بیوانفورماتیک
حدیث برون؛ امیر سیاهپوش؛ سید محسن سهرابی؛ محمد رضا نیکبخت؛ جواد قاسمیان یادگاری؛ محسن محمدی؛ سید سجاد سهرابی
چکیده
پپتیدهای ضد میکروبی یکی از مهمترین سدهای دفاعی گیاهان در مقابل طیف وسیعی از پاتوژن‌ها به شمار می‌روند. در این بین، اسنیکین‌ها توجه ویژه‌ای را به خود جلب می‌کنند، زیرا یکی از مهمترین پپتیدهای غنی از سیستئین در میان پپتیدهای ضد میکروبی گیاهی هستند. در مطالعه حاضر، برخی از اعضای خانواده ژنی اسنیکین در گیاه پیاز از طریق روش‌های ...
بیشتر
پپتیدهای ضد میکروبی یکی از مهمترین سدهای دفاعی گیاهان در مقابل طیف وسیعی از پاتوژن‌ها به شمار می‌روند. در این بین، اسنیکین‌ها توجه ویژه‌ای را به خود جلب می‌کنند، زیرا یکی از مهمترین پپتیدهای غنی از سیستئین در میان پپتیدهای ضد میکروبی گیاهی هستند. در مطالعه حاضر، برخی از اعضای خانواده ژنی اسنیکین در گیاه پیاز از طریق روش‌های بیوانفورماتیکی و آزمایشگاهی شناسایی و تعیین خصوصیت شدند. بدین منظور تمام توالی‌های پروتئینی اسنیکین‌های گیاهی از پایگاه NCBI دریافت شدند. توالی مورد توافق اسنکین با هم‌ترازی چندگانه توالی‌های دریافت شده ایجاد شد. سپس توالی مورد توافق اسنکین با استفاده از ابزار tBLASTn در برابر ترنسکریپتوم گیاه پیاز هم‌ترازی موضعی شد. توالی‌های حاصل از tBLASTn، سرهم‌بندی شده و برای تعیین چارچوب خوانش باز کامل و پیشبینی دمین‌های عملکردی، سیگنال پپتید، محل تجمع سلولی، خصوصیات فیزیکوشیمیایی، فراوانی اسیدهای آمینه و فعالیت ضد میکروبی مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از واکنش PCR توالی کد کننده کامل اسنیکین‌ها تکثیر شد. در نهایت، وجود هفت ژن اسنیکین با چارچوب‌های خوانش باز با طول متوسط 323 جفت باز در گیاه پیاز تأیید شد. تجزیه و تحلیل‌های بیوانفورماتیکی، شباهت بالای ژنهای اسنیکین پیاز با همولوگ‌های اسنیکن در سایر گونه‌های گیاهی، از نظر توالی نوکلئوتیدی و پروتئینی و همچنین خصوصیات ساختاری را نشان داد. نتایج همچنین نشان داد که تمامی اسنیکین‌های شناسایی شده در گیاه پیاز دارای خاصیت ضد میکروبی بالقوه بودند. با توجه به اثرات ضد میکروبی بالقوه در پپتیدهای شناسایی شده، می‌توان با تولید این پپتیدها در سیستم‌های بیانی مختلف از آنها به عنوان عوامل ضد میکروبی جدید در مقابله با پاتوژن‌های انسانی، دامی و گیاهی استفاده کرد.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
پروتئینهای شبه‌کالسینئورین B (CBL) یکی از اجزای کلیدی حسگرهای کلسیم بوده که در فرایندهای مختلف رشد و نموی و همچنین تنش‌های محیطی مشارکت دارند. در این تحقیق به دلیل نقش و کارکرد ژنهای CBL در هدایت پیام در تنش‌های غیرزیستی و زیستی، شناسایی عناصر سیس این خانواده ژنی در گیاهان Oryza sativa (OsCBL)، Arabidopsis thaliana (AtCBL) و A. littoralis (AlCBL) مدنظر قرار گرفت. ...
بیشتر
پروتئینهای شبه‌کالسینئورین B (CBL) یکی از اجزای کلیدی حسگرهای کلسیم بوده که در فرایندهای مختلف رشد و نموی و همچنین تنش‌های محیطی مشارکت دارند. در این تحقیق به دلیل نقش و کارکرد ژنهای CBL در هدایت پیام در تنش‌های غیرزیستی و زیستی، شناسایی عناصر سیس این خانواده ژنی در گیاهان Oryza sativa (OsCBL)، Arabidopsis thaliana (AtCBL) و A. littoralis (AlCBL) مدنظر قرار گرفت. در مکان‌یابی ده ژن AtCBL، ده ژن OsCBL و شش ژن AlCBL، پروتئینهای AtCBL4، AtCBL10، AlCBL4.2، AlCBL4.3 و AlCBL10 در غشای پلاسمایی قرار گرفتند. بر اساس درخت فیلوژنتیکی، 26 ژن CBL مورد بررسی به دو گروه اصلی تقسیم شدند به نحوی‌که تقریبا همه CBLها در مجاورت با ژنهای ارتولوگشان طبقه‌بندی شدند. در بررسی مقایسه‌ای ساختار ژنی خانواده ژنی CBLها مشاهده گردید که حدود 66 درصد ژنهای AlCBL، 60 درصد ژنهای AtCBL و 80 درصد ژنهای OsCBL دارای هشت اگزون و هفت اینترون بودند. شناسایی و طبقه‌بندی عناصر تنظیمی سیس در هشت گروه مختلف صورت گرفت که از مهمترین عناصر سیس مرتبط به تنش می‌توان به موتیف‌های ABRE، ARE، موتیف-GC،MBS ، DRE، STRE و LTR اشاره نمود. تنوع مشاهده شده در بیان اعضای خانواده ژنی به‌دلیل وجود مکانیسم‌های تنظیمی متفاوت در تنظیمات بیان این ژن‌ها بوده که به دلیل وجود عناصر تنظیمی اختصاصی بافت و اختصاصی تنش در پروموتر اعضای این خانواده است. بررسی عملکردی ژن AlCBL4.2 به دلیل دارا بودن شش موتیف as-1 با توجه به ماهیت بیان اختصاصی و بیان افزاینده این موتیف می‌تواند اطلاعات با اهمیتی را در خصوص فرایندهای تنظیمی این ژن ارائه نماید.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
پروتئین کیناز وابسته به کلسیم (CPK) به عنوان عضوی از ابرخانواده کینازهای Ser/Thr، نقشی حیاتی در پاسخ و سازگاری به تنش دارد. گیاه هالوفیت، Aeluropus littoralis، به عنوان یک مدل ارزشمند برای بهبود منابع ژنتیکی گیاهان زراعی و تحقیقات ژنومیکس تنش مورد توجه می‌باشد. به منظور شناسایی خانواده ژنی CPK در گیاه آلوروپوس لیتورالیس (AlCPK)، از داده‌های ژنومی ...
