بررسی ترانسکریپتوم زیره سیاه ایرانی (Bunium persicum Boiss) در مرحله دانه‌بندی و شناسایی ریزماهواره‌های (SSR) ژنومی در این گیاه

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

2 نویسنده مسئول مکاتبات، استاد گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

3 استاد، گروه زیست شناسی، دانشگاه شهید باهنر، کرمان

4 استاد، گروه تحقیقات ژنومیک، دانشکده علوم، سلامت و مهندسی، دانشگاه لاتروب، ملبورن، استرالیا

5 دانشیار، دانشگاه علوم حیاتی استونی، دانشگاه علوم زیستی استونی، تارتو

چکیده

     زیره سیاه ایرانی از مهمترین گیاهان بومی ایران است. دانه این گیاه در رژیم غدایی روزمره ایرانی‌ها مصرف می‌شود و همچنین دارای خواص دارویی و ترکیبات معطر است. متاسفانه اطلاعات کمی در مورد ژنوم و نشانگرهای مولکولی این گیاه وجود دارد. در این پژوهش، ترنسکریپتوم زیره‌ سیاه ایرانی در مرحله دانه‌بندی توالی‌یابی شد و بعد از استخراج ریزماهواره‌های (SSR Markers) مرتبط با این مرحله رشدی به تفسیر آن‌ها پرداخته شد. گل‌آذین و ساقه این گیاه‌ بعد از استخراج RNA، توالی‌یابی شدند. توالی‌یابی با عمق 6 گیگ و طول قطعات 150 جفت باز و بصورت جفت-انتها انجام شد. داده‌های حاصل از توالی‌یابی توسط نرم‌افزارهای مختلف آنالیز شدند. بازچینش رونوشت زیره سیاه ایرانی توسط نرم افزار Trinity انجام شد. استخراج نشانگرهای ریزماهواره توسط نرم‌افزار MISA انجام شد. در نهایت تفسیر عملکردی توالی‌های دربرگیرنده ریزماهواره‌ توسط پایگاه داده WEGO انجام شد. میزان GC نمونه‌های مختلف 47 تا 50 درصد بود. تعداد 8389 نشانگر ریزماهواره از 45146 ژن‌منفرد حاصل شد. حداقل 11 درصد ژن‌های منفرد حاوی ریزماهواره بودند. نوکلئوتیدهای A/T و AG/CT بیشترین درصد نشانگرهای ریزماهواره را در برداشتند. در میان تکرارهای سه نوکلئوتیدی، ATC/ATG و AAG/CTT بیشترین فراوانی ریزماهواره‌ها را به خود اختصاص داد. نتایج تفسیر عملکردی نشان داد که ژن‌های منفرد حاوی نشانگرهای ریزماهواره طیف وسیعی از فعالیت‌های بیولوژیکی گیاه زیره سیاه ایرانی را پوشش می‌دهند و ژن‌های درگیر در تکامل و رشد دانه، حد بالایی از بیان را دارند. این تحقیق برای اولین بار به بررسی نشانگرهای ریزماهواره گیاه زیره سیاه ایرانی پرداخته است. نتایج این تحقیق می‌تواند در پیداکردن نشانگرهای مختلف برای برنامه‌های اصلاحی و توسعه ارقام با اهداف مختلف مفید باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Bharti, R., Kumar, S., and Parekh, MJ., 2018. Development of genomic simple sequence repeat (gSSR) markers in cumin and their application in diversity analyses and cross-transferability. Industrial Crops and Products, 111: 158-164.
  • Emamipoor, Y. and Maziah, M. 2014. An efficient method in breaking of dormancy from Bunium persicum (Boiss) Fedtsch seeds: a valuable herb of Middle East and Central Asia. Asian Pac J Trop Biomed; 4(8): 642-649.
  • Fungtammasan, A., Guruprasad, A., Suzanne, E., Marcia, S., Chen, S., Robert, H., Paul, M,. Kristin, E., and Kateryna, D., 2015. Accurate typing of short tandem repeats from genome-wide sequencing data and its applications. Genome Research 25: 736-749.
  • Grubisha, L., Bailey A., Nicholas, J., Steven, L and Matthew, R., 2014. Characterization of microsatellite markers for pinedrops, Pterospora andromedea (Ericaceae), from Illumina MiSeq sequencing. Applications in Plant Sciences 2:
  • Hui, L., Defang, L., Anguo, Ch, Huijuan, T., Jianjun, L. and Siqi, Huang., 2016. Characterization of the Kenaf (Hibiscus cannabinus) Global Transcriptome Using Illumina Paired-End Sequencing and Development of EST-SSR Markers. Polos One.11: 230-247.
  • Hosseini, S., Ismaili, A., Nazarian Firouz-Abadi, F., Fallahi, H. and Rezaeinejad, A., 2018. Development of est-ssr microsattelite markers related to drought tolerance in lentile (Lens culinaris). Crop Biotechnology. 8:43-57 (In Persian).
