شناسایی miRNAهای حفاظت‌شده گل راعی (Hypericum perforatum) با استفاده از داده‌های توالی‌یابی نسل جدید

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد

2 استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد

3 دانش‌آموخته دکتری، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی-شاخه اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان

چکیده

     ژن‌های miRNAs دسته مهمی از تنظیم‌کننده‌های بیان ژنی می‎باشند که نسبت به تنش‌های محیطی، پاسخ‌های متنوعی دارند و نقش کلیدی در تنظیم بیان ژن‌ها در مراحل پس از رونویسی ایفا می‎کنند. گل راعیperforatum)  Hypericum) بیشترین کاربرد را در درمان افسردگی به‌دلیل تأثیر هایپرسین و هایپرفورین دارد. پژوهش حاضر به‌منظور شناسایی miRNAهای حفاظت‌شده و ژن‌های هدف آن‌ها در محتوی رونوشت (Transcriptome) گل راعی صورت گرفت. ابتدا نمونه‌های حاصل از توالی‌یابی RNA گل راعی از بانک اطلاعاتیEMBL-EBI (ENA)  دریافت شدند، سپس ترنسکریپتوم این گیاه سرهم‌بندی گردید و رونوشت‌های غیر کدکننده به پروتئین شناسایی و به‌عنوان توالی‌های کاندید پیش‌ساز miRNA در نظر گرفته شدند. در نهایت از بین توالی‌های کاندید با استفاده از نرم‌افزار C-mii شش miRNA با نام‌های Hp-miR395، Hp-miR845d، Hp-miR414، miR159 Hp-،Hp-miR159e  و Hp-miR156c پس از اعمال فیلترهای سخت‌گیرانه شناسایی شدند. بررسی شبکه‌ برهم‌کنش پروتئین-پروتئین ارتباط ژن‌های هدف با پروتئین‌های هدف به‌ویژه عوامل رونویسی را مشخص کرد. در مرحله بعد جهت تأیید ژن‌های هدف برای miRNAهای شناسایی شده محلول‌پاشی با غلظت‌های صفر (شاهد) و 200 میکرو مولار متیل‌جاسمونات بر روی گل راعی انجام شد و الگو‌‌‌ی تغییرات بیان دو ژن هدف بررسی گردید. در بررسی تغییرات میزان بیانqRT-PCR  در زمانهای 12، 24، 48 و 72 ساعت پس از اعمال تیمار متیل جاسمونات، افزایش سطح بیان نسبی برای رونوشت‌های (DN121523_c1_g4_i2) Hyp-1 و HD-Zip  (DN121003_c0_g1_i1) پس از 72 ساعت از کاربرد با متیل‌جاسمونات مشاهده شد. در مجموع با توجه به نقش تنظیمی miRNAهای شناسایی شده در مطالعه‎ ی حاضر، می ‎توان از این ژن‌ها در شناسایی بهتر و دقیق‌تر مسیر بیوسنتزی هایپرسین و هایپرفورین استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Akhtar, S., Hartmann, P., Karshovska, E., Rinderknecht, F.-A., Subramanian, P., Gremse, F., Grommes, J., Jacobs, M., Kiessling, F. & Weber, C. 2015. Endothelial hypoxia-inducible factor-1α promotes atherosclerosis and monocyte recruitment by upregulating microRNA-19a. Hypertension, 66(6), 1220-1226.
  • Çakır, Ö., Arıkan, B., Karpuz, B., & Turgut-Kara, N. 2021. Expression analysis of miRNAs and their targets related to salt stress in Solanum lycopersicum H-2274. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 35(1), 283-290.
  • Chen, Y., Fu, Z., Zhang, H., Tian, R., Yang, H., Sun, C., Wang, L., Zhang, W., Guo, Z., & Zhang, X. 2020. Cytosolic malate dehydrogenase 4 modulates cellular energetics and storage reserve accumulation in maize endosperm. Plant biotechnology Journal, 18(12), 2420-2435.
  • Du T, Zamore PD 2005. microPrimer: the biogenesis and function of microRNA.Development, 132: 4645-4652.
  • Feyissa, B. A., Amyot, L., Nasrollahi, V., Papadopoulos, Y., Kohalmi, S. E., & Hannoufa, A. 2021. Involvement of the miR156/SPL module in flooding response in Medicago sativa. Scientific reports, 11(1), 1-16.
  • Haas, B. J., Papanicolaou, A., Yassour, M., Grabherr, M., Blood, P. D., Bowden, J., Couger, M. B., Eccles, D., Li, B., & Lieber, M. 2013. De novo transcript sequence reconstruction from RNA-seq using the Trinity platform for reference generation and analysis. Nature protocols, 8(8), 1494-1512.
  • Han, J., Xie, H., Kong, M., Sun, Q., Li, R., & Pan, J. 2014. Computational identification of miRNAs and their targets in Phaseolus vulgaris. Genet Mol Res, 13(1), 310-322.
  • He, M., Wang, Y., Hua, W., Zhang, Y., & Wang, Z. 2012. De novo sequencing of Hypericum perforatum transcriptome to identify potential genes involved in the biosynthesis of active metabolites. PloS one, 7(7), e42081.