بیشتر
پروتئین کیناز وابسته به کلسیم (CPK) به عنوان عضوی از ابرخانواده کینازهای Ser/Thr، نقشی حیاتی در پاسخ و سازگاری به تنش دارد. گیاه هالوفیت، Aeluropus littoralis، به عنوان یک مدل ارزشمند برای بهبود منابع ژنتیکی گیاهان زراعی و تحقیقات ژنومیکس تنش مورد توجه می‌باشد. به منظور شناسایی خانواده ژنی CPK در گیاه آلوروپوس لیتورالیس (AlCPK)، از داده‌های ژنومی برای تجزیه و تحلیل روابط فیلوژنتیک، ساختار اگزون/ اینترون، سازماندهی موتیف‌ها/ دامنه‌ها و پیشبینی شبکه‌های برهمکنش پروتئین- پروتئین استفاده شد. 14 ژن AlCPK در این گیاه شناسایی شد که از همولوژی بالایی با نه ژن آرابیدوپسیس تالیانا برخوردار بودند. بررسی اعضای خانواده ژنی AlCPK در پایگاه‌های اختصاصی دمین نشان داد که همه ژنهای مورد بررسی (به‌جز AlCPK29.2) با توجه به دارا بودن چند دمین EF-hand و Kinase به خانواده ژنی CPK تعلق دارند. پروتئین AlCPK29.2 دارای کمترین وزن مولکولی و شاخص آلیفاتیک، بیشترین شاخص ناپایداری و هیدروپاتی در بین پروتئینهای مورد بررسی بوده است. تجزیه و تحلیل ساختار ژنی نشان داد که بیشتر AlCPKها ( 8/69 %) بیش از هفت اگزون برخوردارند. پروتئین AlCPK8 دارای دو موتیف میریستویلاسیون و دو موتیف پالمیتوئیلاسیون بود، پروتئین CPK34.1 فاقد موتیف میریستویلاسیون و پالمیتوئیلاسیون و پروتئین AlCPK5.1 دارای سه موتیف پالمیتوئیلاسیون می‌باشد. بیان مقایسه‌ای 34 عضو خانواده ژنی AtCPK در پنج تنش غیرزنده نشان داد که اعضای خانواده ژنی در سطوح مختلف کنترل و تنش از بیان متفاوتی برخوردار بودند که می‌تواند دلیلی بر بیان بافت- اختصاصی و البته تنش- اختصاصی اعضای این خانواده باشد. ژن ABF4 به عنوان یکی از اجزای پیام‌رسان ABA، در بررسی تعاملات پروتئین-پروتئین اعضای خانواده AlCPK شناسایی گردید. نتایج این تحقیق می‌تواند در مطالعات بیان ژنهای AlCIPK تحت تنش‌های غیرزیستی مختلف به منظور شناسایی عملکردها و سازکارهای پاسخ به تنش سودمند باشد.
بیوانفورماتیک
مژده عرب؛ حمید نجفی زرینی؛ قربانعلی نعمت زاده؛ سید حمیدرضا هاشمی پطرودی
چکیده
پروتئینهای شبه‌کالسینئورین B (CBLs) به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان ثانویه زیرخانواده گروه حسگرهای کلسیم بوده، و در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و رشد و نمو گیاهان نقش مهمی دارند. در این مطالعه به منظور بررسی این‌سیلیکو و مقایسه خصوصیات پروتئینهای دخیل در پیام رسانی کلسیم در گیاهان شورپسند و شیرین‌پسند، اعضای زیرخانواده ژنی CBL ...
بیشتر
پروتئینهای شبه‌کالسینئورین B (CBLs) به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان ثانویه زیرخانواده گروه حسگرهای کلسیم بوده، و در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و رشد و نمو گیاهان نقش مهمی دارند. در این مطالعه به منظور بررسی این‌سیلیکو و مقایسه خصوصیات پروتئینهای دخیل در پیام رسانی کلسیم در گیاهان شورپسند و شیرین‌پسند، اعضای زیرخانواده ژنی CBL در دو گیاه آلوروپوس لیتورالیس و آرابیدوپسیس تالیانا مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس همولوژی توالی و روابط اورتولوژی با ژنهای آرابیدوپسیس، شش ژن شناسایی شده در ژنوم آلوروپوس در قالب سه گروه پروتئینی AlCBL4، AlCBL2 وAlCBL10 دسته‌بندی شدند. بررسی خانواده ژنی AlCBL بر مبنای همردیفی چندگانه در گیاه آلوروپوس لیتورالیس موید حضور چهار دمین EF-hand در تمام این ژن‌ها بوده که ساختاری را برای اتصال یون کلسیم فراهم می‌نماید. شباهت بالای خصوصیات فیزیکوشیمیایی اکثر پروتئینهای آلوروپوس به آرابیدوپسیس و داشتن رابطه قوی اورتولوژی با یکدیگر ممکن است دلالت بر محفوظ ماندن کارکرد و عملکرد این ژن‌ها در فرایند تکاملی بوده باشد. تجزیه و تحلیل الگوهای بیانی AtCBLs در اندام‌های مختلف و تحت تنش‌های غیر زنده مختلف نشان داد به دلیل انشقاق عملکردی و ساختاری، این ژن‌ها از الگوی بیان منحصربفردی برخوردارند. الگوی بیانی متفاوت در داده‌های ترانسکریپتوم AlCBLs نیز دلیلی بر الگوی عملکردی متفاوت این ژن‌هاست. نتایج بدست آمده در این تحقیق می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد نقش این خانواده ژنی و سازوکار‌های عملکردی آنها در تحمل به تنش‌های غیر زیستی برای مطالعات آتی مهیا سازد.