  • Soltani Howyzeh, M., Seyed Ahmad, S., Vahid, S. and Mahboubeh, A., 2018. Comparative transcriptome analysis to identify putative genes involved in thymol biosynthesis pathway in medicinal plant Trachyspermum ammi Scientific reports 8: 1-19.
  • Jafari, H. and Saadatfar, S., 2020. Genetic relationship and phytochemical assessment among populations of Bunium persicum (Boiss.) B. Fedtsch. in the natural habitats of Yazd and Kerman. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 36: 306-316 ( In Persian).
  • Jie, Ch., Runqing, Y., Lijun, L., Bo, W. and Dingxiang, P., 2016. Large‑scale developing of simple sequence repeat markers and probing its correlation with ramie (Boehmeria nivea L.) fiber quality. Molecular Genetics and Genomics. 291:753–761.
  • Kumpatla, S. and Mukhopadhyay S., 2005. Mining and survey of simple sequence repeats in expressed sequence tags of dicotyledonous species. Genome 48: 985-998.
  • Li, Y., Abraham, B., Tzion, F., Avigdor, B. and Eviatar, N., 2002. Microsatellites: genomic distribution, putative functions and mutational mechanisms: a review. Molecular ecology 11: 2453-2465.
  • Mittal, R., Chahota, S. and Katna, G., 2006. Genetic variability and component analysis in kalazira (Bunium persicum) in dry temperate areas of North-western Himalayas. Crop Improvement-India- 33,
  • Pezhmanmehr, M., Hasani, M,. Jahansouz, F., Najafi, A., Sefidkon, F. and Pirseyedi, M., 2009. Assessment of genetic diversity in some Iranian populations of Bunium persicum using RAPD and AFLP markers.  Iranian Journal of Biotechnology 7: 93-100.
  • Sadeghi, D., Mortazavian, M. and Bakhtiyarizadeh, M., 2018. Transcriptome analysis of cumin (Cuminum cyminum) using RNA-Seq. Agricultural Biotechnology Journal 9: 101-116.
  • Senthilvel, S., Jayashree, B., Mahalakshmi, V., Sathish, P. and Hash, C., 2008. Development and mapping of simple sequence repeat markers for pearl millet from data mining of expressed sequence tags. BMC Plant Biology 8: 1-9.
  • Sheidai, M., Ahmadian, P. and Poorseyedy, S., 1996. Cytological studies in Iran zira from three genus: Bunium, Carum and Cuminum. Cytologia 61: 19-25.
  • Singh, S. and Kumar, V., 2021. Biology, genetic improvement and agronomy of Bunium persicum (Boiss.) Fedtsch. A comprehensive review. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants,
  • Sofi, P., Zeerak, A. and Singh, P., 2009. Kala zeera (Bunium persicum): a Kashmirian high value crop. Turkish Journal of Biology 33: 249-258.
  • Sohrabi, S., Ismaili, A., Nazarian Firouz-Abadi, F. and Fallahi, H., 2018. Discovery of EST-SSRs Markers in Lentil (Lens culinaris) under cold stress. Crop Biotechnology. 8:1-14 (In Persian).
  • Varshney, R., Thomas, T., Nils, S., Langridge, P. and Graner, A., 2002. In silico analysis on frequency and distribution of microsatellites in ESTs of some cereal species. Cellular and Molecular Biology Letters 7: 537-546.
  • Wei, W., Xiaoqiong, W., Linhai, Z., Yanxin, H., Wei, Z. and Xiurong, x., 2011. Characterization of the sesame (Sesamum indicum) global transcriptome using Illumina paired-end sequencing and development of EST-SSR markers. BMC genomics 12: 1-13.
  • Zhang, H., Wei, L. and Miao, H., 2012. Development and validation of genic-SSR markers in sesame by RNA-seq. BMC genomics 13: 1-11.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار