4 act in concert to activate OsSOS1. In this research, we used RNA-seq approach to dissect signaling pathway in response to salinity stress using salt-tolerant and sensitive rice cultivars.Materials and methodsThe seeds of two rice (Oryza sativa L. ssp. Indica) genotypes with different salinity tolerance were obtained from International Rice Research Institute (IRRI) in Philippines. The plants were grown hydroponically in the greenhouse of Heinrich-Heine-University (HHU), Düsseldorf, Germany. The two-week old seedlings were exposed to 150 mM (15 dSm-1) NaCl salinity. The root and shoot samples were harvested at 6h and 54h post-treatment in three biological replications. 48 samples were sequenced by Illumina platform and the raw filtered reads were mapped on rice reference genome. Tuxedo instruction was applied to identifying the differentially expressed genes (DEGs). MapMan software was used to identify the genes involved in signaling pathwayResults and discussionIn RNA-Seq analysis, 48 samples were sequenced by Illumina platform and 15483 differentially expressed genes (DEGs) were identified. Out of the DEGs (from the comparison between the cultivars), 525 and 1472 genes were salt-specific in 6 and 54h time points in roots respectively. Out of the salt-specific DEGs in shoots, 635 and 606 genes were in 6 and 54h respectively. MapMan pathway analysis detected 91 genes in signaling pathway. Out of the genes, 27 genes showed high expression. Out of the genes, 21 genes showed more expression in tolerant cultivar CSR28 compared to sensitive cultivar IR28. The most difference between the cultivars was observed in roots after 54h of salt treatment suggesting the critical role of roots in salt tolerance induction. Receptor like kinase (RLK) proteins played the most important role among the identified signaling genes. Several important genes involved in major signaling processes such as OsSIK1, OsSAPK4, OsCIPK05, OsCIPK14, OsCBL4 and OsPP2C1 were identified in this research.ConclusionSalt-tolerant cultivars use better signaling pathways to sensing of stress and having the stronger osmotic and ionic reactions to cope with salinity stress. In the present research, huge number of differentially expressed genes generated using rice tolerant cultivar CSR28 and sensitive cultivar IR28 at 6 and 54h sampling times by RNA-Seq method. The comparison of the cultivars at specific salt stress showed that 91 genes (including 27 high expressed genes) were involved in signaling pathway. Kinase proteins played the most important role among the signaling pathway genes. The important genes identified in this research can be applied in the selecting and developing of salt-tolerant rice cultivars.AcknowledgementsWe appreciate the International Rice Research Institute (IRRI) for providing the seeds. We also acknowledge the excellent technical assistance of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GAU), Gorgan, Iran and Heinrich-Heine-University (HHU), Düsseldorf, Germany.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله پروتئین‌های کینازی, ترانسکریپتوم, مسیر پیام‌رسانی, هیدروپونیک, MapMan
نویسندگان مقاله مژده اکبرزاده للکامی |
دانشجوی سابق دکتری، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان

محمد هادی پهلوانی |
دانشیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان

خلیل زینلی نژاد |
استادیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان

کیوان مهدوی ماشکی |
استادیار پژوهش موسسه تحقیقات برنج کشور، معاونت مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل

آندریاس پی.ام وبر |
استاد گروه بیوشیمی گیاهی، دانشگاه HHU، دوسلدورف، آلمان

دومینیک بریل‌هاوس |
استادیار گروه بیوشیمی گیاهی، دانشگاه HHU، دوسلدورف، آلمان

نشانی اینترنتی https://escs.birjand.ac.ir/article_2450_578856cd79e8c54cf15d7bcf18a2d42d.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات