شناسایی و بیان ژن پروتئین‌های شوک حرارتی در سن گندم

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1347-25IPPC
نویسندگان
1دانشجو ارشد دانشگاه تهران
2استاد گروه گیاه پزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران
3استاد گروه زراعت واصلاح نباتات - دانشکده کشاورزی - دانشگاه تهران
4عضو هیات علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان
چکیده
سن گندم با نام علمی، Eurygaster integriceps (Hemiptera: Scutelleridae) از مخرب‌ترین آفات گندم و جو می‌باشد که با تغذیه از برگ‌ها، ساقه‌ها و دانه‌ها تولید محصول را کاهش می‌دهد. یکی از مراحل مهم زندگی آفت که در یک نسل خود می‌گذراند، دوره دیاپوز است. دیاپوز نتیجه دمای پایین در پاییز و زمستان و همچنین کمبود غذا در مزارع گندم و جو است. آفت سن همچنین در تابستان دوره دیاپوز دارد. علیرغم اهمیت جهانی آن، منابع توالی ژنومی سن گندم کمیاب است. در این مطالعه برای اولین بار ژن‌های HSP70 و HSP60 توالی‌یابی شده و بیان آنها در کل بدن حشره در دو دوره فعال (بهار) و دیاپوز (تابستان، پاییز، زمستان) مطالعه شد. پروتئین‌های شوک حرارتی در کنار سیستم آنتی‌اکسیدانی به عنوان خط مقدم در پاسخ به استرس‌های محیطی و داخلی فعالیت می‌کنند. بدین منظور RNA از کل بدن حشره بالغ در هر دو جنس نر و ماده با استفاده از Tri-Reagent (sigma) جداسازی شد. cDNA تک‌رشته‌ای با استفاده از کیت AddScript cDNA Synthesis Kit (Addbio) طبق دستور سازنده مربوطه ساخته شد. cDNA تهیه‌شده به عنوان رشته الگو در واکنش زنجیره‌ای پلیمراز استفاده شد. آغازگرهای مناسبی برای تکثیر این ژن‌ها به وسیله نرم‌افزار Oligo7 و primer3 plus طراحی شد. به وسیله دستگاه ترموسایکلر، PCR صورت گرفت و محصول نهایی برای توالی‌یابی ارسال شد. از روش توالی‌یابی سنگر، توالی ژن‌های مورد نظر شناسایی شد. رابطه این ژن در این آفت با سایر حشرات در راسته Hemiptera بررسی شد. به این ترتیب، نتایج درخت فیلوژنتیکی نشان داد که Halyomorpha halys نزدیک‌ترین رابطه تکاملی مولکولی را با E. integriceps دارد. همچنین بیان این ژن‌ها به وسیله qPCR اندازه‌گیری شد. مطالعه بیان نشان داد که ژن HSP70 و HSP60 در دوره دیاپوز نسبت به دوره فعال بیان چشمگیری داشته‌اند که این امر بیانگر این است که این ژن‌ها بقای حشره را تحت شرایط استرس و دیاپوز تسهیل می‌کنند و احتمالاً HSPها به روش‌های مشابهی در طول استرس و دیاپوز عمل می‌کنند.
کلیدواژه ها
 
Title
Identification and expression of heat shock protein genes in Sunn pest
Authors
Fatemeh Abdollahi, alireza bandani, Houshang Alizadeh, Azam Amiri
Abstract
The sunn pest, Eurygaster integriceps Puton (Hemiptera: Scutelleridae), is one of the most destructive pests of wheat and reducing Crop production by feeding on leaves, stems, and grains. One of the significant life stages of this pest is diapause, a period affect by low temperatures in autumn and winter, as well as food scarcity in wheat and barley fields. The sunn pest also undergoes diapause during summer. Despite its global importance, genomic resources for sunn pest are limited. In this study, the genes HSP70 and HSP60 were sequenced and their expression in the whole body of adult insects during active (spring) and diapause (summer, autumn, winter) stages was investigated for the first time. Heat shock proteins, alongside antioxidant systems, act as frontline responders to environmental and internal stresses. To achieve this, RNA was extracted from the whole body of adult insects of both sexes using Tri-Reagent (Sigma). Single-strand cDNA was synthesized using the AddScript cDNA Synthesis Kit (Addbio) following the manufacturer's instructions, and the synthesized cDNA served as a template in polymerase chain reaction (PCR). Specific primers for amplifying these genes were designed using Oligo7 and primer3 plus software. PCR was performed using a thermal cycler, and the final PCR products were sent for sequencing. The target gene sequences were identified using Sanger sequencing. The evolutionary relationship of these genes within this pest species was examined in relation to other insects in the Hemiptera order using phylogenetic tree analysis. Accordingly, phylogenetic results indicated that Halyomorpha halys has the closest molecular evolutionary relationship to E. integriceps. Furthermore, the expression of these genes was quantified using qPCR. Gene expression analysis revealing significant upregulation of HSP70 and HSP60 genes during diapause compared to the active phase, suggesting that these genes facilitate insect survival under stress and diapause conditions, possibly operating through similar mechanisms throughout periods of stress and diapause.
Keywords
Sunn Pest, Diapause, heat shock proteins, gene expression, sequencing