متاآنالیز داده‌های RNA-Seq و انتخاب ویژگی مبتنی بر همبستگی (Correlation-Based Feature Selection ) برای شناسایی ژن‌های کلیدی پاسخ به تنش‌های غیرزیستی در خیار (Cucumis sativus L.)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش اگرواکولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران.

چکیده

خیار (Cucumis sativus L.) یکی از محصولات مهم باغی است که تولید آن تحت تأثیر تنش‌های غیرزیستی مانند خشکی، شوری، غرقابی و دما کاهش می‌یابد. استفاده از تحلیل متا و انتخاب ویژگی مبتنی بر همبستگی (CFS) برای شناسایی ژن‌های کلیدی بسیار مهم است، زیرا این روش‌ها امکان ادغام مجموعه‌ داده‌های متنوع را فراهم می‌کنند و قابلیت اطمینان یافته‌ها جهت شناسایی ژن‌هایی که نقش مهمی در پاسخ به تنش‌ها دارند را افزایش می‌دهند. این مطالعه به تحلیل متای RNA-Seq از ۹۶ نمونه تحت تنش‌های غیرزیستی مختلف و شناسایی ژن‌های تغییر بیان یافته در پاسخ به این تنش‌ها پرداخته است. خوانش ها با HISAT2 نقشه‌‌‌‌‎یابی شدند. برای کمی‌سازی بیان از featureCounts و برای نرمال‌سازی از DESeq2 و برای شناسایی ژن‌های بیان‌شده متفاوت ازedgeR استفاده گردید. نتایج نشان داد که ۲۲۳۱ ژن تحت تأثیر تنش‌های غیرزیستی تغییر بیان معنی‌داری داشتند که از بین آن ها، ۱۲ ژن کلیدی از طریق انتخاب ویژگی مبتنی بر همبستگی شناسایی شدند. همچنین، نتایج اعتبارسنجی مدل BayesNet نشان‌دهنده دقت ۹۸.۹۶٪ در شناسایی ژن‌های تغییر یافته در بیان بود. تحلیل ترجیح کدونی نشان داد که الگوهای استفاده از کدون تحت تأثیر تنش‌های غیرزیستی قرار دارند، اما ارتباط خطی و غیر خطی معناداری بین تغییرات بیان و شاخص‌های ترجیح کدونی مشاهده نشد. به طور کلی، نتایج این مطالعه می‌تواند به بهبود راه‌کارهای مبتنی بر به‌نژادی از جمله شناسایی اهداف بالقوه برای توسعه نشانگرهای مولکولی و ویرایش ژن‌های هدف با استفاده از فناوری‌هایی مانند CRISPR-Cas9 برای افزایش مقاومت گیاهان به تنش‌های غیرزیستی کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Meta-Analysis of RNA-Seq Data and Correlation-Based Feature Selection (CFS) to Identify Key Responsive Genes in Cucumber (Cucumis sativus L.) to Abiotic Stresses

نویسندگان [English]

  • Zahra Zinati 1
  • Leyla Nazari 2
1 Department of Agroecology, College of Agriculture and Natural Resources of Darab, Shiraz University, Shiraz,, Iran
2 Crop and Horticultural Science Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran
چکیده [English]

Cucumber (Cucumis sativus L.) is an important horticultural crop that is significantly affected by abiotic stresses such as drought, salinity, waterlogging, and temperature fluctuations. The use of meta-analysis and Correlation-based Feature Selection (CFS) is crucial for identifying key genes, as these methods allow for the integration of diverse datasets and enhance the reliability of findings to pinpoint genes that play significant roles in stress responses. This study conducted an RNA-Seq meta-analysis using 96 stress-exposed samples to identify differentially expressed genes (DEGs) in response to abiotic stresses. The reads were mapped using HISAT2. FeatureCounts was used for quantifying expression, DESeq2 for normalization, and edgeR for identifying differentially expressed genes. The analysis revealed 2,231 DEGs, among which 12 key genes were identified through correlation-based feature selection (CFS). Additionally, validation using the BayesNet model demonstrated an accuracy of 98.96% in identifying DEGs. Codon usage analysis indicated that abiotic stresses influence codon preference patterns; however, no significant linear or nonlinear correlations were found between expression changes and codon usage indices. Overall, the results of this study can help improve breeding-based strategies, including identifying potential targets for developing molecular markers and editing target genes using technologies such as CRISPR-Cas9, to enhance plant resistance to abiotic stresses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Abiotic stress
  • BayesNet model
  • Codon usage
  • Feature selection
  • Validation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 05 آبان 1404
  • تاریخ دریافت: 20 اسفند 1403
  • تاریخ بازنگری: 13 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش: 05 آبان 1404