امروز جمعه 25 آبان 1397

شناسایی ژن‌های مسیر بیوسنتزی اسکلت ترپن در گیاه دارویی زنیان (Trachyspermum ammi L.) با استفاده از توالی یابی RNA

Identification of terpenoid backbone biosynthetic pathway genes in Ajowan (Trachyspermum ammi L.) by RNA-Seq

MGJ-17-B-00467

ژنتیک گیاهی

پژوهشی کامل

Fa

 

 

توالی یابی RNA می‌تواند شناسایی ژن‌های کلیدی مرتبط با ساخت متابولیت‌های ثانویه گیاهی را تسهیل و تسریع نماید. بذور گیاه دارویی زنیان دارای 2 تا 9 درصد اسانس هستند که اصلی ترین ترکیبات آن را مونوترپن‌های تیمول، گاماترپینن و پاراسیمن تشکیل می‌دهد. در این پژوهش مطالعه ترنسکریپتوم گیاه دارویی زنیان با استفاده از توالی یابی RNA با تکنیک پربازده Illumina اجام گرفت. تعداد 42260830 خوانش دارای کیفیت مناسب بعد از یکپارچه سازی de novo با برنامه Trinity، منتهی به تولید 68051 عدد تک‌ژن با میانگین طول 4/859 و N50 معادل 1257 جفت باز گردید. جهت شناسایی تک‌ژن‌های مرتبط با مسیر بیوسنتزی اسکلت ترپن، توالی تک‌ژن‌ها در پایگاه KAAS بارگذاری شد. بر اساس نتایج حاصل تعداد 30 ژن‌ موجود در مسیر بیوسنتزی اسکلت ترپن شناسایی شد که مشتمل بر تمامی ژن‌های دو مسیر بیوسنتزی اسکلت ترپن (MEP و MVA) از ابتدای مسیر تا تولید ایزوپنیل دی‌فسفات بود. آنزیم‌های درگیر در مسیر MEP که در این پژوهش شناسایی شدند شامل 1- دئوکسی-دی-زایلولوز 5-فسفات سنتاز (DXS)، 1-دئوکسی-دی-زایلولوز 5 فسفات رداکتوایزومراز (DXR)، 2-سی-متیل-دی-اریتریتول 4-فسفات سیتیدیلیل ترنسفراز (ispD)، 4-دی‌فسفوسیتیدیل-2-سی-متیل-دی-اریتریتول کیناز (ispE)، 2-سی-lتیل-دی-اریتریتول 2و4-سیکلودی‌فسفات سنتاز (ispF)، 4-هیدروکسی-3-متیل‌بوت-2-انیل دی‌فسفات سنتاز(gcpE) ، 4-هیدروکسی-3-متیل-بوت-2-انیل دی‌فسفات ردوکتاز(ispH) ، ایزوپنتیل-دی‌فسفات دلتا ایزومراز، ایزوپرن سنتاز (ispS)، و ژرانیل-دی‌فسفات سنتاز (GPS) و به همین ترتیب آنزیم‌های مسیر MEV شامل استیل-کوآنزیم‌آ استیل‌ترنسفراز، HMG-کوآنزیم‌آ سنتاز، HMG-کوآنزیم‌آ ردوکتاز (HMGCR)، موالونات کیناز، فسفوموالونات کیناز و موالونات دی‌فسفات دکربوکسیلاز بودند. شناسایی توالی ژن‌های مسیر بیوسنتزی اسکلت ترپن می‌تواند زمینه ساز پژوهش‌های آینده در جهت مطالعه بیشتر، بیش‌بیان و مهندسی متابولیت این ژن‌ها گردد.

RNA-seq can facilitate and accelerate the identification of key genes involved in the synthesis of the plant secondary metabolites. The fruits of the medicinal plant Ajowan (Trachyspermum ammi) contain 2-9 % essential oil which the monoterpenes thymol, γ-terpenine and para-cymene, are the major constituents. In the present study transcriptome analysis of Ajowan via RNA-seq by Illumina high-throughput technique was done. 42260830 high-quality clean reads were assembled into 68051 unigenes with the average length of 859.4 and N50 of 1257 bp. In order to identify unigenes involved in terpenoid backbone biosynthetic pathway, the sequences were uploaded on the KAAS database. On the basis of results, 30 genes in the pathway were identified including all the genes in two terpenoid backbone pathway (MEP and MVA) from the beginning of the pathway to IPP production. Enzymes involved in MEP pathway that were present in our dataset included 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase (DXS), 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase (DXR), 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate cytidylyltransferase(ispD), 4-diphosphocytidyl-2-C-methyl-D-erythritol kinase (ispE), 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate synthase (ispF), 4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate synthase (gcpE), 4-hydroxy-3-methylbut-2-en-1-yl diphosphate reductase (ispH), isopentenyl-diphosphate delta isomerase, isoprene synthase (ispS), and geranyl-diphosphate synthase (GPS). Likewise, MEV pathway genes included acetyl-CoA acetyltransferase, HMG-CoA synthase, HMG-CoA reductase (HMGCR), phosphomevalonate kinase and mevalonate diphosphate decarboxylase. Identification of genes involved in biosynthetic pathways of terpenoid backbone will aid in future studies of the genes characterization, over-expression and metabolite engineering.

نویسندگان مقاله
ناممحل خدمتپست الکترونیکی

محبوبه امیری پور
m amiripoor

نویسنده مسئول

سید احمد سادات نوری
sa sadatnoori

noori[AT]ut.ac.ir نویسنده مسئول

وحید شریعتی
v shariati

نویسنده مسئول

مهدی سلطانی هویزه
m soltani hoveyze

نویسنده مسئول

مقالات چاپ شده