بیوانفورماتیک
ناصر محمدیان روشن
چکیده
عوامل تنظیم‌کننده رشد (Growth Regulatory Factor, GRF) از فاکتورهای رونویسی اختصاصی در گیاهان هستند دارای دو دمین حفاظت شده QLQ و WRC می‌باشند. اعضاء این خانواده ژنی در فرآیندهای مختلف زیستی مانند رشد و نمو و پاسخ به تنش‌های محیطی و هورمون نقش دارند. در این مطالعه ژنهای خانواده GRF گندم شناسایی و به‌صورت بیوانفورماتیکی بررسی شدند. شناسایی ژنهای ...
بیشتر
عوامل تنظیم‌کننده رشد (Growth Regulatory Factor, GRF) از فاکتورهای رونویسی اختصاصی در گیاهان هستند دارای دو دمین حفاظت شده QLQ و WRC می‌باشند. اعضاء این خانواده ژنی در فرآیندهای مختلف زیستی مانند رشد و نمو و پاسخ به تنش‌های محیطی و هورمون نقش دارند. در این مطالعه ژنهای خانواده GRF گندم شناسایی و به‌صورت بیوانفورماتیکی بررسی شدند. شناسایی ژنهای GRF با استفاده از BlastP انجام و در ادامه روابط تکاملی، موتیف‌های حفاظت شده، پیش‌بر، miRNA هستیشناسی و بیان ژنهای شناسایی شده مطالعه شد. در این مطالعه 30 ژن TaGRF (TaGRF1-30) بر اساس جستجوی پایگاه داده ژنوم گندم شناسایی شدند که بر روی 12 کروموزوم قرار داشتند و بر اساس روابط فیلوژنتیکی در 6 زیرگروه دسته‌بندی شدند. ژنهای TaGRF هر زیرگروه از نظر ساختار ژنی مشابه و تمامی آنها دارای دو موتیف حفاظت شده (WRC و QLQ) و 2 تا 5 اگزون بودند. با توجه به شناسایی عناصر تنظیمی پاسخ در تنش‌ها، هورمون‌ها و مراحل رشد و نمو در ناحیه پیش‌بر، این ژن‌ها در بسیاری از فرآیندهای زیستی گندم نقش دارند. همچنین 26 ژن TaGRF دارای جایگاه هدف برای miRNA396 بودند. اطلاعات RNA-seq پایگاه داده expVIP نشان داد که ژنهای TaGRF1، TaGRF4 و TaGRF7 تظاهر بالایی در مراحل رویشی و زایشی در بافت‌های ریشه، ساقه، برگ، سنبله و دانه داشتند. همچنین این داده‌ها نشان داد که تمامی ژنهای GRF گندم به‌جز TaGRF16 در مرحله زایشی سنبله تظاهر داشتند. نتایج این مطالعه اطلاعات تکاملی و کارکردی موردنیاز برای طراحی مطالعات کارکردی این خانواده ژنی را فراهم می‌سازد.
بیوانفورماتیک
علی رضا لادن مقدم
چکیده
برازینواستروئیدها (Brassinosteroids) هورمونهای استروئیدی گیاهی هستند که کارکرد متنوعی در تنظیم طیف وسیعی از فرآیندهای رشد و نموی و همچنین پاسخ به تنش‌های زیستی و غیرزیستی ایفا می‌کنند. عوامل رونویسی BES1 در تنظیم بیان ژنهای واکنش‌گر به برازینواستروئید نقش حیاتی دارند. تکمیل توالی‌یابی ژنوم انگور محققان را قادر ساخته است که خانواده‌های ...
بیشتر
برازینواستروئیدها (Brassinosteroids) هورمونهای استروئیدی گیاهی هستند که کارکرد متنوعی در تنظیم طیف وسیعی از فرآیندهای رشد و نموی و همچنین پاسخ به تنش‌های زیستی و غیرزیستی ایفا می‌کنند. عوامل رونویسی BES1 در تنظیم بیان ژنهای واکنش‌گر به برازینواستروئید نقش حیاتی دارند. تکمیل توالی‌یابی ژنوم انگور محققان را قادر ساخته است که خانواده‌های ژنی را در گستره ژنوم انگور شناسایی و مطالعه کنند. لذا در این تحقیق ژنهای خانواده BES1 شناسایی و مطالعه شد. ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، درخت فیلوژنی، ساختار ژنی، موتیف‌های حفاظت شده، عناصر تنظیمی، تنظیم بیان پس از رونویسی و پروفایل بیانی ژنهای شناسایی شده انجام شد. نتایج نشان داد که انگور دارای هفت ژن BES1 می‌باشد که بر اساس آنالیز فیلوژنتیکی در 3 زیر گروه قرار می‌گیرند. هر زیرگروه موتیف‌های حفاظت شده داشته که نشان دهنده روابط ژنتیکی نزدیک در بین اعضاء هر زیر گروه است. بر اساس جایگاه کروموزومی 1، 1، 2، 1، 1 و 1 ژن به ترتیب بر روی کروموزوم‌های 2، 4، 10، 15، 18 و 19 قرار دارند. آنالیز ناحیه پیش‌بر ژنهای BES1 نشان داد که این ژن‌ها دارای عناصر پاسخ به هورمون‌ها، تنش‌ها و نیز اختصاصی بافت می‌باشند. همچنین ژنهای VvBES1-1، VvBES1-3 و VvBES1-5 دارای جایگاه اتصال مولکول‌های miRNA هستند. پروفایل بیانی این ژن‌ها بر اساس داده‌های ریزآرایه حاکی از الگوی بیانی متفاوت ژن-های BES1 انگور در بافت‌ها در مراحل نموی مختلف می‌باشد. مطالعه این خانواده اساس تئوریتیکال لازم برای درک تکامل و کارکرد خانواده ژنی BES1 در انگور را مهیا می‌کند.
