شناسایی ژن‌های نامزد دخیل در تحمل به خشکی ارزن دم‌روباهی با استفاده از رویکرد متاآنالیز تلفیقی

تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید در بخش کشاورزی است. استفاده از گیاهان جایگزین متحمل به خشکی با کارآیی مصرف آب بالا از اهمیت به‌سزایی برخوردار است. ارزن دم‌روباهی (setaria italical.) یکی از غلات مهم غذایی و علوفه ای متحمل به خشکی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. در این مطالعه، qtlهای شناسایی شده در شرایط آبیاری معمول و تنش خشکی، از مقالات مختلف گردآوری و روی نقشه ژنتیکی تلفیقی کروموزوم‌های ارزن مکان‌یابی شدند. از مجموع هشت مطالعه مستقل، تعداد 386 qtl مرتبط با صفات ارتفاع گیاه، کارایی مصرف آب، زیست توده، طول ریشه و طول پانیکول در ارزن دم‌روباهی جمع‌آوری شد. در شرایط آبیاری عادی و تنش خشکی به ترتیب تعداد 287 و 96‌ ناحیه qtl جمع‌آوری شد و روی نقشه مرجع ژنتیکی قرار ‌گرفتند. متاآنالیز qtlها با استفاده از نرم‌افزار  biomercator در نسخه 4.2 صورت گرفت. در مجموع تعداد 32 ناحیه متا qtl (mqtl) روی نه کروموزوم ارزن دم‌روباهی شناسایی شد که به طور میانگین فاصله اطمینان نواحی mqtl به نسبت 3.4 برابر کم‌تر از فاصله اطمینان qtlهای اولیه در مجموع صفات مورد بررسی بود. به‌منظور بررسی الگوی بیان ژن​ها در نواحی mqtl، داده ​های ریزآرایه و rna-seq موجود در پایگاه داده​ها مورد آنالیز قرار گرفتند. از این بین تعداد 95 و 2172 ژن دارای بیان افتراقی در شرایط خشکی به ترتیب در چهار ناحیه mqtl با ci کمتر از یک میلیون جفت باز و در تمام مناطق mqtlها شناسایی‌شدند. در آنالیز هاب تعداد هشت ژن کلیدی شناسایی شد که جزو گروه عوامل تنظیمی و فاکتورهای رونویسی بودند. امید است نتایج این مطالعه بتواند در راستای گزینش مبتنی بر نشانگر (mas) و استفاده در برنامه‌های به‌نژادی ارزن دم‌روباهی با هدف معرفی ژنوتیپ‌های برتر متحمل به خشکی مورد استفاده قرار گیرد.

identification of the drought tolerance involved candidate genes in foxtail millet through an integrated meta-analysis approach

drought stress is one of the most important factors limiting production in the agricultural sector. the use of drought-tolerant alternative plants with high water use efficiency is of great importance. foxtail millet (setaria italica l.) is one of the important drought tolerant fodder and food grains in semi-arid regions. in this study, drought stress associated qtls were collected and located on the integrated genetic map of millet chromosomes. from a total of eight studies, 386 qtls associated with yield controlling traits including plant height, water use efficiency, plant biomass, root length and panicle length were collected in foxtail millet. under drought stress and normal irrigation conditions, 96 and 287 qtls were collected and projected on the reference consensus genetic map, respectively. the meta-analysis of qtls was conducted using biomercator software v4.2. a total of 32 meta-qtls (mqtls) were detected on 9 foxtail millet chromosomes with a confidence interval of 3.4 times lower than the average of the original qtls. in order to investigate the pattern of gene expression in the mqtl regions, available microarray and rna-seq data sets in the databases were analyzed. based on the achieved results, 95 and 2172 differentially expressed genes at drought conditions were identified in 4 mqtls with a ci of less than 1 mbp and in all mqtl regions, respectively. also, eight key genes were identified by the hub analysis which belong to transcription factors and regulatory elements. we hope that the results of this study would be useful for marker assisted selection (mas) and foxtail millet breeding programs with the aim of development of new high yielding drought-tolerant genotypes.