توصيفگر ها :
شبكه هم‌بياني , ترانسكريپتوم , لوبيا , برهمكنش ژن‌ها , كنه تارتن دولكه‌اي
چكيده فارسي :
كنه تارتن دولكه¬اي، Tetranychus urticae Koch از جمله مهم¬ترين آفات تخريب كننده با پراكنش جهاني است كه از چندين گياه زراعي به¬ويژه لوبيا (Phaseolus vulgaris L.) تغذيه مي¬كند و خسارت قابل توجهي را وارد مي¬كند. از آنجايي كه عوامل مختلف به ويژه شبكه¬هاي ژني پيچيده¬اي در ايجاد حساسيت يا مقاومت در مقابل كنه تارتن دولكه¬اي دخيل هستند، در اين تحقيق به¬منظور دست يافتن به ديدگاه¬هاي زيستي عميق¬تر درباره مكانيسم¬هاي مولكولي دخيل در ايجاد مقاومت از روش سامانه¬هاي زيستي استفاده شد. براي اين منظور از داده¬هاي RNA-Seq مربوط به تنش كنه تارتن روي گياه لوبيا استفاده شد. پس از فراهم كردن ماتريس¬ بيان ژن¬ها، شبكه¬هاي مولكولي با استفاده از آناليز شبكه هم¬بيان ژني وزن¬دار (WGCNA) مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند. پس از ايجاد ماژول¬ها، عملكرد ژن¬ها در هر ماژول مورد بررسي قرار گرفت و در نهايت سطح بيان تعدادي ژن از هر ماژول با استفاده از تكنيك ريل¬تايم مورد سنجش قرار گرفت. در مجموع 699 ژن با بيان افتراقي در پاسخ به تنش كنه تارتن شناسايي شدند كه در 7 ماژول هم¬بيان از طريق خوشه¬بندي سلسله¬مراتبي جاي گرفتند. بررسي هستي¬شناسي ژن¬ها و آناليز برهمكنش ژن¬هاي كليدي با استفاده از بانك اطلاعاتي String نشان داد پاسخ ترانسكريپتوم لوبيا به آلودگي با كنه تارتن بيشتر شامل ژن¬هاي كدكننده پروتئين كيناز¬ها، كاتاليزور¬ها، فاكتورهاي رونويسي، ساخت متابوليت¬ها و مسيرهاي انتقال پيام هورموني است. از جمله مهم¬ترين ژن¬ها كه هم¬بياني نشان دادند مي¬توان WRKY، ليپوكسيژناز، sig4، THIC، HSP20-like chaperones superfamily protein، mitochondrion-localized small heat shock protein 23.6، Concanavalin A-like lectin protein kinase family protein، C4H و مس آمين اكسيداز را نام برد. در مجموع نتايج ماژول فيروزه¬اي، از نظر تعداد، بيشترين ژن¬هاي درگير در مقاومت را دارا بود. اين ماژول بيشترين همبستگي را با رقم مقاوم پس از پنج روز آلودگي داشت. ماژول زرد بيشترين همبستگي با رقم مقاوم پس از يك روز آلودگي داشت، ژن¬هاي خانواده پراكسيداز و UDP-گليكوزيل¬ترنسفراز در ماژول فيروزه¬اي و ژن¬هاي خانواده LRR و شبه¬گيرنده¬هاي مالكتين¬كيناز در ماژول زرد قرار داشتند كه در رقم حساس بيان پاييني داشتند. ژن مقاومت به بيماري حاوي دومين NB-ARC و ژن¬هاي مقاومت به بيماري كلاس TIR-NBS-LRR هر دو در ماژول سبز قرار گرفتند و همبستگي نشان دادند. اين ژن¬ها در رقم مقاوم بيان بالا و در رقم حساس بيان پاييني داشتند. اين مطالعه دانش ما را از مكانيسم¬هاي مولكولي دخيل در مقاومت به كنه تارتن افزايش مي¬دهد،. همچنين ژن¬هاي بررسي شده در اين تحقيق مي¬توانند به¬عنوان اهداف اصلاحي براي ايجاد مقاومت معرفي شوند.
چكيده انگليسي :
The two spotted spider mite, Tetranychus uticae Koch, is globally one of the most devastating pests causing significant damages, which feeds on several crops, particularly common bean (Phaseolus vulgaris L). Since various factors, especially complex genetic networks, are involved in the development of sensitivity or resistance to the two spotted spider mite, the method of biological systems was used in this research, in order to gain deeper biological views about the molecular mechanisms involved in the development of resistance. For this purpose, RNA-Seq data related to two spotted spider mite stress on bean plants were used. After providing the gene expression matrix, molecular networks were analyzed using weighted gene co-expression network analysis (WGCNA). Then, the modules were created and the function of the genes in each module was examined. Finally, the expression level of a number of genes from each module was measured using the Real-time PCR technique. A total of 699 genes with differential expression in response to two spotted spider mite stress were identified, which were placed in 7 co-expression modules through hierarchical clustering. Examining the ontology of genes and analyzing the interaction of key genes using the String database showed that the response of the bean transcriptome to pollution includes genes encoding protein kinases, catalysts, transcription factors, metabolites and Hormonal message transmission pathways. Among the most important genes that showed co-expression are WRKY, lipoxygenase, sig4, THIC, HSP20-like chaperones superfamily protein, mitochondrion-localized small heat shock protein 23.6, Concanavalin A-like lectin protein kinase family protein. , C4H and copper amine oxidase. In total, the results of the turquoise module had the most genes involved in resistance in terms of number. This module had the highest correlation with the resistant variety after five days of contamination. The yellow module had the highest correlation with the resistant variety after one day of contamination, the peroxidase and UDP-glycosyltransferase family genes were located in the turquoise module, and the LRR family genes and malectin-kinase pseudo-receptors were located in the yellow module, which had a low expression in the sensitive digit. The disease resistance gene containing the second NB-ARC and the TIR-NBS-LRR class disease resistance genes were both placed in the green module and showed correlation. These genes had high expression in the resistant variety and low expression in the sensitive variety. This study increases our knowledge of the molecular mechanisms involved in resistance to the two spotted spider mite. Also, the genes examined in this research can be introduced as breeding targets to create resistance.