بیوانفورماتیک
بهناز کرمی لاکه؛ محمد مهدی سوهانی؛ امین عابدی
چکیده
پروتئینهای خانواده آنتی‌پورتر یون کلسیم/کاتیون (CaCA) نقش حیاتی در هموستازی یون کلسیم دارند که یک رویداد مهم در طول نمو و پاسخ دفاعی گیاه است. در مطالعه حاضر با استفاده از داده‌های بانک‌های اطلاعاتی مرتبط، 14 ژن CaCAs در ژنوم ذرت شناسایی و براساس سازماندهی ساختاری و ارتباط تکاملی آنها با پروتئینهای شناسایی‌شده به سه گروه CAX، CCX و ...
بیشتر
پروتئینهای خانواده آنتی‌پورتر یون کلسیم/کاتیون (CaCA) نقش حیاتی در هموستازی یون کلسیم دارند که یک رویداد مهم در طول نمو و پاسخ دفاعی گیاه است. در مطالعه حاضر با استفاده از داده‌های بانک‌های اطلاعاتی مرتبط، 14 ژن CaCAs در ژنوم ذرت شناسایی و براساس سازماندهی ساختاری و ارتباط تکاملی آنها با پروتئینهای شناسایی‌شده به سه گروه CAX، CCX و MHX طبقه‌بندی شدند. بیشتر پروتئینهای ZmCaCA دارای دو دمین Na_Ca_ex بودند. تمامی ژنهای شناسایی‌شده دارای حداقل یک موتیف کارکردی بوده و ساختار ژنی هر زیر گروه CaCA بسیار حفاظت شده است. در پیشبینی مولکول-های miRNA واکنش‌گر نسبت به ژنهای CaCA در ذرت 33 نوع miRNA متفاوت شناسایی شد که در تنظیم بیان پس از رونویسی 13 ژن CaCAs از طریق برش mRNA یا ممانعت از ترجمه دخالت دارند. علاوه بر این، چندین عنصر تنظیمی cis پاسخ به تنش‌ها و هورمون‌ها در پیش‌بر این ژن‌ها شناسایی شد. بیان متغیر اکثر ژنهای ZmCaCA در مراحل مختلف رشد و نمو، نقش مشخص آنها در نمو ذرت را نشان می-دهد. همچنین القاء بیان این ژن‌ها در پاسخ به تنش‌های غیر زیستی (سرما، شوری، خشکی) کارکرد دفاعی ژنهای ZmCaCA را مشخص نمود. بیشترین افزایش و کاهش بیان ژن مربوط به ژنهای CAX است. نتایج این مطالعه اطلاعات پایه در مورد روابط فیلوژنی و کارکردهای احتمالی ژنهای CaCA ذرت را برای پژوهش‌های آتی فراهم می‌سازد.
بیوانفورماتیک
سید حمیدرضا هاشمی پطرودی؛ سمیرا محمدی
چکیده
تنش شوری یکی از تنش‌های غیرزیستی محدودکننده رشد و نمو گیاهان می‌باشد. عامل پاسخ‌دهنده به اتیلن (ERF) خانواده ای از عوامل رونویسی دخیل در رشد و نمو گیاهان و نیز پاسخ‌دهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی بوده و با توجه به اهمیت این خانواده در پاسخ به تنش شوری، در این تحقیق شناسایی ژنهای این خانواده در گیاه شورزیست چمن شور آلوروپوس لیتورالیس ...
بیشتر
تنش شوری یکی از تنش‌های غیرزیستی محدودکننده رشد و نمو گیاهان می‌باشد. عامل پاسخ‌دهنده به اتیلن (ERF) خانواده ای از عوامل رونویسی دخیل در رشد و نمو گیاهان و نیز پاسخ‌دهنده به تنش‌های زیستی و غیرزیستی بوده و با توجه به اهمیت این خانواده در پاسخ به تنش شوری، در این تحقیق شناسایی ژنهای این خانواده در گیاه شورزیست چمن شور آلوروپوس لیتورالیس (Aeluropus littoralis) مدنظر قرار گرفت. در مجموع، 36 ژن غیر تکراری ERF در ژنوم آلوروپوس لیتورالیس شناسایی شد. ترسیم درخت فیلوژنتیک بر مبنای همولوژی با گیاه آرابیدوپسیس، خانواده ژنی AlERF را به شش گروه مشخص (B1 تا B6) طبقه‌بندی نمود. تجزیه و تحلیل ساختار ژنی نشان داد که تعداد اینترون در ژنهای AlERF بین صفر تا دو متغیر بود. تجزیه و تحلیل موتیف‌های حفاظت‌شده و جستجوی دمین در توالی‌های پروتئینی AlERF نشان داد از ده موتیف شناسایی شده، تنها موتیف‌های یک و دو در ساختار دمین AP2/ERF مشارکت دارند. بر اساس داده‌های ترانسکریپتوم و نمودار Heatmap، ژن AlERF6.3 ببیشترین بیان را در شرایط تنش شوری در بافت ریشه نشان داد و بیشترین کاهش بیان نیز در ژن AlERF6.7 در شرایط بازیابی در بافت برگی مشاهده شد. این الگوی متفاوت بیان ژن‌ها در بافت‌های برگ و ریشه در مواجهه با تنش شوری، حاکی از وجود مکانیسم‌های تنظیمی متفاوت در بیان این ژن‌ها می‌باشد. نتایج این مطالعه به‌عنوان اولین گزارش در مورد خانواده ژنی ERF در آلوروپوس لیتورالیس، اطلاعات پایه‌ای را برای مطالعات بیشتر در مورد خصوصیات کارکردی ژنهای AlERF فراهم می‌نماید.
بیوانفورماتیک
ناصر محمدیان روشن
چکیده
در گیاهان عالی، ساکارز سینتاز (SuS, EC 2.4.1.13) به‌عنوان آنزیم کلیدی در متابولیسم ساکارز شناخته می‌شود. این آنزیم صورت برگشت پذیر و در حضور یوریدین دی‌فسفات (UDP)، ساکارز را به فروکتوز و UDP-گلوکز تبدیل می‌کند. در این مطالعه 22 ژن ساکارز سینتاز با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی در ژنوم گندم شناسایی شد که براساس جایگاه کروموزومی از TaSUS1 تا ...
