آنالیز غنی‌سازی مجموعة ژنی در غده‌های سیب‌زمینی (solanum tuberosum l.) در جریان مراحل نموی

سیب‌زمینی، چهارمین گیاه ارزشمند در تغذیه بشر است. غده سیب‌زمینی علاوه ‌بر کربوهیدرات‌ها، دارای ویتامین‌ها و ریزمغذی‌های مهمی برای تامین سلامت بشر است. طی مراحل نموی غده سیب‌زمینی، تغییرات متعدد مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی رخ می‌دهند. مطالعه این اتفاق‌ها از منظر مولکولی، برای به‌نژادی ارزش غذایی و بهبود عملکرد سیب‌زمینی بسیار مهم است. روش‌های توالی‌یابی نوین، داده‌های ژنتیکی فراوان و سودمندی برای به‌نژادی مولکولی محصولات زراعی تولید میکنند. در این مطالعه، از غده در حال نمو سیب‌زمینی در دو دوره نموی نمونه‌برداری صورت گرفت. توالی‌یابی cdna و ساخت rna پس از استخراج با دو تکرار برای هر illumina انجام شد. آنالیزهای بیوانفورماتیکی، هستی‌شناسی ژن و غنی‌سازی گروه‌های ژنی صورت گرفت. در نهایت، از 1829 ژن افتراقی، 1186 ژن توسط پایگاه‌های معتبر شناسایی شدند. نتایج مقایسه‌های هستی‌شناسی ژن نشان داد که به ترتیب 393، 483 و 669 ژن در فرایندهای بیولوژیکی، اجزای سلولی و کارکردهای مولکولی نقش داشتند. بیشترین تعداد ژن در مسیرهای بیوسنتز فنیل پروپانوئیدها، بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه و مسیرهای متابولیکی حضور داشتند. ژن‌های کدکننده‌ی پراکسیدازها و ناقلین غشایی مهم‌ترین ژن‌ها در ابتدای دوره نموی تا شروع غده‌دهی بودند. نمو غده در سیب‌زمینی مسیرهای متابولیکی بسیاری را فعال می‌سازد، که نه تنها موجب رشد و نمو می‌گردند، بلکه باعث فعال شدن مسیرهای مقابله با تنش‌ها و همچنین مسیرهای ساخت مواد مورد نیاز می‌گردند. در مجموع تعداد ده ژن کلیدی برای بیوسنتز نشاسته در جریان نمو، شناسایی شدند که بیشتر آن‌ها افزایش بیان معنی‌داری نشان دادند، این موضوع نشان می‌دهد که فرایند بیوسنتز نشاسته از شروع نمو استولون تا بلوغ غده پیوسته ادامه دارد.

Gene set enrichment analysis in potato tubers (Solanum tuberosum L.) during developmental stages

Potato is the fourth most valuable plant for human nutrition. In addition to carbohydrates, potato tuber contains important vitamins and micronutrients for human health. During developmental stages of Potato; morphological, physiological and molecular changes occur. From the genetic point of view, studying these events is crucial for breeding potatoes with nutritional values and a higher yield. The nextgeneration sequencing methods generate abundant and useful genetic data for molecular breeding of crop plants. In this study, two different potato tuber developmental stages (S1 and S2) were chosen and sampled. Following RNA extraction and cDNA synthesis, Illumina RNA sequencing was performed in two replications for each stage. Bioinformatics analysis, gene ontology, and gene set enrichment analysis were performed. Finally, out of 1829 differential expression genes, 1186 genes were identified and valided by bioinformatics resources. The result of gene ontology comparison showed that 393, 483 and 669 genes were involved in biological processes, cellular components, and molecular functions, respectively. Most genes were present in the phenylpropanoid biosynthesis, biosynthesis of secondary metabolites and metabolic pathways. Peroxidase and membrane transporters coding genes were the most important genes at the beginning of tuber onset to tuberization. These results suggested that development in potato tuber activates metabolic pathways, which not only promotes growth and development but also activates the pathways involved in stress responses and synthesis of different compounds. Ten key genes were identified involved in starch biosynthesis, most of which showed a significant upregulation, suggesting that the starch biosynthesis pathway starts from the onset of stolon development to tuber maturation.