بررسی اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز در برگ سیب زمینی

هدف: سیب زمینی (solanum tuberosum l.) متعلق به خانواده solanaceae است و از نظر میزان مصرف در تغذیه انسان، در جایگاه سوم بعد از گندم و برنج قرار دارد. چندین عامل زیستی و غیرزیستی رشد سیب زمینی را محدود کرده و باعث کاهش عملکرد بالقوه آن می شوند. در شرایط تنش خشکی و کم آبی، سطح بیان بسیاری از ژن‌ها تغییر یافته و تجمع پروتئین‌های مرتبط با تنش تحت تاثیر قرار می‌گیرد. کیتینازها، پروتئین‌هایی هستند که در شرایط طبیعی سطح بیان پایه را نشان می‌دهند، اما در شرایط بیماری و برخی تنش‌های غیرزنده، بیان آنها به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. وجود تنوع زیاد در کیتیناز‌های گیاهی و القای آن توسط طیف وسیعی از عوامل غیر زیستی، نشان‌دهنده نقش مهم آن‌ها در عملکرد‌های مربوط به دفاع و تنش می‌باشد. از آنجا که گیاه سیب زمینی از اهمیت اقتصادی بالایی جهان برخوردار است، و تنش خشکی، تولید جهانی کشاورزی را محدود می‌کند، در این پژوهش، اثر تنش خشکی بر میزان بیان کلاس های مختلف ژن کیتیناز مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، خانواده ژنی کیتیناز در گیاه سیب زمینی به روش بیوانفورماتیکی و محاسباتی شناسایی شد. سپس بر اساس نتایج حاصل از آنالیز داده‌های rna-seq مربوط به تنش خشکی، از هر کلاس ژن کیتیناز یک ژن انتخاب، و میزان بیان آن در شرایط کم آبی (50% ظرفیت زراعی) به روش real-time pcr مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز نتایج واکنش real time pcr با استفاده از روش لیواک و با استفاده از فرمول 2-δδct انجام شد.یافته ها: کلاس‌های مختلف ژن کیتیناز میزان بیان متفاوتی را در شرایط اعمال تنش خشکی نشان دادند. ژن کیتیناز متعلق به کلاس i دارای بیشترین میزان بیان و کیتیناز متعلق به کلاسv کمترین میزان بیان را داشتند.نتیجه گیری: با توجه به نقشی که پروتئین کیتیناز در تنش‌های غیر زیستی دارند، با تعیین میزان بیان هر کلاس ژنی، می‌توان از آنها برای اهداف انتقال ژن بهره گرفت. همچنین با شناسایی عناصر تنظیمی مرتبط با تنش خشکی و اثر آن بر میزان بیان ژن کیتیناز، می‌توان توالی مربوط به عناصر تنظیمی بطور مصنوعی سنتز شده و برای تقویت پروموتر ژن‌ها، در سیستم‌های مختلف بیانی استفاده کرد.

effect of drought stress on different classes of chitinase genes expression in potato (solanum tuberosum. l.) leaves

objectivepotato (solanum tuberosum. l.) belongs to the solanaceae family. it is the third important crop plant as human food source after wheat and rice. several biotic and abiotic stresses affect potato production and reduce its potential yield. in the drought stress and dehydration, the expression level of many genes changes and the accumulation of stress-related proteins is affected. chitinases are proteins that show a basic level of expression in normal conditions, but their expression increases dramatically in disease conditions and some abiotic stresses. the existence of great diversity in plant chitinases and its induction by a wide range of biotic and abiotic factors indicates their important role in the functions related to defense and stress. according to the economic importance and limiting effects of drought stress for plant growght in this research, the effect of drought stress on the expression level of different classes of chitinase gene was investigated. material and methodsin this research, the members of chitinase gene family was identified in potato genome by bioinformatics and computational methods. then, one gene was selected from each class of chitinase gene based on rna-seq data analysis in drought stress, and their expression level was evaluated following a water deficit treatment (50% field capacity) by real-time pcr analysis. the expression level of genes was measured using the livak and schmittgen method using the 2-δδct formula.resultsunder drought stress conditions, the majority of chitinase gene classes exhibited distinct expression patterns. notably, among the four classes of identified chitinase genes in potato, class i exhibited up-regulation, whereas class v displayed a down-regulated trend.conclusionin conclusion, our findings suggest a significant role for chitinases in potato’s response to drought stress. the outcomes of this study offer valuable insights for screening potato cultivars/genotypes for drought tolerance and provide a foundation for molecular genetic strategies aimed at engineering drought-resistant potatoes.