بیشتر
در گیاهان عالی، ساکارز سینتاز (SuS, EC 2.4.1.13) به‌عنوان آنزیم کلیدی در متابولیسم ساکارز شناخته می‌شود. این آنزیم صورت برگشت پذیر و در حضور یوریدین دی‌فسفات (UDP)، ساکارز را به فروکتوز و UDP-گلوکز تبدیل می‌کند. در این مطالعه 22 ژن ساکارز سینتاز با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی در ژنوم گندم شناسایی شد که براساس جایگاه کروموزومی از TaSUS1 تا TaSUS22 نامگذاری شدند. آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که ژنهای ساکارز سینتاز گندم و سایر گیاهان از نظر تکاملی به سه گروه SUSI، SUSII و SUSIII تقسیم می‌شوند. ژنهای TaSUS هر گروه از نظر ویژگی‌های ساختاری مانند تعداد، طول و توزیع اگزون‌ها حفاظت شده هستند. ناحیه بالادست ژنهای TaSUS دارای فراوانی متفاوتی از عناصر تنظیمی cis است که دلیلی بر پیچیدگی تنظیم بیان این ژن‌ها در مراحل نموی و یا پاسخ به تنش‌ها می‌باشد. همچنین 21 ژن TaSUS هدف miRNA مربوط به 16 خانواده متفاوت قرار می‌گیرند که اهمیت تظیم بیان ژن پس از رونویسی در این خانواده را نشان می‌هد. پروفایل بیانی مکانی/زمانی این ژن‌ها مشخص کرد که ژنهای TaSUS مربوط به زیرگروه SUSI نقش مهمی در رشد و نمو گندم بر عهده دارند. این نتایج نگاه جدیدی به تکامل ژنهای TaSUS بوده و اطلاعات پایه از نظر تکاملی و کارکردی احتمالی، برای انتخاب و ارزیابی نقش این ژن‌ها در متابولیسم ساکارز در شرایط رشدی مختلف در گندم را فراهم می‌کند.
بیوانفورماتیک
محمد مهدی تقوایی؛ حبیب الله سمیع زاده لاهیجی؛ محمد رضا بختیاری زاده؛ محمد محسن زاده گلفزانی
چکیده
کلزا (Brassica napus) از مهمترین گیاهان روغنی در سطح جهان است که علاوه بر دارا بودن ذخایر غنی اسیدهای چرب، حاوی پروتئین نیز می‌باشد. تنش سرما از عوامل محدودکننده رشد این گیاه است که می‌تواند منجر به تغییرات وسیعی به لحاظ مولکولی در درون گیاه شود. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی ارتباط بین مولکول های miRNA، تنش سرما، اسیدهای چرب و لیپیدها، ...
بیشتر
کلزا (Brassica napus) از مهمترین گیاهان روغنی در سطح جهان است که علاوه بر دارا بودن ذخایر غنی اسیدهای چرب، حاوی پروتئین نیز می‌باشد. تنش سرما از عوامل محدودکننده رشد این گیاه است که می‌تواند منجر به تغییرات وسیعی به لحاظ مولکولی در درون گیاه شود. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی ارتباط بین مولکول های miRNA، تنش سرما، اسیدهای چرب و لیپیدها، مولکول‌های miRNA با اسامی bna-miR164a، bra-miR5712، bra-miR5717، bna-miR6029، bna-miR6035، bna-N_miR2، bna-N_miR16 که قبلاً به‌صورت جداگانه در سرما و بیوسنتز اسیدهای چرب بررسی شده بودند، انتخاب شدند. سپس پیشبینی بیوانفورماتیکی ژنهای هدف، بررسی هستیشناسی و مسیر عملکردی آنها و ترسیم شبکه برهمکنش پروتئینها انجام شد. در نتیجه مشخص شد مولکول های miRNA که در تنش سرما مؤثرند، علاوه بر اثر تنظیمی بر ژنهای هدفی همچون SCRM2, HOS1, STZ GLP4, PP2CA که در پاسخ به سرما و پاسخ به محرک دمایی تأثیر گذارند، بر ژنهای هدف دیگری همچون ,KAS2 ,FAD8 ,FAD4 ,AAD3 FAD7,FAD2 که در مسیر فرآیندهای بیولوژیکی مانند بیوسنتز اسید چرب اشباع‌نشده، متابولیسم اسید چرب غیر‌اشباع، بیوسنتز اسید چرب، متابولیسم اسید چرب، کاتابولیسم لیپید سلولی و متابولیسم لیپید، بیوسنتز لیپید، متابولیسم لیپید سلولی نقش دارند نیز اثر گذارند. بررسی برهمکنش‌های پروتئین-پروتئین نیز حاکی از ارتباط ژنهای هدف درگیر در تنش سرما با ژنهای هدف درگیر در بیوسنتز اسیدهای چرب بود. گام بعدی در پژوهش‌های پیش رو بررسی بیان این مولکول‌های miRNA و ژن های هدف درطی تنش سرما است تا وجود ارتباط تنظیمی میان آنها توسط روش‌های آزمایشگاهی مورد تأیید بیشتر قرار گیرد.
بیوانفورماتیک
محسن حسینی؛ عباس سعیدی
چکیده
محتوای پلی‌آمین‌های درون سلولی نه تنها توسط بیوسنتز و انتقال بلکه توسط کاتابولیسم آنها به وسیله پلی‌آمین اکسیدازهای (PAO) وابسته به فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید (FAD) تنظیم می‌شود. نتایج حاصل از مطالعات مختلف در مورد پروتئینهای PAO در فرایندهای مختلف نموی و پاسخ به تنش‌های محیطی تأیید کننده اهمیت این پروتئین در زندگی گیاهی می‌باشد، ...
