توالی‌یابی و مطالعه فیلوژنتیکی ژن آلترناتیو اکسیداز (aox2) در زیرخانواده‌ Anthemideae

نوع مقاله: پژوهشی

نویسنده

عضو هیات علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف:گیاهان دارویی، امروزه یکی از حائز اهمیت­ترین محصولات بخش کشاورزی محسوب می­شوند. پیشرفت در زمینه­ گیاهان دارویی یکی از اهداف مهم فعالان بخش کشاورزی در حال حاضر می­باشد. اگرچه گیاهان دارویی تاکنون در کشور ما بسیار کمتر مورد توجه بوده­اند ولی اهمیت روز افزون این گیاهان در سراسر دنیا، امروزه توجه بسیاری از بخش­های کشاورزی را به خود معطوف نموده­ است.  Anthemideae یکی از زیرخانواده‌های مهم در خانواده‌ Asteraceae می‌باشد و دارای 5 جنس با اهمیت شامل: بومادران (.Achillea sp)، بابونه (Matricaria sp..)، مخلصه (Tanacetum sp..)، درمنه (Artemisia sp.) و Santolina sp. می‌باشد که اغلب به عنوان گیاهان دارویی مهم در پزشکی مطرح می­باشند. از آن جائیکه گیاهان این زیرخانواده، منبع غنی از آنتی‌اکسیدان‌های گیاهی می‌باشند که آنان را از اثرات مضر گونه‌های واکنشگر اکسیژنی حفظ می‌نمایند. آنتی اکسیدان­ها به دو گروه کلی آنزیمی و غیر آنزیمی  تقسیم می­شوند. به طور کلی آنتی اکسیدان­های گیاهی نسبت به آنتی اکسیدان­های سنتز شده به صورت شیمیایی عوارض کمتری دارند. آلترناتیواکسیداز یکی از آنزیم‌های مهم در زنجیره انتقال الکترون می­باشد که مسئول مسیر تنفس آلترناتیو است و ژن­ aox2 کدکننده­ یکی از زیرواحدهای این آنزیم می‌باشد. لذا شناسایی، ردیابی و توالی‌یابی ژن‌های کد کننده این ترکیبات در گیاهان زیرخانواده‌ Anthemideae ضروری به نظر می‌رسد.
مواد و روش ها: ابتدا براساس همردیف سازی چندتایی توالی‌های جستجو شده برای گیاه مدل آرابیدوپسیس و سایر گیاهان در پایگاه داده‌های بانک ژن (NCBI)، انجام شد. آغازگرهای اختصاصی به صورت هرز برای نواحی حفاظت شده آمینواسیدی (Active site) پروتئین AOX2 طراحی شدند. آغازگرها در  جنس‌های زیرخانواده‌ Anthemideae ناحیه‌ای به طول تقریبی300 جفت نوکلئوتید را تکثیر نمودند و در ادامه تعین توالی شدند.
یافته ها:نتایج حاصل از جستجو با ابزار BLAST در پایگاه داده­های NCBI برای توالی­های بدست آمده، صحت توالی­های مذکور را تأیید نمود. همچنین حضور ناحیه­ فعال پروتئینی در این توالی­ها، تأیید دیگری بر صحت توالی­های بدست آمده بود. به منظور بررسی تنوع ژن­ aox2 بین جنس­های مهم زیرخانواده­ Anthemideae میانگین کل Pairwise distance بر اساس دو مدل K2P و P-diatance و بر اساس توالی نوکلئوتید ها (جایگزینی‌های همجنس Transition و ناهمجنس Transversion نوکلئوتید ها) از نرم افزار Mega ver 5.0  استفاده و درصد تنوع محاسبه گردید. داده‌های حاصل از آن‌ها نشان دادند جنس‌های مذکور از نظر ژن aox2 حفاظت شده می‌باشند و Matricaria sp. و Achillea sp. نزدیکترین جنس‌ها به یکدیگر و جنس‌های Artemisia sp.  و Chrysanthemum sp. دورترین جنس‌ها از یکدیگر محسوب می‌شوند.
نتیجه گیری:نتایج حاصل از ترسیم نمودار خوشه‌ای برای ژن aox2 ، حفاظت شدگی بالای aox2  را در جنس‌های مذکور  تأیید نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sequencing and phylogenic study of aox2 gene in Anthemideae subfamily

نویسنده [English]

  • A. Yamchi
چکیده [English]

Background and objectives:Medicinal plants, today it is one of the most important agricultural products. Progress in the field of medicinal plants is one of the most important goals at the moment is the agricultural sector. Although medicinal plants in our country has been very little attention, but the increasing importance of these plants around the world, today, has attracted the attention of many parts of agriculture. The Anthemideae is considered as an important subfamily of Asteraceae which contains 5 important medicinal genera including Achillea sp., Matricaria sp., Tanacetum sp., Artemisia sp. and Santolina sp. Since genera belong to Anthemideae subfamily are rich in antioxidant components which be protected against ROS effects. Antioxidants including two groups named as enzymatic and non-enzymatic. Plant antioxidants have fewer side effects compared to synthetic ones.  Alternative oxidas is one of the important enzymes in electron flow gradient to control alternative respiration and aox2 gene cods one of subunits of that enzyme. So, detecting and sequencing encoding genes of antioxidants seem essential.
Materials and methods:At the first, according to multiple alignments, the sequences of Arabidopsis as a model plant and other plants were elicited from gene bank information database. Specific degenerative primers were designed based on conserved amino acid sequences of AOX2 protein. Primers amplified a 300 bp fragments in all studied genera and subsequently were sequenced.
Results:To investigate the aox2 genes diversity among important genera of Anthemideae, average parwise distance using K2P and P-distance model and genetic diversity based on transition and transversion were calculated. Results showed the mentioned genera were well conserved for aox2 gene. Matricaria sp. and Achillea sp. have more similarity and also Artemisia sp. and Chrysanthemum sp. have more distance to each other.
Conclusion:Obtained data from cluster diagram verified a more conserved volume between mentioned genera for aox2 gene.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anthemideae
  • Antioxidant
  • aox2 gene