تجزیه‌و‌تحلیل پروتئوم پیازچه درگونه‌های Allium stipitatum و A. scabriscapum ایرانی برای شناسایی پروتئین‌های با بیان متفاوت

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان

2 نویسنده مسئول مکاتبات، استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان

3 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

4 استاد گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان

10.22092/ijrfpbgr.2021.355432.1389

چکیده

جنس Allium شامل بیش از 920 گونه در سراسر جهان است. ایران زیستگاه اصلی بسیاری از گونه­ های وحشی Allium می­باشد. در این مطالعه از بافت پیازچه دو گونه A. stipitatum و A. scabriscapum از دو زیرجنسMelanocrommyum  و Reticulatobulbosa با هدف ارزیابی و شناسایی الگوی بیانی پروتئین­های ذخیره­ای حاصل از روش SDS-PAGE استفاده شد. برای شناسایی لکه ­های پروتئینی و مشاهده تغییرات بیانی دو گونه از الکتروفورز ژل دوبعدی و طیف‌سنجی جرمیMALDI TOF/TOF MS استفاده گردید. آنالیز ژل ­های حاصل از الکتروفورز دوبعدی منجر به شناسایی 138 لکه پروتئینی شد. نتایج حاصل بیانگر شباهت اندک میان ژل­ها و الگوی بیانی متفاوت در بین نمونه ­ها بود که بر این اساس تعداد کمی لکه مشابه در هر دو ژل حاصل شد. نتایج نشان داد در پروفایل بیانی پروتئین­ های بافت پیازچه این نمونه­ها تفاوت­های معنی­ داری وجود داشت که با استفاده از آزمون T تعداد 9 لکه پروتئینی دارای بیشترین تغییرات معنی­دار در سطح احتمال 5% شناسایی شدند و از بین آنها 3 لکه متفاوت با استفاده از روش­ طیف‌سنجی جرمی برای شناسایی انتخاب شد. نتایج آزمایش طیف‌سنجی جرمی و تطبیق داده ­های حاصل با پایگاه­ داده­های  NCBI و Uniprot و ابزارهای بیوانفورماتیکی مشخص کرد که لکه­ های مورد آزمایش با پروتئین ­های Maturase k، Agmatine coumaroyltransferase-1 و یک پروتئین با عملکرد نامشخص بنام Hypothetical Protein مطابقت داشت. یافته­ های این مطالعه نشان داد با توجه به اینکه نمونه­ های متعلق به دو گونه A.stipitatum و A. scabriscapum از یک جنس هستند اما الگوی بیانی پروتئین­های ذخیره­ای آنها در بافت پیازچه بسیار متفاوت از یکدیگر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aebersold, R. and Mann, M., 2003. Mass spectrometry-based proteomics. Nature, 422:198-207.
Ahiabor, C., Gordon, A., Ayittey, K. and Agyare, R., 2016. In vitro assessment of antibacterial activity of crude extracts of onion (Allium cepa L.) and shallot (Allium aescalonicum L.) on isolates of Escherichia coli (ATCC 25922), Staphylococcus aureus (ATCC 25923), and Salmonella typhi (ATCC 19430). International Journal of Applied Research, 2:1029-1032.
Barboza, K., Beretta, V., Kozub, P.C., Salinas, C., Morgenfeld, M.M., Galmarini, C.R. and Cavagnaro, P.F., 2018. Microsatellite analysis and marker development in garlic: distribution in EST sequence, genetic diversity analysis, and marker transferability across Alliaceae. Molecular genetics and genomics, 293:1091-1106.
Barthet, M.M., Pierpont, C.L. and Tavernier, E.K., 2020. Unraveling the role of the enigmatic MatK maturase in chloroplast group IIA intron excision. Plant direct, 4:00208.
Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical biochemistry, 72:.248-254.
Burhenne, K., Kristensen, B.K. and Rasmussen, S.K., 2003. A new class of N-hydroxycinnamoyltransferases: purification, cloning, and expression of a barley agmatine coumaroyltransferase (EC 2.3. 1.64). Journal of Biological Chemistry, 278:13919-13927.
Chen, K., Renaut, J., Sergeant, K., Wei, H.U.I. and Arora, R., 2013. Proteomic changes associated with freeze‐thaw injury and post‐thaw recovery in onion (Allium cepa L.) scales. Plant, cell & environment, 36:892-905.
