نقش پیرایش جایگزین (Alternative Splicing) در علف هرز سوروف (Echinochloa crus-galli) مقاوم به علف‌کش فلوپیراکسیفن-بنزیل در محصول برنج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

10.22034/ijws.2026.136354

چکیده

پدیده پیرایش جایگزین (AS) به‌عنوان یک مکانیسم کلیدی در ایجاد مقاومت در محل غیرهدف (NTSR) به علف‌کش فلورپیراکسیفن-بنزیل در علف هرز سوروف (Echinochloa crus-galli) مورد بررسی قرار گرفت. بااستفاده از تجزیه و تحلیل‌های پیشرفته رونویسی بر روی داده‌های RNA-Seq پردازش‌شده از طریق کتابخانه‌های CLC Genomics workbench (2023) و پایتون نسخه (3.12) در جمعیت‌های مقاوم و حساس، 24 ژن با الگوهای منحصر به‌فرد AS در جمعیت مقاوم شناسایی شدند که عدم وجود آن‌ها در جمعیت حساس، نقش محوری آن‌ها را در مقاومت نشان می‌دهد. نتایج نشان داد که فراوانی تمامی انواع رویدادهای مذکور به‌ویژه حفظ اینترون و استفاده از جایگاه‌های اتصال جایگزین (A3'SS وA5'SS) در جمعیت مقاوم به‌طور معنی­داری افزایش یافته است. آنالیزهای غنی‌سازی هم‌گرا (GO, KEGG, Reactome, InterPro) به‌طور قاطعانه نشان داد که سازوکارمقاومت، مبتنی بر افزایش سم‌زدایی متابولیسمی علف­کش ازطریق بازتنظیم مسیرهای متابولیسم اسیدهای آمینه حلقوی (تیروزین و فنیل‌آلانین) و بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه است. غنی‌سازی بسیار معنی­دار دامنه‌های پروتئینی آمینوترانسفرازهای وابسته به پیریدوکسال فسفات، نقش ایزوفرم‌های جایگزین آنزیم‌های الحاق­سازی در غیرفعال‌کردن علف­کش را تأیید کرد. همچنین، شبکه تنظیمی پیچیده بین ژن‌های تحت تأثیر پیرایش جایگزین وmiRNAها، وجود یک لایه تنظیم پس از رونویسی دقیق را آشکار ساخت. این مطالعه برای اولین بار نقش محوری پیرایش جایگزین را در مقاومت به علف‌کش‌های شبه‌اکسین نشان می‌دهد و زمینه را برای توسعه راهکارهای مدیریتی جدید فراهم می‌کند.

عنوان مقاله [English]

Investigation of Alternative Splicing in Florpyrauxifen-benzyl Herbicide-Resistant Barnyardgrass (Echinochloa crus-galli) in Rice Fields

چکیده [English]

Alternative splicing (AS) was investigated as a key mechanism in non-target-site resistance (NTSR) to the herbicide florpyrauxifen-benzyl in barnyardgrass (Echinochloa crus-galli [L.] Beauv.). Utilizing advanced transcriptomic analyses of RNA-Seq data processed through CLC Genomics Workbench (2023) and Python (version 3.12) in resistant and susceptible populations, 24 genes with unique AS patterns were identified in the resistant population. The absence of these AS events in the susceptible population highlights their pivotal role in resistance. Results demonstrated that the frequency of all AS event types, particularly intron retention and alternative splice site usage (A3'SS and A5'SS), was significantly increased in the resistant population. Convergent enrichment analyses (GO, KEGG, Reactome, InterPro) conclusively revealed that the resistance mechanism is based on enhanced metabolic herbicide detoxification through reprogramming of aromatic amino acid (tyrosine and phenylalanine) metabolism and secondary metabolite biosynthesis pathways. Highly significant enrichment of pyridoxal phosphate-dependent aminotransferase protein domains confirmed the role of alternative isoforms of conjugation enzymes in herbicide inactivation. Furthermore, a complex regulatory network between AS-affected genes and miRNAs uncovered a precise post-transcriptional regulatory layer. This study provides the first evidence for the pivotal role of alternative splicing in resistance to synthetic auxin herbicides and paves the way for developing novel management strategies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Amino acid metabolism
  • Gene ontology analysis
  • Secondary metabolite biosynthesis
  • Non-target site resistance (NTSR)