تجزیه فیلوژنی برخی ژن‎ های مسیر بیوسنتزی اسیدکلروژنیک در گیاه دارویی شیرتیغک وحشی (.Sonchus arvensis L)

سال انتشار: 1404
محل انتشار: پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی، دوره: 17، شماره: 2
کد COI اختصاصی: JR_JCB-17-2_006
زبان مقاله: فارسی
تعداد مشاهده: 40

نویسندگان

Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran

Department of Agricultural Biotechnology, Institute of Biotechnology, Urmia University, Urmia, Iran

چکیده

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: شیرتیغک وحشی (L.Sonchus arvensis ) گیاهی دارویی از خانواده کاسنیان است. خواص دارویی ارزشمند این گیاه به‎دلیل وجود اسیدهای فنلی مهم و با ارزشی مانند اسید‎کلروژنیک است. کاهش خطر ابتلا به بیماری‎های مختلف مانند بیماری‎های قلبی، دیابت و سرطان به‎دنبال مصرف اسید‎کلروژنیک در مطالعات بالینی و تحقیقی به اثبات رسیده است. بنابراین، تحقیقات بیشتری در زمینه پزشکی و داروسازی در این گیاه در آینده مد نظر محققین است. هم‎چنین، اطلاعات کمی درباره ژنتیک متابولیسم ثانویه در گیاهان دارویی وجود دارد، به‎طوری که ژن‎های بسیاری از مسیرهای بیوسنتز متابولیت‎های ثانویه شناسایی نشده اند و اطلاعات کمی درباره تنظیم و عملکرد انواع آن‎ها وجود دارد. بنابراین، شناسایی مسیرهای بیوسنتزی و اطلاع از نحوه تنظیم ژن‎های دخیل در این مسیرها و تجزیه فیلوژنی آن‎ها اهمیت ویژه‎ای دارد. از سویی، بررسی روابط فیلوژنتیکی ژن‎ها در گونه‎های مختلف گیاهی و تعیین روابط تکاملی بین آن‎ها می‎تواند در درک بهتر سیر تحول گونه‎ها کمک کند. هم‎چنین، اطلاع از توالی نوکلئوتیدی ژن‎ها و فراوانی نوکلئوتیدهای مختلف جهت برآورد زمان واگرایی گونه‎ها و احیا کردن روابط تکاملی میان گونه‎های مختلف ضروری است. هدف از تحقیق حاضر توالی‎یابی بخشی از ناحیه کد‎کننده ی برخی ژن‎های دخیل در مسیر بیوسنتزی اسیدکلروژنیک، مانند سینامات۴-هیدروکسیلاز (C۴H)، P-کوماریول-استر۳'-هیدروکسیلاز (C۳'H) و هیدروکسی سیناموئیل کوآ شیکمات/ کوینات هیدروکسی سیناموئیل ترانسفراز (HCT)، و بررسی روابط تکاملی و فیلوژنی آن‎ها در گیاه شیرتیغک وحشی است. مواد و روش‎ها: از آن‎جایی که توالی ژن‎های C۴H، HCT و C۳'H در گیاه S. arvensis شناسایی نشده بود، توالی‎های آن‎ها از طریق گیاهانی که به لحاظ تکاملی به S. arvensis نزدیک بودند، مانند سایر جنس‎های خانواده کاسنی (کنگر فرنگی: var. scolymus Cynara cardunculus) و کاسنی (Cichorium. intybus) بازیابی شد. ابتدا توالی این ژن‎ها در گیاهانی که از نظر فیلوژنتیکی به S. arvensis نزدیک بودند از GenBank جمع آوری شد. همردیفی با استفاده از نرم افزار Clustal omega انجام گرفت و مناطق حفاظت ‎شده شناسایی شدند. سپس آغازگر‎های اختصاصی براساس نواحی حفاظت‎شده با استفاده از نرم‎افزار‎های Fast PCR ۴.۰ و Gen Runner ۳.