Cvjetko, P., Zovko, M. and Balen, B., 2014. Proteomika u istraživanjima toksičnosti teških metala u biljaka. Arhiv za higijenu rada i toksikologiju, 65:1-17.
Dufoo-Hurtado, M.D., Huerta-Ocampo, J.Á., Barrera-Pacheco, A., Barba de la Rosa, A.P. and Mercado-Silva, E.M., 2015. Low temperature conditioning of garlic (Allium sativum L.)“seed” cloves induces alterations in sprouts proteome. Frontiers in plant science, 6: 332.
El Rabey, H.A., Al-Malki, A.L., Abulnaja, K.O., Ebrahim, M.K., Kumosani, T. and Khan, J.A., 2014. Phylogeny of ten species of the genus Hordeum L. as revealed by AFLP markers and seed storage protein electrophoresis. Molecular biology reports, 41:365-372.
Emre, I., Turgut-Balik, D., Genc, H. and Sahin, A., 2010. Total seed storage protein patterns of some Lathyrus species growing in Turkey using SDS-PAGE. Pakistan Journal of Botany , 42(5):3157-3163.
FARSHADFAR, E. and Farshadfar, M., 2004. Evaluation of genetic diversity in chickpea lines using physiological and RAPD molecular markers. Pajouhesh-Va-Sazandegi jurnal, 13: 63-69 (In Persian).
Fu, J., Zhang, H., Guo, F., Ma, L., Wu, J., Yue, M., Zheng, X., Qiu, Z. and Li, L., 2019. Identification and characterization of abundant repetitive sequences in Allium cepa. Scientific reports, 9(1):1-7.
Ghafoor, A., Ahmad, Z., Qureshi, A.S. and Bashir, M., 2002. Genetic relationship in Vigna mungo (L.) Hepper and V. radiata (L.) R. Wilczek based on morphological traits and SDS-PAGE. Euphytica, 123(3): 367-378.
Görg A, Obermaier C, Boguth G, Harder A, Scheibe B, Wildgruber R, Weiss W. The current state of two‐dimensional electrophoresis with immobilized pH gradients. Electrophoresis:Wiley Analytical Science An International Journal, 21(6):1037-53.
Group, C.P.W., Hollingsworth, P.M., Forrest, L.L., Spouge, J.L., Hajibabaei, M., Ratnasingham, S., van der Bank, M., Chase, M.W., Cowan, R.S., Erickson, D.L. and Fazekas, A.J., 2009. A DNA barcode for land plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(31):12794 -12797.
Ipek, M., Ipek, A. and Simon, P.W., 2014. Testing the utility of matK and ITS DNA regions for discrimination of Allium species. Turkish journal of botany, 38(2):203-212.
Karasinski, J., Wrobel, K., Corrales Escobosa, A.R., Konopka, A., Bulska, E. and Wrobel, K., 2017. Allium cepa L. response to Sodium Selenite (Se (IV)) studied in plant roots by a LC-MS-based proteomic approach. Journal of agricultural and food chemistry, 65(19):3995-4004.
Krogh, A., Larsson, B., Von Heijne, G. and Sonnhammer, E.L., 2001. Predicting transmembrane protein topology with a hidden Markov model: application to complete genomes. Journal of molecular biology, 305(3):567-580.
Kumar, O.A. and Tata, S.S., 2010. SDS-PAGE seed storage protein profiles in chili peppers (Capsicum L.). Notulae Scientia Biologicae, 2(3):86-90.
Kyung, K.H., 2012. Antimicrobial properties of allium species. Current opinion in biotechnology, 23(2):142-147.
Ladizinsky, G. and Hymowitz, T., 1979. Seed protein electrophoresis in taxonomic and evolutionary studies. Theoretical and Applied Genetics, 54(4):145-151.
Laemmli, U.K., 1970. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. nature, 227:680-685.
Moradipour Jirandeh, S. Ghamari Zare,  A. Mousavi, A. and Mirjani, L., 2012. Study of morphological and seed storage proteins characteristics of Chelcheragh lily (Lilium ledebourii) populations in Iran. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research 20(1): 172-182 (In Persian).
