آنالیز شبکه ژنی و یافتن ژن‌های کلیدی پاسخ به سویه‌های باکتریایی مختلف ‏در گوجه‌فرنگی

گوجه‌فرنگی با نام علمی solanum lycopersicum گیاهی یک‌ساله، خودگشن و دیپلوئید متعلق به خانواده سیب‌زمینی (solanaceae) است. گونه‌های مختلف گوجه‌فرنگی بخش مهمی از رژیم غذایی مردم جهان را تشکیل می‌دهد. بیماری‌های باکتریایی یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده تولید گوجه‌فرنگی در سطح جهان هستند. در این پژوهش با استفاده از آنالیز داده‌های ترنسکریپتومی (rna-seq) و به دنبال آن آنالیز شبکه‌های ژنی، ژن‌های کلیدی پاسخ به بیماری‌های باکتریایی در گوجه فرنگی شناسایی و خصوصیات مختلف آنها بررسی شد. نتایج تجزیه و تحلیل تغییرات بیان ترنسکریپتوم گیاه گوجه فرنگی نشان داد که پاتوژن‌های باکتریایی دارای اثر متفاوتی بر ترنسکریپتوم این گیاه هستند. بررسی بیشتر تغییرات ترنسکریپتومی نشان داد که تعداد 913 مورد ژن با بیان متفاوت وجود دارد که بین تیمارهای باکتریایی مختلف مشترک هستند. آنالیز شبکه، پنج ژن کلیدی به نام‌های پروتئین بزرگ متصل‌شونده به نوکلئوتید گوانین، پروتئین کیناز فعال‌شده با میتوژن 5، پروتئین کیناز فعال‌شده با میتوژن 7، پروتئین شوک حرارتی 90 کیلودالتونی بتا و پروتئین برهم‌کنش‌کننده با hop را مشخص کرد. آنالیز پروموتر در ناحیه‌ی بالادست ژن‌های کلیدی نشان داد که همه آنها دارای عناصر تنظیمی پاسخ به تنش‌های زیستی (w-box، wre3 و wun-motif) در ناحیه پروموتری خود هستند و نقش‌ مهمی در پاسخ به تنش‌های زیستی ایفا می‌کنند. پس از بررسی‌های بیشتر روی ژن‌های کلیدی شناسایی‌شده در این پژوهش، می‌توان از آنها در برنامه‌های اصلاحی کلاسیک و یا در تولید گیاهان تراریخته مقاوم به بیماری بهره برد.

gene network analysis and finding key genes involved in response to different bacterial strains in tomato

tomato (solanum lycopersicum) is an annual, self-pollinated and diploid plant belonging to the potato family (solanaceae). different types of this plant form an important part of the world's diet. bacterial diseases are one of the most important factors limiting tomato production worldwide. in the present study, by using transcriptome (rna-seq) analysis followed by gene network analysis, the key genes involved in response to bacterial diseases were identified and their various characteristics were investigated. the results of the transcriptome analysis showed that bacterial pathogens have different effects on the transcriptome of tomato. further analysis revealed 913 common differentially expressed genes among different bacterial treatments. network analysis identified five key genes named large guanine nucleotide binding protein, mitogen-activated protein kinase 5, mitogen-activated protein kinase 7, heat shock protein 90 kda and hop-interacting protein. further analysis of identified key genes showed that all of them contain biotic stress related regulatory elements (w-box, wre3 and wun-motif) in their promoter region and have an important role in responding to biotic stresses. the key genes identified in this research can be used in classic breeding programs or in production of disease-resistant transgenic plants after a more detailed examination.