دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 12 1 2020 04 20 Role of AT2G37050 gene in response to cadmium ion in Arabidopsis thaliana نقش ژن AT2G37050 در پاسخ به یون کادمیوم درگیاه آرابیدوپسیس تالیانا 1 22 2585 10.22103/jab.2020.14672.1166 FA امید جزایری استادیارگروه زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران طاهره السادات آقاجان زاده گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران پرویز حیدری گروه بیوتکنولوژی کشاورزی- دانشکده کشاورزی- دانشگاه صنعتی شاهرود تئو الزنگا گروه فیزیولوژی گیاهی، دانشکده علوم طبیعی و مهندسی، دانشگاه گرونینگن، گرونینگن، هلند Journal Article 2019 11 16 <strong>Objective</strong> <br />Cadmium is a highly toxic and widespread soil pollutant threatening human and animal. Plants effectively help to eliminate environmental pollution by up taking of heavy metals and tolerate cadmium stress through a variety of mechanisms, but biochemical pathways and genes involved in the response of plants to cadmium stress have not been fully and comprehensively identified. <br />  <br /><strong>Materials and methods</strong> <br />Following proteomic studies on the <em>Arabidopsis thaliana</em> mutant in which <em>AT2G37050</em> (receptor like kinase gene) was knocked-out, it was identified that 150 proteins that were present in the wild (control) plant have been disappeared in the mutant plant. In current study, biological function of <em>AT2G37050 </em>gene/GO terms has been investigated by GeneMANIA and agriGO algorithms. GO term is a controlled vocabulary system describing biological entities in three aspects (biological process, molecular function, and cellular component) in different organisms. <br /><strong> </strong> <br /><strong>Results</strong> <br />Bioinformatics studies resulted from the GeneMANIA algorithm showed that the <em>AT2G37050</em> gene is involved in the biological process of response to cadmium ion. The agriGO algorithm was then used to study GO terms at three levels of biological process, molecular function and cellular component, and role of the <em>AT2G37050</em> gene and biological process of response to cadmium ion was reconfirmed. In addition, significant GO terms (FDR <0.05) such as "extracellular region", "plasmodesmata", "vacuole membrane" and "chloroplast" are associated with the mechanisms involved in plant tolerance to cadmium stress. This is another supporting evidence, which shows association of <em>AT2G37050</em> gene and "response to cadmium ion". <br />  <br /><strong>Conclusions</strong> <br />In addition to suggesting a new effective gene in response to cadmium stress, the result of current study can be considered in order to construction of transgenic plants, which are able to purify soil from cadmium contamination. <strong>چکیده</strong><br /> <strong>هدف: </strong>کادمیوم یکی از عناصر سنگین موجود در خاک است که در صورت افزایش غلظت در خاک به‌عنوان یکی از آلاینده‌های زیست محیطی منجر به تهدید سلامت انسان و حیوانات نیز می‌گردد. در حالی­که گیاهان با افزایش جذب عناصر سنگین کمک مؤثری در رفع آلودگی‌های محیطی به‌ عمل آورده و از طرفی دیگر به کمک سازوکارهای متنوعی با تنش کادمیوم مقابله مینمایند، اما تاکنون مسیرهای بیوشیمیایی و ژن‌هایی که در پاسخ گیاهان به کادمیوم دخیل می‌باشند، به‌طور کامل شناسائی نشده‌اند.­<br /> <strong>مواد و روش­ها: </strong>به‌دنبال مطالعات پروتئومیک انجام شده بر روی گیاه آرابیدوپسیس تالیانای جهش‌یافته که ژن شبه رسپتور کینازی <em>AT2G37050</em> آن از کار افتاده، مشخص گردید 150 پروتئین که در گیاه وحشی (شاهد) حضور داشته‌اند، در گیاه جهش‌یافته ناپدید شدند. در این تحقیق از الگوریتم‌های GeneMANIA و agriGO جهت مطالعه GO term  استفاده شد که یک سیستم کنترل شده از واژگان زیستی است و ماهیت واژگان زیستی در سه حوزه 1- فرآیند زیستی 2- عملکرد مولکولی 3- بخش بندی سلولی توسط افراد متخصص تعریف می‌شود.<br /> <strong>نتایج: </strong>مطالعات بیوانفورماتیک به‌دست آمده با استفاده از الگوریتم GeneMANIA نشان داد که ژن <em>AT2G37050</em><em> </em>در فرآیند زیستی پاسخ گیاه به یون کادمیوم نقش دارد. در مرحله بعد الگوریتم agriGO به‌منظور مطالعه GO terms مورد استفاده قرار گرفت و در نتیجه نقش ژن <em>AT2G37050</em><em> </em>در فر‌آیند زیستی پاسخ به یون کادمیوم مجدداً مورد تایید قرار گرفت. علاوه بر این، وجود GO term های معنادار (FDR<0.05) از جمله مکان خارج سلولی، پلاسمودسماتا، غشاء واکوئل و کلروپلاست که در ارتباط با سازوکارهای دخیل در تحمل گیاه به تنش کادمیوم می‌باشند، دلیل تقویت کننده دیگری در خصوص ارتباط این ژن در پاسخ به یون کادمیوم می‌باشد.<br /> <strong>نتیجه گیری: </strong>نتایج این تحقیق علاوه بر پیشنهاد ژن جدید مؤثر در پاسخ به تنش کادمیوم می‌تواند در ساخت گیاهان تراریخته تصفیه کننده خاک از آلودگی کادمیوم مورد توجه قرار گیرد. https://jab.uk.ac.ir/article_2585_36e729ec173b94133d8fa552e4029f8b.pdf