بیشتر
محتوای پلی‌آمین‌های درون سلولی نه تنها توسط بیوسنتز و انتقال بلکه توسط کاتابولیسم آنها به وسیله پلی‌آمین اکسیدازهای (PAO) وابسته به فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید (FAD) تنظیم می‌شود. نتایج حاصل از مطالعات مختلف در مورد پروتئینهای PAO در فرایندهای مختلف نموی و پاسخ به تنش‌های محیطی تأیید کننده اهمیت این پروتئین در زندگی گیاهی می‌باشد، با این حال مطالعه جامعی در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی وجود ندارد. در این مطالعه آنالیزهای بیوانفورماتیکی به منظور درک بهتر روابط فیلوژنتیکی و ساختاری بر روی 58 توالی پروتئینی PAO از 15 گونه مختلف گیاهی انجام شد. کلاسترهای چندگانه با دو برابر شدگی ژنی هم در گونه‌های تک‌لپه‌ای و هم در گونه‌های دو لپه‌ای شناسایی شد. بر اساس موتیف‌های حفاظت شده به‌دست آمده توسط ابزارهای MEME و MAST، چهار موتیف در بیشتر گونه‌های گیاهی یکسان بودند. آنالیزهای ساختاری بر روی PAOs مربوط به Oryza sativa و Arabidopsis thaliana به عنوان نماینده گیاهان تک‌لپه‌ای و دو لپه‌ای که اطلاعات ساختاری آنها در دسترس نبود، انجام شد. آنالیز ساختار دوم نشان داد که مارپیچ آلفا در میان عناصر ساختار دوم غالب بوده و پس از آن به‌ترتیب راندوم کویل، صفحات بتا و دور بتا برای تمامی توالی‌ها دارای بیشترین مقدار بود. پیشبینی ساختار سوم توسط سرور SWISS-MODEL انجام شد. ساختمان این توالی‌ها دارای دو دومین مشترک بود. این اولین مطالعه در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی است و این نتایج ممکن است مبنای نظری برای مطالعات آتی در مورد جزئیات ساختمانی و عملکردی PAOs گیاهی فراهم کند.
بیوانفورماتیک
زهرا امین فر؛ بابک ربیعی؛ مسعود توحیدفر؛ محمدحسین میرجلیلی
چکیده
ایزوپرینوئیدها و مشتقات آن ها بزرگترین گروه از ترکیبات طبیعی در گیاهان هستند که از واحدهای پنج کربنه ایزوپرینیل فسفات ساخته می‌شوند. این واحدهای پنچ کربنه در گیاهان از طریق دو مسیر بیوسنتزی مجزا شامل مسیر موالونات (MVA) در سیتوپلاسم و مسیر متیل اریتریتول فسفات (MEP) در پلاستید، تولید می شوند. به منظور انجام متا-آنالیز ژنهای دو مسیر ...
بیشتر
ایزوپرینوئیدها و مشتقات آن ها بزرگترین گروه از ترکیبات طبیعی در گیاهان هستند که از واحدهای پنج کربنه ایزوپرینیل فسفات ساخته می‌شوند. این واحدهای پنچ کربنه در گیاهان از طریق دو مسیر بیوسنتزی مجزا شامل مسیر موالونات (MVA) در سیتوپلاسم و مسیر متیل اریتریتول فسفات (MEP) در پلاستید، تولید می شوند. به منظور انجام متا-آنالیز ژنهای دو مسیر MVA و MEP از داده‌های بیانی آزمایشات ریزآرایه در بافت های مختلف، مراحل نموی، تنش های زیستی و غیرزیستی در گیاه مدل آرابیدوپسیس استفاده شد. متا-آنالیز ترانسکریپتوم با استفاده از ابزار Genevestigator به عنوان یک بانک اطلاعاتی بزرگ شامل داده‌های ترانسکریپتوم مخازن GEO در NCBI و ArrayExpress در EBI، انجام گرفت. نتایج حاصل از متا-آنالیز نشان داد که به طور کلی رونویسی ژنهای کد کننده آنزیم‌های دو مسیر MVA و MEP گیاهی با هم هماهنگ نیست و در بافت‌ها، مراحل رشدی و شرایط مختلف الگوی بیانی متفاوتی دارند. ژنهای مسیر MVA بیشترین بیان را در ریشه و اندام‌های زایشی نشان می‌دهند، درحالی‌که ژنهای مسیر MEP بیشتر در بافت‌های فتوسنتزی بیان می‌شوند. این نتایج می‌تواند به درک چگونگی تولید پیش سازهای ایزوپرینوئیدها از طریق دو مسیر با جایگاه متفاوت کمک کرده و همچنین سازماندهی شبکه‌های ژنی و تنظیم آنها در شرایط، بافت‌ها و مراحل نموی مختلف را آشکار می‌سازد.
بیوانفورماتیک
رضا میر دریکوند؛ سید سجاد سهرابی؛ سید محسن سهرابی؛ کامران سمیعی
چکیده
میکرو RNAها (miRNAs) گروهی از مولکول‌های RNA کوچک و غیر کدکننده با طولی حدود 24-18 نوکلئوتید هستند که بیان ژنهای هدف خود را در سطوح مختلف رونویسی و پس از رونویسی در گیاهان کنترل می‌کنند. میکرو RNAها در فرآیندهای مختلفی مانند رشد و نمو، فرآیندهای زیستی، تکثیر سلولی و پاسخ به تنش‌ها در گیاهان نقش مهمی بازی می‌کنند. گشنیز زراعی با نام علمی ...
بیشتر
میکرو RNAها (miRNAs) گروهی از مولکول‌های RNA کوچک و غیر کدکننده با طولی حدود 24-18 نوکلئوتید هستند که بیان ژنهای هدف خود را در سطوح مختلف رونویسی و پس از رونویسی در گیاهان کنترل می‌کنند. میکرو RNAها در فرآیندهای مختلفی مانند رشد و نمو، فرآیندهای زیستی، تکثیر سلولی و پاسخ به تنش‌ها در گیاهان نقش مهمی بازی می‌کنند. گشنیز زراعی با نام علمی (Coriandrum sativum L.) گیاهی از خانواده چتریان (Apiaceae) است که دارای کاربردهای غذایی و دارویی مختلفی است. ژنوم این گیاه تاکنون توالی‌یابی نشده است و هیچ‌گونه گزارشی از شناسایی میکرو RNAها برای آن ثبت نشده است. مطالعه حاضر به‌منظور شناسایی میکرو RNAهای محافظت شده بالقوه و ژنهای هدف آنها در ترنسکریپتوم گیاه گشنیز صورت گرفت. ابتدا ترنسکریپتوم بافت‌های بذر و برگ این گیاه سرهم‌بندی شد و رونوشت‌های غیر کدکننده به پروتئین شناسایی و به‌عنوان توالی‌های کاندید پیش‌ساز میکرو RNA در نظر گرفته شدند. در نهایت از بین توالی‌های کاندید سه میکرو RNA با نام‌های csa-miR162، csa-miR169 و csa-miR399 متعلق به سه خانواده محافظت شده میکرو RNA پس از اعمال فیلترهای سخت‌گیرانه شناسایی شد. میکرو RNAهای شناسایی شده دارای بیان متفاوتی در بافت‌های بذر و برگ بودند و نقش ژنهای هدفشان در فرآیندهای مختلف زیستی نیز مورد تأیید قرار گرفت. در مجموع با توجه به اینکه میکرو RNAهای شناسایی شده در مطالعه حاضر دارای نقش تنظیمی بر طیف وسیعی از شبکه‌های ژنی و فرآیندهای زیستی مختلف در گیاه گشنیز هستند، می‌توان از آنها به‌عنوان ژنهای کاندید در بهبود عملکرد کمی و کیفی و همچنین مقاومت به تنش‌های مختلف در این گیاه بهره برد.
