دانشگاه شهید باهنر کرمان (دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی) و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 2228-6705 18 2 2026 06 01 Evaluation of Defence-Related Gene Expression in the Susceptible Apple Cultivar 'Prima' Against European Canker Using a Transcriptomics Approach ارزیابی بیان ژن‌های مرتبط با پاسخ دفاعی در رقم حساس سیب "پریما" در مواجهه با بیماری شانکر اروپایی با رویکرد توالی‌یابی رونوشت‌ها 21 40 5370 10.22103/jab.2026.25863.1765 FA مرجان قاسم خانی گروه تنوع زیستی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران. Journal Article 1404 06 14 Objective European canker is one the most destructive diseases affecting apple trees in temperate growing regions and is caused by the fungal pathogen Neonectria ditissima. Due to the pathogen’s ability to persist year-round, effective disease control remains challenging. This study aimed to identify key genes and signaling pathways associated with susceptibility to N. ditissima. Elucidating the expression patterns and functional roles of these genes provides insight into the molecular mechanisms underlying disease development and may contribute to the development of more targeted and sustainable disease management strategies. Materials and methods The susceptible apple cultivar ‘Prima’ was inoculated by applying a fungal spore suspension to selected buds. Both inoculated and control samples (n = 18) were collected at 5, 15, and 30 days post-inoculation, with three biological replicates per time point, and used for total RNA extraction. RNA quality and quantity were evaluated prior to whole-transcriptome sequencing. Sequencing was performed in paired-end mode on the Illumina HiSeq 2000 platform. Raw read quality was assessed using FastQC, and high-quality reads were aligned to the apple reference genome using TopHat2. Differentially expressed genes (DEGs) were identified after normalization with DESeq2, and functional pathway enrichment analysis was conducted using the KEGG database. Results RNA-Seq analysis showed that the majority of transcriptional changes in the susceptible cultivar ‘Prima’ occurred at 15 and 30 days following inoculation with N. ditissima. A total of 6,996 differentially expressed genes (DEGs; FDR < 0.05) were identified, with more than 55% being up-regulated and approximately 45% down-regulated during the intermediate and late stages of infection. In contrast, no significant changes in gene expression were detected at 5 days post-inoculation. Notably, genes associated with cell wall biosynthesis and reinforcement, including CAD and LAC1, were down-regulated, while MLO6, a gene previously linked to enhanced disease susceptibility, showed strong up-regulation. Collectively, these expression patterns point to a disrupted coordination between structural and chemical defence responses in the susceptible cultivar, indicating an overall ineffective defence strategy against the pathogen. Conclusions The results suggest that in the susceptible apple cultivar, defence responses are mainly triggered at later stages of N. ditissima infection and are not sufficiently activated during the early phase of pathogen establishment. The gene expression patterns observed indicate a disruption in key defence-related pathways, along with altered regulation of genes associated with susceptibility. Taken together, genes that exhibited consistent and significant expression changes in this study represent potential candidates for molecular markers in apple breeding programmes, although their utility will require validation in independent populations and further functional characterization. هدف: بیماری شانکر اروپایی، یکی از مخرب‌ترین بیماری‌های درختان میوه در مناطق معتدل تولیدکننده سیب، توسط قارچ Neonectria ditissima ایجاد می‌شود. با توجه به بقای مستمر این پاتوژن در طول سال، کنترل بیماری با چالش‌های قابل توجهی همراه است. این پژوهش با هدف شناسایی ژن‌های کلیدی و مسیرهای سیگنالینگ دخیل در حساسیت به این عامل بیماری‌زا انجام شد. شناسایی این ژن‌ها و تحلیل عملکرد آن‌ها می‌تواند مسیرهای مولکولی دخیل در پیشرفت بیماری را روشن ساخته و به طراحی برنامه‌های کنترل هدفمند و پایدار منجر شود. مواد و روش ها: برای این مطالعه، یک رقم حساس سیب به نام"پریما" با سوسپانسیون قارچ بر روی جوانه های انتخاب شده تلقیح شد. نمونه‌های کنترل و تلقیح‌شده (18 نمونه) در زمان‌های ۵، ۱۵ و ۳۰ روز پس از تلقیح با سه تکرار بیولوژیکی در هر زمان جمع‌آوری گردیدند تا‌ RNA کل استخراج شود. پس از انجام کنترل کیفی و کمی RNA های استخراج‌شده، توالی‌یابی کل ژنوم به‌صورتpaired-end و دستگاه Hiseq2000 انجام شد. کیفیت داده‌های توالی‌یابی با استفاده از نرم‌افزار FastQC بررسی شد. سپس خوانش‌ها با نرم‌افزار TopHat2 روی ژنوم مرجع سیب نقشه‌ یابی شدند. نرمال‌سازی و تحلیل ژن‌های با بیان افتراقی با نرم‌افزار DESeq2 صورت گرفت و آنالیز غنی‌سازی مسیرهای مرتبط با DEGs از طریق نرم‌افزار KEGG انجام شد. یافته ها: نتایج نشان داد که بیشترین تغییرات بیان ژن در روزهای ۱۵ و ۳۰ پس از آلودگی با N. ditissima رخ داد و در مجموع ۶۹۹۶ ژن با بیان افتراقی ( 05/0< FDR) شناسایی شد؛ به‌طوری‌که بیش از ۵۵ درصد افزایش بیان و حدود ۴۵ درصد کاهش بیان در مراحل میانی و پیشرفته عفونت مشاهده گردید، در حالی که در روز ۵ هیچ ژن معناداری شناسایی نشد. کاهش بیان ژن‌های مرتبط با استحکام دیواره سلولی (CAD, LAC1) و افزایش بیان ژن حساسیت‌زا (MLO6) که نقش کلیدی داشتند، نشان‌دهنده ناهماهنگی مسیرهای دفاعی ساختاری و شیمیایی و پاسخ دفاعی ناکارآمد رقم حساس در برابر پاتوژن است. نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که در رقم حساس سیب، پاسخ‌های دفاعی در برابر N. ditissima عمدتاً در مراحل دیرتر آلودگی فعال می‌شوند و در مراحل اولیه ضعیف هستند. الگوی بیان ژن‌ها بیانگر تضعیف برخی مسیرهای دفاعی و تغییر بیان ژن‌های مرتبط با حساسیت گیاه است. بر این اساس، ژن‌هایی که تغییر بیان معنادار و پایدار نشان دادند می‌توانند به‌عنوان کاندیداهای بالقوه نشانگرهای مولکولی در برنامه‌های اصلاحی آینده مطرح شوند، مشروط بر آن‌که در جمعیت‌های مستقل و از طریق مطالعات عملکردی اعتبارسنجی شوند.

https://jab.uk.ac.ir/article_5370_b9c35a55dde6b102631bdd68a2385142.pdf