بهمن بهرام نژاد

خشکی یکی از تنش‌های محیطی است که اثرات منفی فراوانی روی بهره‌وری و رشد گیاه دارد. ملاتونین در گیاهان به عنوان یک انتقال‌دهنده ایندولامینی عمل می‌کند و گزارش شده است که می‌تواند در برابر چندین عامل تنش‌زای زیستی و غیرزیستی مانند خشکی، شوری، دما، اشعه ماوراء بنفش و مواد شیمیایی سمی مفید باشد. باکتری‌های اندوفیت‌ میکروارگانیسم‌های هم‌زیست با گیاهان هستند که داخل بافت‌های مختلف از جمله ریشه، ساقه، برگ و حتی دانه‌ها یافت می‌شوند و قادر به تعامل با میزبان خود و تعدیل رشد و نمو گیاه هستند و به گیاهان در برابر تنش‌های غیرزیستی کمک می‌کنند. با توجه به مطالعات گسترده در زمینه تاثیر ملاتونین در کاهش اثرات تنش خشکی، در این مطالعه بیان ژن‌های ASMT، COMT، SNAT و TDC واقع در مسیر بیوسنتز ملاتونین با استفاده از دستگاهReal-time PCR و روش 2-Ct تحت تنش خشکی و تیمار با باکتری مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین بررسی بیوانفورماتیکی ژن‌های مورد نظر از لحاظ ساختاری و بیان ترانسکریپتوم مورد بررسی قرار گرفت. از باکتری ‌اندوفیت Bacillus safensis COBR7 برای تلقیح بذرهای ارقام ثمین (مقاوم به خشکی) و ILC3279 (حساس به خشکی) گیاه نخود Cicer arietinum استفاده شد و بیان ژن‌ها در دو سطح تلقیح شده و تلقیح نشده با باکتری و در سه سطح شاهد، خشکی متوسط و خشکی شدید مورد بررسی قرار گرفت. مقدار ملاتونین در هر دو رقم و در حالت‌های تلقیح و بدون تلقیح با باکتری در تنش شدید و شاهد توسط کروماتوگرافی گازی طیف‌سنجی جرمی (GC-MS) اندازه‌گیری شد. بیان ژن‌های‌ مورد نظر بررسی شد و نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Excel 2019 رسم شد. همه آزمایشها در 3 تکرار با استفاده از طرح کاملا تصادفی (فاکتوریل) انجام شد و در نهایت برای تجزیه و تحلیل‌های آماری از نرم‌افزار SAS استفاده گردید. نتایج نشان داد که بیان ژن‌های ASMT، COMT، TDC و SNAT تحت تنش خشکی افزایش یافت بطوری که بیشترین بیان در ژن‌های ASMT، COMT و TDC در تنش خشکی شدید مشاهده شد. هم‌چنین در بررسی بیان هر 3 ژن بیشترین مقدار بیان مربوط به تلقیح با باکتری در تنش شدید بود. نتایج نشان داد که تلقیح با باکتری باعث افزایش بیان این ژن‌ها نسبت به حالت بدون تلقیح شد. نتایج حاصل از بررسی اندازه‌گیری میزان ملاتونین نیز حاکی از افزایش مقدار آن تحت شرایط تنش بود و مقدار ‌آن‎‌ها در نمونه‌های تلقیح یافته با باکتری بیشتر از نمونه‌های بدون تلقیح بود. آنالیزهای RNA-seq نتایج متفاوتی را در میزان بیان ژن‌های مسیر بیوسنتز ملاتونین تحت تنش‌ها، مراحل رویشی مختلف و در رقم‌های متفاوت نخود نشان داد. نتایج حاصل از بررسی بیوانفورماتیکی ژن‎های بیوسنتزی ملاتونین نشان داد که این ژن‌ها روی همه کروموزوم‌های گیاه نخود به غیر از شماره ۸ پراکنش داشتند و 4 توالی از ژن‌های خانواده ژنی ASMT روی هیچ کروموزومی مکان‌یابی نشدند، تعداد نواحی اینترون در توالی‌های مورد بررسی مربوط به این خانواده بین ۱ تا ۳ عدد مشاهده شد. نتایج بررسی ساختار ژنی و ترکیب موتیف‌ها نشان‌دهنده حفظ‌شدگی بالا در ژن‌های این مسیر در چینش و پراکندگی موتیف‌ها بود. بررسی ناحیه تنظیمی مربوط به بالادست این ژن‌‌ها نشان داد که این نواحی دارای توالی تنظیمی واکنش به خشکی، پاسخ به نور، پاسخ به آبسزیک اسید، پاسخ به اکسین، پاسخ به جیبرلین و ساعت مولکولی بود.