بیوانفورماتیک
خزر ادریسی مریان؛ حبیب الله سمیع زاده؛ سید حسن حسنی کومله؛ ناصر فرخی
چکیده
سرما تنش مهمی است که تولید و پراکندگی جغرافیایی بسیاری از گیاهان زراعی از جمله کلزا به عنوان یک گیاه روغنی مهم را محدود می‌کند. در این مقاله عناصر سیس شناخته شده که تنظیم‌کننده پاسخ مولکولی گیاه به تنش سرما هستند، برای شناسایی ژنهای دخیل در تحمل سرما استفاده شدند. از تعداد 62384 یونیژن از پایگاه داده Brassica Genome Gateway، تعداد 56 عدد ژن مسئول ...
بیشتر
سرما تنش مهمی است که تولید و پراکندگی جغرافیایی بسیاری از گیاهان زراعی از جمله کلزا به عنوان یک گیاه روغنی مهم را محدود می‌کند. در این مقاله عناصر سیس شناخته شده که تنظیم‌کننده پاسخ مولکولی گیاه به تنش سرما هستند، برای شناسایی ژنهای دخیل در تحمل سرما استفاده شدند. از تعداد 62384 یونیژن از پایگاه داده Brassica Genome Gateway، تعداد 56 عدد ژن مسئول سرما شناسایی شدند. برای اعتبارسنجی ژنهای شناسایی شده آنالیز پروموتر، هستیشناسی، هم‌بیانی، برهمکنش پروتئین-پروتئین و آنالیز بیان ژن به صورت پیشبینی محاسباتی انجام شد. نتایج حاکی از حضور عناصر سیس معمول پاسخ به سرما در ناحیه پروموتر تمامی ژنهای شناسایی شده بود که در مسیرهای مختلف زیستی مانند چرخه کالوین، تنفس سلولی و مسیرهای انتقال پیام در بخش‌های مختلف سلول قرار داشتند. بررسی هم‌بیانی ژنهای شناسایی‌شده، اثر متقابل ژن‌ها را با همبستگی بالای 64/0 نشان داد. بررسی پروموتر، شبکه برهمکنش پروتئین-پروتئین و بررسی فاکتورهای رونویسی دخیل در تنظیم رونویسی56 عدد ژن شناسایی شده و 98 عدد ژن هم‌بیان آنها حاکی از سازوکار مولکولی و مسیرهای مشابه و مشترک پاسخ به تنش سرما در گیاه است و ژنهای کاندید جهت بهره‌برداری در برنامه‌های اصلاحی و مهندسی ژنتیک کلزا را معرفی می‌کند.
بیوانفورماتیک
زهرا حاجی برات؛ عباس سعیدی؛ زهره حاجی برات
چکیده
آغاز گلدهی فاکتور مهمی است که عملکرد گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. عوامل محیطی تأثیر معنی‌داری بر مرحله گلدهی می‌گذارند. آنالیز بیوانفورماتیک فاکتور رونویسی MADS-box که به عنوان اجزای مهم در تشکیل گلدهی انجام گرفت. برکپودیوم گیاه مدل جدیدی است که برای درک بهتر مکانیسم‌های ژنتیکی، سلولی و بیولوژی مولکولی گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. ...
بیشتر
آغاز گلدهی فاکتور مهمی است که عملکرد گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. عوامل محیطی تأثیر معنی‌داری بر مرحله گلدهی می‌گذارند. آنالیز بیوانفورماتیک فاکتور رونویسی MADS-box که به عنوان اجزای مهم در تشکیل گلدهی انجام گرفت. برکپودیوم گیاه مدل جدیدی است که برای درک بهتر مکانیسم‌های ژنتیکی، سلولی و بیولوژی مولکولی گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه 43 توالی ژنهای MADS-box برکپودیوم با استفاده از روابط فیلوژنی، موتیف‌های محافظت‌شده، نقشه کروموزومی، آنالیز جایگاه اتصال فاکتور رونویسی و ترکیبات آمینواسیدهای آنالیز شدند. هدف از این مطالعه شناخت بهتر مکانیسم‌های مولکولی مرتبط با گلدهی می‌باشد. در این مطالعه، نتایج نشان داد که ژنهایMADS-box بر روی تمامی کروموزوم‌های برکپودیوم پراکنده هستند، درحالی‌که کلاسترهای ژنی بر روی تمامی کروموزم‌ها به جز کروموزم شماره پنج قرار داشتند. آنالیز ترکیبات آمینواسیدی نشان داد که لوسین، سرین و گلوتامات بالاترین مقدار و پایین‌ترین میزان مربوط به تریپتوفان بود که باعث القای گلدهی می‌شود. براساس آنالیز فیلوژنی ژن‌ها به 4 گروه تقسیم بندی شدند. تست تاجیما وجود انتخاب متعادل را در توالی MADS-box پیشبینی می‌کند و درنتیجه، پلی‌مورفیسم در توالی‌ها حفظ می‌شود. در نتیجه می‌توان گفت که تنوع کل در ژنهای MADS-box بالا بوده‌است. در مجموع، نتایج ما اطلاعات مفیدی برای بررسی ژنهای درگیر در پاسخ به گلدهی فراهم نموده و شناخت مکانیسم مولکولی و روابط بین ژنی در مسیر گلدهی را تسهیل ساخته‌است.