Mujib, A., Ilah, A., Aslam, J., Fatima, S., Siddiqui, Z.H. and Maqsood, M., 2012. Catharanthus roseus alkaloids: application of biotechnology for improving yield. Plant growth regulation, 68(2):111-127.
Murakami, M., Shimada, K., Kawai, M. and Koga, H., 2005. InCeP: Intracellular Pathway Based on mKIAA Protein–Protein Interactions. DNA Research, 12(5):379-387.
Nimrod, G., Schushan, M., Steinberg, D.M. and Ben-Tal, N., 2008. Detection of functionally important regions in “hypothetical proteins” of known structure. Structure, 16(12):1755-1763.
Noormand Moaied, F., Bihamta, M.R., Tabaei Aghdaei, S.R. and Naghavi, M.R., 2021. Study of phylogenetic relationships of different species of Satureja spp. based on nuclear ITS region and chloroplast matK gene. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research 28(2): 173-190 (In persian).
O'Farrell, P.H., 1975. High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins. Journal of biological chemistry, 250(10): 4007-4021.
Qin, R., Ning, C., Björn, L.O. and Li, S., 2016. Proteomic analysis of Allium cepa var. agrogarum L. roots under copper stress. Plant and soil, 401:197-212.
Rabbani, M.A., Qureshi, A.A., Afzal, M., Anwar, R. and Komatsu, S., 2001. Characterization of mustard (Brassica juncea L.) Czern. & coss.] germplasm by SDS-PAGE of total seed proteins. Pakistan Journal of Botany, 33(2):173-179.
Raj, L.J.M., Britto, S.J., Prabhu, S. and Senthilkumar, S.R., 2011. Phylogenetic relationships of Crotalaria species based on seed protein polymorphism revealed by SDS-PAGE. Plant Science, 2:119-128.
Samah, S., Ventura-Zapata, E. and Valadez-Moctezuma, E., 2015. Fractionation and electrophoretic patterns of seed protein of Opuntia genus. A preliminary survey as a tool for accession differentiation and taxonomy. Biochemical Systematics and Ecology, 58:187-194.
Seregin, A.P., Anačkov, G. and Friesen, N., 2015. Molecular and morphological revision of the Allium saxatile group (Amaryllidaceae): geographical isolation as the driving force of underestimated speciation. Botanical Journal of the Linnean Society, 178(1):67-101.
Sfaxi, I.H., Ezzine, A., Coquet, L., Cosette, P., Jouenne, T. and Marzouki, M.N., 2012. Combined proteomic and molecular approaches for cloning and characterization of copper–zinc superoxide dismutase (Cu, Zn-SOD2) from garlic (Allium sativum). Molecular biotechnology, 52(1):49-58.
Tardieu, A., De Man, W. and This, H., 2010. Using one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) quantitative proton (1 H) nuclear magnetic resonance spectroscopy (q NMR) for the identification and quantification of taste compounds in raw onion (Allium cepa L.) bulbs and in aqueous solutions where onion tissues are soaked. Analytical and bioanalytical chemistry, 398(7):3139-3153.
Uhlen, M., Oksvold, P., Fagerberg, L., Lundberg, E., Jonasson, K., Forsberg, M., Zwahlen, M., Kampf, C., Wester, K., Hober, S. and Wernerus, H., 2010. Towards a knowledge-based human protein atlas. Nature biotechnology, 28(12):1248-1250.
Yousefzadeh, H. Hosseinzadeh Colagar, A. Tabari, M. Sattarian, A and Assadi, M. 2012. Utility of  the ITS region sequence and structure for molecular identification of the Tilia species from Hyrcanian forest, Plant Systematics and Evolution, 298: 947-961.
Zolfaghari, B. Barile, E. Capasso, R. Izzo, AA. Sajjadi, SE. Lanzotti, V. 2006. The Sapogenin Atroviolacegenin and Its Diglycoside Atroviolaceoside from Allium a troviolaceum. Journal of natural products 69 (2):191-195.