Μετα-ανάλυση δεδομένων έκφρασης γονιδίων σχετιζόμενων με την αντοχή στην αλατότητα του Cicer arientinum L.

Abstract

Η αυξηµένη αλατότητα του εδάφους επάγει καταπόνηση ξηρασίας. Έρευνες έχουν δείξει ότι η καταπόνηση των φυτών από αλατότητα επάγει ιοντική και οσµωτική καταπόνηση. Συνεπώς, οι επιπτώσεις της καταπόνησης από αλατότητα αποτελούν ένα πολυδιάστατο σύνολο επιµέρους επιπτώσεων που οφείλονται στην ιοντική, οσµωτική καταπόνηση και εκείνη της ξηρασίας. Τα ψυχανθή είναι ιδιαίτερα σηµαντικά για τη βιώσιµη γεωργία καθώς συμβάλλουν µε την αζωτοδέσµευση στην βελτίωση της γονιµότητας των εδαφών και παρέχουν τρόφιµα πλούσια σε πρωτεΐνες υψηλής διατροφικής αξίας αποτελώντας το θεµέλιο για την αειφορική ανάπτυξη της κτηνοτροφικής παραγωγής. Η αλατότητα των εδαφών αποτελεί κύριο πρόβληµα της σύγχρονης γεωργίας περιορίζοντας την απόδοση και την έκταση της γεωργικής γης. Τα ψυχανθή, φυτά ευαίσθητα στην αλατότητα, αποτελούν σηµαντική καλλιέργεια των ξηρών και ηµιξηρικών περιοχών που χαρακτηρίζονται από αυξηµένη αλατότητα. Η αυξηµένη αλατότητα προκαλεί φυσιολογικές αντιδράσεις που συνοδεύονται από την παραγωγή και συσσώρευση ενεργών µορφών οξυγόνου(ROS) και τη µείωση των αµυντικών µηχανισµών των φυτών. Οι ROS ευθύνονται για βλάβες σε κυτταρικό επίπεδο, ενώ παράλληλα λειτουργούν και ως µόρια σήµανσης για επαγωγή µηχανισµών άµυνας. Εξελικτικά, τα φυτά έχουν αναπτύξει αντιοξειδωτικούς µηχανισµούς άµυνας για την αποµάκρυνση των ROS. Ωστόσο, οι σηµερινές µας γνώσεις για τη φύση των βλαβών που προξενεί η αυξηµένη συγκέντρωση NaCl στα ψυχανθή είναι περιορισµένες. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη της γονιδιακής έκφρασης στην αλατότητα του ρεβιθιού (Cicer arietinum L.), με την χρήση της διαδικασίας της μετα-ανάλυσης σε αποτελέσματα πειραμάτων, ώστε να μπορέσει να ερευνηθεί καλύτερα η συγκεκριμένη απόκριση. Μελετώντας ανεξάρτητες έρευνες για την ίδια γενική υπόθεση, αποκτώνται πιο αντιπροσωπευτικές και ακριβείς εκτιμήσεις της έκφρασης γονιδίων. Στην παρούσα μελέτη υπολογίστηκε ο αριθμός των στατιστικά σημαντικών γονιδίων. Από την μετα-ανάλυση προέκυψαν 31 οικογένειες γονιδίων που εμφανίζονται κατά την αντίδραση των φυτών στο στρες της αλατότητας, εκ των οποίων οι 3 οικογένειες εμφανίζουν στατιστικά σημαντική συσχέτιση, οι οποίες δεν γίνονταν εμφανείς από τις μεμονωμένες μελέτες. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο λειτουργικός ρόλος των περισσότερων οικογενειών των γονιδίων που μελετήθηκαν σχετίζονταν με μονοπάτια σηματοδότησης, ρυθμιστές πρωτεινών και την ιοντική ισορροπία. H παρουσία αυτών των οικογενειών γονιδίων αποτελεί ένδειξη για περαιτέρω έρευνα στην συμμετοχή τους στην ανθεκτικότητα των γονοτύπων στην αλατότητα.

Increased soil salinity induces salt stress. Researches have been proven that salt stress induced ionic and osmotic stress. Therefore, the effects of salinity are a multidimensional set of individual effects due to ionic, osmotic and drought stress. Legumes are particular important for sustainable agriculture as they contribute to nitrogen fixation in improving soil fertility and provide foods rich in high nutritional value of proteins, which are the foundation for the sustainable development of livestock products. On the other hand, agricultural land encounters soil salinity as a major factor limiting crop productivity and crop area. Legumes are salt-sensitive crops, important for the arid and semi-arid areas where increased salinity is the major constraint. Τhis environmental adversity distracts the plant-bacteria relationships impairing nodulation, N2-fixation, arresting plant growth resulting in yield decrease and nutritional value. Plant salt stress is accompanied by generation and accumulation of reactive oxygen species (ROS) that are thought to play primary roles in cellular damage, and as signalling molecules. Antioxidant mechanisms are the front line of defence in alleviating the deleterious effects of ROS and protecting plants’ cellular integrity. However, current knowledge of the nature of the damage caused by increases NaCl concentrations in legumes is limited. The aim of the present study is to identify the gene expression in the salinity of chickpea (Cicer arietinum L.), using the process of meta-analysis of experimental results, so that the specific response can be better investigated. By studying the independent results from each research on the same general hypothesis, more representative and accurate estimates of gene expression are obtained. In the present study, was calculated the number of the significant statistically genes. The meta-analysis revealed thirty-one genes families which involved in the response of plants to salt stress, three of these families shown a statistically significant correlation, which were not evident from the individual studies. It is important to note that the functional role most of the gene families was related to signaling pathways, protein regulators, and ionic balance. The presence of these gene families is an indication for further research into their involvement in the salinity resistance of genotypes.