  • Ho, T.-T., Murthy, H. N., & Park, S.-Y. 2020. Methyl Jasmonate Induced Oxidative Stress and Accumulation of Secondary Metabolites in Plant Cell and Organ Cultures. International Journal of Molecular Sciences, 21(3), 716-727.
  • Jung J H, Seo PJ, Park CM. 2009. MicroRNAbiogenesis and function in higher plants. Plant Biotechnology Reports, 3: 111-126.
  • Li, H., Zhang, X., Wang, F., Zhou, L., Yin, Z., Fan, J., Nie, X., Wang, P., Fu, X.-D., & Chen, C. 2016. MicroRNA-21 lowers blood pressure in spontaneous hypertensive rats by upregulating mitochondrial translation. Circulation, 134(10), 734-751.
  • Mahmoudi, A., Aalami, A., Hasani Komleh, H., Esfehani, M & Shirzadian, M. 2018. Assessment of NAC2, MYB and CBF14 genes expression in susceptible. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 26(1), 244-252. (In Persian)
  • Naghavi, M., & Karimi, A. 2018. Identification of miRNAs and their target genes in red clover (Trifolium pretense). Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 26(2), 155-163. (In Persian)
  • Rastogi, S., Meena, S., Bhattacharya, A., Ghosh, S., Shukla, R. K., Sangwan, N. S., Lal, R. K., Gupta, M. M., Lavania, U. C., & Gupta, V. 2014. De novo sequencing and comparative analysis of holy and sweet basil transcriptomes. BMC genomics, 15(1), 588-600.
  • Rizzo, P., Altschmied, L., Stark, P., Rutten, T., Gündel, A., Scharfenberg, S., Franke, K., Bäumlein, H., Wessjohann, L., & Koch, M. 2019. Discovery of key regulators of dark gland development and hypericin biosynthesis in St. John's Wort (Hypericum perforatum). Plant Biotechnology Journal, 17(12), 2299-2312.
  • Sabzehzari, M., & Naghavi, M. 2019. Phyto-miRNA: a molecule with beneficial abilities for plant biotechnology. Gene, 683, 28-34.
  • Schmiesing, A., Emonet, A., Gouhier-Darimont, C., & Reymond, P. 2016. Arabidopsis MYC transcription factors are the target of hormonal salicylic acid/jasmonic acid cross talk in response to Pieris brassicae egg extract. Plant Physiology, 170(4), 2432-2443.
  • Scholz, I., Liakoni, E., Hammann, F., Grafinger, K. E., Duthaler, U., Nagler, M., Krähenbühl, S., & Haschke, M. 2020. Effects of Hypericum perforatum (St John's wort) on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of rivaroxaban in humans. British Journal Clinical Pharmacology, 87(3), 1466-1474.
  • Shahidi, B., Ahmadi, J., & Ourang, S. 2019. The Study of microRNAs expression pattern involved in drought stress tolerance in ancestors and wild-domestic relatives of wheat. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 27(1), 1-13. (In Persian)
  • Sobhani, A., & Naghavi, M. 2018. Mining Ferula gummosa transcriptome to identify miRNAs involved in the regulation and biosynthesis of terpenes. Gene 645, 41–47.
  • Wang, Z., Wang, S., Xiao, Y., Li, Z., Wu, M., Xie, X., Li, H., Mu, W., Li, F., & Liu, P. 2020. Functional characterization of a HD-ZIP IV transcription factor NtHDG2 in regulating flavonols biosynthesis in Nicotiana tabacum. Plant Physiology and Biochemistry, 146, 259-268.
  • Wang, M., Yin, H., Zhou, Y., Sui, C., Wang, Y., Meng, X., Waterhouse, G. I., & Ai, S. 2019. Photoelectrochemical biosensor for microRNA detection based on a MoS2/g-C3N4/black TiO2 heterojunction with Histostar@ AuNPs for signal amplification. Biosensors and Bioelectronics, 128, 137-143.
  • Wu, H., Ren, Z., Zheng, L., Guo, M., Yang, J., Hou, L., Qanmber, G., Li, F., & Yang, Z. 2021. The bHLH transcription factor GhPAS1 mediates BR signaling to regulate plant development and architecture in cotton. The Crop Journal, 9(5), 1049-1059.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار