توصيفگر ها :
اسفناج , تنش نيتروژن , هستي شناسي , WGCNA , RNA-Seq
چكيده فارسي :
نيتروژن براي رشد و بهره¬وري محصولات به ويژه سبزي¬هاي برگي حياتي است، اما مقادير بالاي اين عنصر باعث تجمع و ايجاد سميت مي¬شود. از آنجايي كه براي درك مكانيسم‌هاي مولكولي جذب، تجمع و متابوليسم نيتروژن در گياهان به ويژه گياه اسفناج به خوبي شناخته شده نيست، در اين مطالعه از اطلاعات ترنسكريپتومي حاصل از بافت¬هاي مختلف گياه اسفناج تحت تاثير تنش نيتروژن براي تجزيه و تحليل ژن‌هاي بيان شده استفاده شد. لذا جهت شناسايي ماژل¬ها و ساخت شبكه¬هاي هم بياني از پكيج WGCNA در نرم¬افزار R استفاده شد. تعداد 4043 ژن با بيان متفاوت در چهار ماژول از جمله، ماژول هاي آبي، قهوه اي، خاكستري و سبز تقسيم بندي شدند كه به ترتيب شامل 832 ، 2027، 109و 1075 بودند. نتايج آناليز غني سازي ژن ها حاكي از آن بود كه ژن هاي مرتبط باتنش نيتروژن در دو ماژول سبز و قهوه اي فراوان¬تر هستند. برخي ژن ها مانند ژن هاي دخيل در مسير response to stimulus كه يكي از مسيرهاي اساسي در پاسخ به تنش نيتروژن مي باشد ميان ژن هاي موجود در دو ماژول سبز و قهوه اي مشترك بود. علاوه بر آن نتايج حاصل حاكي از آن بود كه در پاسخ به تنش نيتروژن برخي مسير ها مانند ion transport،homeostatic process و cation homeostasis به طورمعني داري بيان مي شوند كه شامل بسياري از ژن هاي مرتبط با جذب يا جابه جايي مواد مغذي مي باشند. از جمله ساير مسير هاي معني دار شده در ماژول هاي شناسايي شده در رابطه با تنش نيتروژن مي¬توان به مسير carbon fixation كه شامل ژن هاي فسفوگليسرات كينازها و انولاز ها هستند اشاره كرد. در رابطه با فاكتورهاي رونويسي نيز خانواده¬هاي MYB و WRKY تفاوت بيان معني داري را نشان دادند. ژن هاي سنتز كننده آمينواسيدها مانند گلوتامين آميدترانسفراز ، آسپارژين سنتاز، آمينو ترانسفراز و سرين دكربوكسيلاز در مسير متابوليسم نيتروژن از اهميت بالايي برخوردار بودند. نتايج حاصل از اين مطالعه اطلاعات ارزشمندي در مورد فرآيندهاي مولكولي اساسي در پاسخ به تنش و متابوليسم نيتروژن در اسفناج فراهم مي كند كه مي تواند در ارزيابي ارقام، ژن ها و مكانيسم هاي مرتبط به منظور فرآيند هاي اصلاحي مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده انگليسي :
Nitrogen (N) is crucial for crop growth and efficiency, but superfluous amounts of this element will lead to accumulation and toxicity. Since N accumulation and metabolism in plants and especially in the case of spinach are poorly known for understanding the molecular mechanisms of assimilation, in this study, we used transcriptomic data from different tissues of spinach under N stress to analyze the expressed genes. Therefore, the WGCNA package in R was utilized for module identification and co-expression network construction. The number of 4043 differentially expressed genes were classified into four modules, as blue, brown, grey and green, each containing 832, 2027, 109 and 1075 genes, respectively. The results of gene enrichment analysis suggest that genes involved in N stress are more abundant in the green and brown modules. Some genes, like those that are involved in the response to stimulus pathway which is one of the major pathways in response to N stress, were common in green and grey modules. Moreover, results suggest that in response to N stress, some pathways such as ion transport, homeostatic process and cation homeostasis that include many genes related to nutrient assimilation or translocation, were meaningfully expressed. Among the other meaningful pathways amid the identified modules in relation to N stress, the carbon fixation pathway that includes phosphoglycerate kinase and enolase genes could be mentioned. In the case of transcription factors, WRKY and MYB families had a meaningful expression difference. Amino acid synthesis genes like glutamine amid transferase, asparagine synthase, aminotransferase and serin decarboxylase were of high importance in the N metabolism pathway. The results of this study provide useful data about the essential molecular processes in response to N stress and metabolism in spinach plants which could be utilized in the evaluation of cultivars, genes and mechanisms involved in breeding processes.
