تفاوت بیان میکرو آرانایهای تولیدشده در Arabidopsis thaliana آلوده به Turnip mosaic virus
کد مقاله : 2031-23IPPC
نویسندگان
1کیلومتر ۵ جاده قدیم میانه زنجان-بلوار دانشگاه-دانشگاه زنجان
2زنجان. کیلومتر 5 جاده زنجان تبریز. دانشگاه زنجان دانشکده کشاورزی. گروه گیاهپزشکی
3عضو هیئت علمی /پژوهشکده فناوریهای نوین زیستی دانشگاه زنجان
چکیده
ویروس موزائیک شلغم (Turnip mosaic virus; TuMV) یکی از اعضای جنس Potyvirus در خانواده Potyviridae است که برای اولین بار از امریکا گزارش شد. این ویروس از لحاظ اقتصادی یکی از مهمترین ویروسهای بیمارگر گیاهی است که دارای پراکنش جهانی بوده و بیش از 300 گونه گیاهی را میتواند آلوده کند. میکرو آرانایهای گروهی از آرانایهای غیرکدکننده هستند که معمولاً 21-25 نوکلئوتید طول دارند و در گیاهان و جانوران نقشهای تنظیمی مهمی دارا میباشند. میکروآرانایها با هدف قرار دادن آرانایهای پیام-رسان مخصوص و تخریب آن باعث سرکوب ترجمه ژن مربوطه میشوند. همچنین این میکروآرانایها میتوانند در تعاملات پاتوژن-میزبان در آلودگیهای ویروسی نقش اساسی ایفا کنند. آلودگیهای ویروسی میتوانند تاثیر زیادی روی نمایه بیان میکرو آرانایهای سلول داشته باشند. گزارشهای زیادی از تاثیر مستقیم ویروسهای آرانایدار روی بیان میکرو آرانایهای سلول وجود دارد و گاهاً ویروس از این-ها برای افزایش توان تکثیر خود استفاده میکند. هدف این مطالعه بررسی تغییر بیان میکرو آرانایهای برگهای Arabidopsis thaliana در پاسخ به آلودگی با ویروس TuMV است. بدین منظور، توالیهای Small RNA نمونه برگهای گیاه آلوده به ویروس و سالم از بانک ژنی گرفته شد و میکرو آرانایهای آنها به صورت جداگانه استخراج شدند. پس از استخراج توالی های کل Small RNA نمونههای سالم و آلوده آنالیز دادهها با استفاده از نرم افزاهای مختلف جهت شناسایی میکروآرانای ها و مقایسه آنها انجام شد. نتایج آنالیز دادهها با استفاده از نرم افزارهای مختلف نشان دادند که بیان برخی از میکرو آرانایها مانند MIR165a/MIR165b در گیاه آلوده به ویروس نسبت به سالم کاهش یافته که کاهش بیان این میکروآرانای باعث حساسیت به آبسیزیک اسید در طول جوانهزنی بذر و تکامل نشاء بعد از جوانهزنی میشود. همچنین این میکروآرانای در بیان ژنهای سیگنال اکسین و توسعه آوندها نقش دارد. در مقابل بیان میکرو آرانایهای MIR168a/MIR168b, MIR398b/MIR398c و MIR163 در گیاه آلوده نسبت یه گیاه سالم به صورت معنیداری افزایش یافته است. ژنهای هدف MIR163 گروهی از مولکولهای کوچک متیلترانسفراز را کد میکنند که کاهش یا افزایش بیان آن باعث تغییر در رونوشتهای ژن هدف و الگوی متابولیتهای ثانویه میشود. حلقه تنظیمی بازخوردی MIR168 تنظیم کننده هموستاز Argonaute1 (AGO1) است که برای تنظیم بیان ژن، رشد گیاه، پاسخ به استرس و انتقال سیگنال در گیاهان بسیار مهم است. MIR398 به طور مستقیم با شبکه تنظیمی گیاه ارتباط دارد و پاسخ گیاه به استرس اکسیداتیو، کمبود آب، تنش شوری، استرس آبسیزیک اسید، ماوراء بنفش، کمبود مس و فسفات، سوکروز بالا و آلودگیهای باکتریایی را تنظیم می کند. تعیین ژنهای هدف این میکرو آرانای-ها در آرابیدوپسیس در حال انجام است.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Differential expression of miRNAs in Arabidopsis thaliana leaves in response to infection by Turnip mosaic virus (TuMV)
Authors
hosein hamidi banayem, Davoud Koolivand, abbas bahari
Abstract
Turnip Mosaic Virus (TuMV) belongs to Potyvirus group in the Potyviridae family that it was reported from USA firstly. TuMV is distributed worldwide and it is known one of the most economically important plant virus around the world that has a wide host range over 300 plant species. MicroRNAs (miRNAs) are a class of non-coding RNAs, endogenous RNAs of 21–25 nucleotides (nts) in length. They play an important regulatory role in animals and plants by targeting specific mRNAs for degradation or translation repression. These small non-coding RNAs can contribute to the repertoire of host-pathogen interactions during viral infection. Viral infection can exert a profound impact on the cellular miRNA expression profile, and several RNA viruses have been reported to interact directly with cellular miRNAs and/or to use these miRNAs to augment their replication potential. The purpose of this study was to compare the expression of miRNAs in a control and TuMV infected Arabidopsis thaliana. To aim this research, small RNAseq from Arabidopsis leaves non-infected and infected by TuMV retrieved from GeneBank and the annotated miRNAs which produced in control and virus infection was separated, then results were compared by different next generation sequencing softwares. The results showed that expression of MIR165a/MIR165b was decreased after infection by TuMV compared with not infected plant. Reduction in the expression of miR165 conferred hypersensitivity to ABA during seed germination and post-germination seedling development. In addition, these miRNAs has an important role in auxin signaling and vascular development. In return, the MIR168a/MIR168b, MIR398b/MIR398c, MIR163 were over expressed when the plants infected by TuMV. Target genes of miR163 encode a family of small molecule methyltransferases involved in secondary metabolite biosynthetic pathways. Expression of miR163 could change target transcript and secondary metabolite profiles. The miR168-mediated feedback regulatory loop regulates Argonaute1 (AGO1) homeostasis, which is crucial for gene expression modulation, plant development, stress response and, signal transduction in plant. The miRNA398 directly linked to the plant stress regulatory network and regulates plant responses to oxidative stress, water deficit, salt stress, abscisic acid stress, ultraviolet stress, copper and phosphate deficiency, high sucrose and bacterial infection. Identification of the target genes of these miRNAs in Arabidopsis thaliana is in processing.
Keywords
Small RNA, MicroRNA, Plant defense responses, Gene regulation, Viral infections