۰۵ طراحی شدند. در مرحله بعد، DNA از نمونه‎های برگی به‎روش CTAB استخراج شد و با استفاده از آغازگر‎های اختصاصی طراحی‎شده و واکنش زنجیره‎ای پلیمراز (PCR) قطعات ژن‎های مورد مطالعه در شیر تیغک وحشی تکثیر شدند. الکتروفورز محصولات حاصل با استفاده از ژل آگارز یک و نیم درصد با ولتاژ ۸۰ به‎مدت یک الی دو ساعت انجام شد و پس از رنگ‎آمیزی با اتیدیوم بروماید، عکس‎برداری با استفاده از دستگاه ژل‎داک (INFINITY، فرانسه) صورت‎ گرفت. با توجه به اختصاصی بودن محصولات حاصل از تکثیر، محصولات PCR مستقیما برای توالی‎یابی بخشی از نواحی کد‎کننده‎ی‎ ژن‎های C۴H، C۳'H و HCT به شرکت میکروسینس سوییس ارسال شدند. برای اطمینان، تمام محصولاتPCR در هر دو جهت رو به جلو و معکوس توالی‎یابی شدند و برای تایید صحت قطعات توالی یابی شده، هم‎ردیفی (BLAST) قطعات توالی یابی شده در برابر پایگاه های داده DNA،RNA و پروتئین انجام شد. سپس روابط فیلوژنی و هم‎چنین فراوانی جهش‎های نوکلئوتیدی در این ژن‎ها مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. برای بررسی روابط فیلوژنی (روش حداکثر درست‎نمایی) و تجزیه و تحلیل توالی‎های نوکلئوتیدی (شامل فراوانی و جایگزینی) از نرم‎افزارMEGA۵ و BLAST استفاده شد. برای بررسی همردیفی توالی‎های نوکلئوتیدی و پروتئینی از نرم‎افزار Clustal Omega استفاده شد. تجزیه و تحلیل آمینواسید‎ها (درصد و وزن امینواسید‎ها و پروتئین‎های استنباطی) با نرم‎افزار‎های Bio Edit و MEGA۵ و تست Neutrality با نرم‎افزار MEGA۵ انجام‎ گرفت. یافته‎ها: برای اولین‎بار در این تحقیق، بخشی از توالی ناحیه کد‎کنندهی ژن‎های C۴H، C۳'H و HCT در شیرتیغک وحشی شناسایی و در بانک ژن (GenBank) به ترتیب با شماره های دسترسی ON۰۱۴۵۹۷.۱، ON۰۱۴۵۹۵.۱ و ON۰۱۴۵۹۶.۱ ثبت شدند. نتایج مربوط به تجزیه و تحلیل توالی‎های نوکلئوتیدی نشان دادند که بیشترین فراوانی نوکلئوتیدی برای ژن‎های C۴H، C۳'H و HCT به‎ترتیب مربوط به آدنین (۲۸/۱)، گوانین (۲۸/۴) و تیمین (۲۸/۱) و کمترین فراوانی نوکلئوتیدی به‎ترتیب متعلق به باز‎های تیمین (۱۳/۲)، تیمین (۲۰/۱) و سیتوزین (۱۹/۷) بودند. نتایج تست Neutrality انتخاب جهت‎دار بر روی این ژن‎ها را در طول تکامل نشان دادند. جهش جایگزینی انتقالی بیشتر از جهش جایگزینی تقاطعی بود و آنالیز فیلوژنتیکی براساس توالی‎های ژنیC۴H، HCT وC۳'H رابطه فیلوژنتیکی نزدیکی بین S. arvensis و کاهو (Lactuca. sativa) را نشان داد. نتایج حاصل از بلاست توالی‎ها در سطح نوکلئوتیدی و پروتئینی، شباهت بالای توالی ژن‎های مورد مطالعه در شیرتیغک وحشی به توالی‎های ژن‎های متناظر در گیاه L. sattiva را نشان دادند. نتیجه‎گیری کلی: نتایج این پژوهش، روند انتخاب طبیعی در طی تکامل برای ژن‎های C۴H، C۳'H و HCT در گیاه شیرتیغک وحشی را مثبت ارزیابی کردند که نشان دهنده اثرات رانش ژنتیکی و یا اثرات متعادل کننده تکامل جمعیت در طول تاریخ است. نتایج BLAST قطعات ژنی توالی یابی شده‎ی مربوط به ژن‎های C۴H،HCT و C۳'Hدر S. arvensis در سطح نوکلئوتیدی و پروتئینی بیشترین درصد شباهت (کمترین فاصله ژنتیکی) را با گیاهانی مانند L. sativa و C. intybusنشان دادند که تاییدی بر صحت نتایج توالی‎یابی است. هم‎چنین، آنالیز فیلوژنتیکی براساس توالی‎یابی ژن‎های C۴H، C۳'H و HCT رابطه فیلوژنتیکی نزدیکی را بین S. arvensis و L. sativa نشان داد.

کلیدواژه ها

Blast, Nucleotide mutations, Phenolic acid, Phylogeny analysis, Sequencing, S. arvensis, تجزیه فیلوژنی, جهش‎ های نوکلئوتیدی, ژن سینامات۴-هیدروکسیلاز اسید, شیرتیغک وحشی, کلروژنیک اسید

اطلاعات بیشتر در مورد COI

COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.

کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.