شناسایی ژن‌های دخیل در استقرار رابطه انگلی در گل‌جالیز مصری بر پایه تجزیه و تحلیل داده‌های بیان ژن

گل جالیز گیاه انگلی است که باعث کاهش قابل توجهی در تولید محصولات زراعی می‌شود و کنترل آن نیز در شرایط مزرعه دشوار است. در این مطالعه تجزیه‌وتحلیل داده‌های rnaseq موجود در ncbi، همراه با تایید آزمایشگاهی بخشی از نتایج حاصل گزارش می‌شود. پس از ارزیابی کیفیت خوانش‌های خام آلومینا، خوانش‌های با کیفیت قابل قبول روی ترنسکرپتوم گل‌جالیز نقشه‌یابی شدند. پس از آنالیز بیان ژن با استفاده از نرم افزار deseq، 391 ژن دارای بیان متفاوت در مرحله آبنوشی بذر گل‌جالیز و مرحل اتصال گل‌جالیز به ریشه میزبان شناسایی شد. بیان اورتولوگ این ژن‌ها در خویشاوندان نزدیک گل جالیز، که غیر انگل یا نیمه انگل هستند، نیز بررسی شد. از بین 391 ژنی که بین مرحله آبنوشی و اتصال به میزبان در گل جالیز تفاوت بیان معنی داری داشتند، 87 ژن در خویشاوند انگل گل‌جالیز نیز بیان بالایی در زمان اتصال به میزبان داشتند، در حالی‌که این ژن‌ها در خویشاوند غیر انگل بیان نمی‌شدند. بر این اساس این 87 ژن به‌عنوان ژن‌های کاندید دخیل در استقرار رابطه انگلی با میزبان در نظر گرفته‌شدند. در ادامه الگوی بیان نُه ژن از این ژن‌های کاندید انتخابی در بافت رویشی، گل، و بافت محل اتصال گل‌جالیز به گوجه‌فرنگی بررسی شد. نتایج نشان داد که ژن کدکننده سرین‌کربوکسی‌پپتیداز الگوی بیان مورد انتظار برای ژن‌های دخیل در ایجاد رابطه انگلی را دارد به نحوی که تنها در بافت محل اتصال به میزبان بیان می‌شود. نتایج این مطالعه می‌تواند برای اهداف مهندسی ژنتیک گوجه‌فرنگی برای ایجاد مقاومت به گل جالیز از طریق خاموشی ژن در میزبان مورد استفاده قرار گیرد.

Identification of candidate genes involved in parasitic relationship in Orobanch aegyptiaca based on gene expression data

Broomrape (Orobanche aegyptica) is a notorious parasitic plant that cause significant production loss. Here we report analysis of publicly available RNAseq data for broomrape, coupled with experimental verification of part of the results. After quality control of raw illumine reads, qualified reads were mapped against Orobanch transcriptome. Differential gene expression analysis, performed by using DESeq package, identified 391 differentially expressed genes between seed imbibition and haustorium attachment stages. The expression of orthologs of these genes in close relatives of Orobanch, which are parasitic, hemi or nonparasitic, was investigated. From 391 identified genes, 87 genes showed high levels of expression in parasitic relatives and not in nonparasitic ones. Based on these analyses the 87 genes were considered as candidate genes involved in establishment of parasitic interaction between Orobanch and its host. The expression of nine of these genes were checked experimentally in flower tissues of Orobanch and in tissues sampled from the attachment site on the host root. The expression of Or2094, which a putative serinecarboxy peptidase, was detected only in the attachment site, supporting the role of this gene in establishment of the parasitic interaction. The results of this work will pave the way for future genetic engineering projects to use hostinduced gene silencing strategy to enhance resistance to Orobanch in host crop plants.