عنوان پایان‌نامه
بررسی ترانسکریپتوم بافت های مختلف گندم و Aegilops tauschiiدر پاسخ به تنش شوری
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - بیوتکنولوژی کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6914;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74957;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6914;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74957
- تاریخ دفاع
- ۱۰ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهدی منصوری بابهوتکی
- استاد راهنما
- هوشنگ علیزاده, محمدرضا نقوی
- چکیده
- بیشتر گیاهان زراعی تحت تاثیرات مخرب شوری خاک قرار میگیرند، این درحالیست که میزان تحمل شوری در اجداد وحشی آنها به مراتب بیشتر میباشد. شوری آب و خاک یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید گندم در ایران محسوب می شود. در این تحقیق به منظور ارزیابی مکانیسمهای مولکولی دخیل در تحمل به تنش شوری با استفاده از روش RNA-Seq و تیمار بلند مدت شوری، اقدام به مقایسه پاسخهای یک رقم زراعی متحمل گندم (روشن) با آجیلوپس تاوشی که به عنوان تامین کننده ژنوم D گندم میباشد نمودیم. RNA کل از بافت برگ نمونههای کنترل و تیمار شده استخراج گردید و با استفاده از پلاتفرم ایلومینا توالییابی انجام شد. نتایج توالی یابی نشان داد که پس از پیرایش اولیه خوانشها و حذف توالی های با کیفیت پایین مجموعا Gb 87/8 برای آجیلوپس و Gb 24/8 برای گندم اطلاعات قابل پردازش تولید شده است. جهت شناسایی ترانسکریپتها تغییر بیان یافته در پاسخ به تنش شوری در گیاه آجیلوپس از بسته نرمافزاری edgeR و در گیاه گندم از پایپلاین Tuxedo استفاده گردید. نتایج آنالیزهای بیان ژن نشان داد که پس از اعمال تنش، در گیاه گندم 335 ترانسکریپت و در گیاه آجیلوپس 4،506 ترانسکریپت به صورت معنیدار تغییر بیان یافته است. روشهای متفاوتی جهت شناسایی و تفسیر عملکرد ترانسکریپتهای تغییر بیان یافته استفاده شد. آنالیزهای بیوانفورماتیکی نشان داد که ژنهای تغییر بیان یافته در هر دو گیاه در ارتباط با فرایندهای مختلفی همچون برقراری تعادل یونی، سیگنال دهی، متابولیسم کربوهیدراتها و تغییرات پس از ترجمه نقش دارند. شناسایی مسیرهای بیوسنتزی با استفاده از نرمافزار MapMan نشان داد که استراتژی کلی در هر دو گیاه در پاسخ به تنش اعمال شده بر فرایندهای تنظیمی در سطح رونویسی و تغییرات پس از ترجمه به همراه رخدادهای سیگنالدهی متمرکز میباشد. نتایج این مطالعه طیف وسیعی از ژن های دخیل در پاسخ به تنش شوری همچون انواع مختلفی از ترانسپورترها (CHX20, SOS1)، آنزیمهای آنتی اکسیدان (LOX, POX, GSTs)، تنظیم کننده های اسمزی (دهیدرین، پرولین) و طیف وسیعی از آنزیم های دخیل در آبشارهای کینازی و فسفاتازی را شناسایی نمود. حجم زیاد اطلاعات بدست آمده در این تحقیق میتواند به عنوان یک منبع اطلاعاتی ارزشمند در مطالعات آتی در جهت اصلاح گندم متحمل به شوری استفاده گردد.
- Abstract
- Abstract Most of the crop species are adversely affected by soli salinity. Whereas, wild relatives of the crop species have greater tolerance than their domesticated descendants. Salinity is one of the major constraints responsible for low wheat production in Iran. In this study, the molecular processes operating in long term salt stress were investigated in the salt tolerant bread wheat cultivar (Roshan) and the diploid progenitor of the bread wheat D-genome, Aegilops tauschii at the transcriptional level through RNA-Seq method. The total RNA extracted from leaf tissues of control and salt treated samples were sequenced using the Illumina technology. After removing low-quality regions, adapters, and all the possible contaminations, ~8.87 and 8.24 gigabase (Gb) dataset were generated for Ae. tauschii and bread wheat, respectively. In Ae. tauschii, differentially expressed transcripts were identified using edgeR package. We also used Tuxedo pipeline to identify differential expressed transcripts in bread wheat. Differential expression analysis showed that there were 4,506 and 335 deregulated transcripts in response to salinity stress in Ae. tauschii and bread wheat, respectively. Several complementary approaches were utilized to annotate functional information about these deregulated transcripts. Bioinformatics analysis of the differentially expressed transcripts revealed a number of biological processes and pathways involved in the establishment of ion homeostasis, signaling process, carbohydrate metabolism and posttranslational modifications. Based on MapMan ontology, transcriptional and posttranslational modification processes and the signaling process may all play an important role in response to salinity stress in Ae. tauschii. Our results revealed a broad spectrum of the genes responsible in salt stress including transporters (CHX20, SOS1), antioxidant enzymes (LOX, POX and GSTs) and osmotic regulators (Dehydrin and proline) followed by a wide range of the enzymes involved in both kinase and phosphate cascades. The availability of this mass of information about the transcriptome could serve as a valuable resource for further investigations on molecular breeding of bread wheat.