بیوانفورماتیک
پرویز حیدری؛ توماس نوسباومر
چکیده
روش‌های نسل نوین توالی‌یابی همچون RNA-Seq توانایی ارائه حجم بالایی از اطلاعات در زمینه رونوشت ژن‌ها را دارند. بازسازی شبکه ژنهای هم‌بیان بر اساس اطلاعات حاصل از داده‌های RNA-seq اطلاعات ارزشمندی جهت درک سیستم پاسخی گیاهان به تغییرات محیطی را ارائه می‌دهد. لذا در این تحقیق پروفایل کامل بیانی ژنهای گوجه فرنگی تحت تیمار دمای پایین با ...
بیشتر
روش‌های نسل نوین توالی‌یابی همچون RNA-Seq توانایی ارائه حجم بالایی از اطلاعات در زمینه رونوشت ژن‌ها را دارند. بازسازی شبکه ژنهای هم‌بیان بر اساس اطلاعات حاصل از داده‌های RNA-seq اطلاعات ارزشمندی جهت درک سیستم پاسخی گیاهان به تغییرات محیطی را ارائه می‌دهد. لذا در این تحقیق پروفایل کامل بیانی ژنهای گوجه فرنگی تحت تیمار دمای پایین با استفاده از روش شبکه‌های هم بیان وزن‌دار مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج کلاسترهای هم بیان نشان داد که 20267ژن نرمال شده در هشت ماژول معنادار قرار می‌گیرند. نتایج آنالیز عبارات GO نشان داد که بین گروه‌های هم بیان عملکردهای متفاوتی بر حسب فرایندهای بیولوژی و عملکرد مولکولی وجود دارد. بر این اساس ماژول اول به پروتئینهای شوک دمایی (HSPs) اختصاص یافت. پروتئین کینازها و پروتئینهای درگیر در تغییرات پس از ترجمه به‌ترتیب در ماژول دوم و سوم قرار گرفتند. پروموتور ژنهای ماژول پنج با توجه به الگوی بیان متفاوت در ژنوتیپ‌ها مورد بررسی قرار گرفت. عناصر سیس ACGTG و TTGACدر پروموتور همه ژن‌ها مشاهده شدند. عوامل رونویسی خانواده AP2/ERF و ZF-HD دارای بیشترین جایگاه اتصال در پروموتور ژنهای ماژول پنج بودند. نتایج حاصل توانست عناصر تنظیمی کلیدی که در تنظیم بیان یک شبکه ژنی تحت تنش سرما و فرایندهای آنتی‌اکسیدانتی درگیر بودند، را معرفی نماید.
بیوانفورماتیک
سپیده سنجری؛ رضا شیرزادیان خرم آباد؛ زهراسادات شبّر؛ مریم شهبازی
دوره 8، شماره 21 ، خرداد 1397، ، صفحه 1-15
چکیده
سورگوم علی‌رغم تحمل قابل‌توجه به خشکی، در دوران قبل و بعد از گلدهی در صورت مواجهه با تنش خشکی، دچار کاهش عملکرد دانه‌ای می‌شود. عوامل رونویسیNAC ، نقش کلیدی در سازگاری سورگوم به خشکی ایفا می‌کنند. در این مطالعه، اطلاعات مربوط به خانواده پروتئینیNAC از پایگاه‌های اطلاعاتی جمع‌آوری شد. سپس، مدل مخفی مارکوف دمین NAC (PF02365) بر علیه پروتئینهای ...
بیشتر
سورگوم علی‌رغم تحمل قابل‌توجه به خشکی، در دوران قبل و بعد از گلدهی در صورت مواجهه با تنش خشکی، دچار کاهش عملکرد دانه‌ای می‌شود. عوامل رونویسیNAC ، نقش کلیدی در سازگاری سورگوم به خشکی ایفا می‌کنند. در این مطالعه، اطلاعات مربوط به خانواده پروتئینیNAC از پایگاه‌های اطلاعاتی جمع‌آوری شد. سپس، مدل مخفی مارکوف دمین NAC (PF02365) بر علیه پروتئینهای سورگوم مورد جستجو قرار گرفت. در مجموع، 183 توالی پروتئینی کدشونده توسط 131 مکان ژنی شناسایی شدند. درخت فیلوژنی بر اساس دمینNAC خانواده ژنیNAC سورگوم، به‌همراه 11 توالی پروتئینی شناخته شده در سایر گیاهان، با روش نزدیک‌ترین همسایه‌ها ترسیم شد که این خانواده را به 15 زیرخانواده طبقه‌بندی نمود. 13 عضو از خانواده پروتئینی NAC سورگوم به زیرخانوادهSNAC های سایر گیاهان پیوستند که احتمالا در تحمل به تنش‌های غیرزیستی دخیل باشند. 14 نوع عنصر تنظیمی پاسخ‌دهنده به تنش‌ها و هورمون‌ها در راه‌انداز ژنهای زیرگروه SNAC پیشبینی شد. به‌منظور بررسی الگوی بیانی نسبی ژنهای SNAC، کشت مزرعه‌ای به‌صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی اجرا شد. آبیاری در دو سطح شامل آبیاری معمولی و تنش خشکی (قطع آبیاری پس از گلدهی) و ارقام در دو سطح شامل کیمیا (متحمل) و سپیده (حساس) لحاظ گردید. با توجه به الگوی بیانی SbSNACها، انتظار می‌رود که برخی از اعضا به‌عنوان تنظیم‌کننده‌های رونویسی مثبت (سه عضو) و منفی (سه عضو) در پاسخ به تنش خشکی پس از گلدهی در سورگوم فعالیت کنند. همچنین، برخی در پیری برگ (دو عضو) و فرایند انتقال مجدد فلزات (دو عضو) نقش دارند.
بیوانفورماتیک
سارا دژستان؛ مهدی بهنامیان؛ سحر فتحی اجیرلو؛ محمدعلی ابراهیمی؛ بنیامین یزدانی
دوره 8، شماره 21 ، خرداد 1397، ، صفحه 17-35
چکیده
خانواده ژنی NAC یک خانواده بزرگ عوامل نسخه‌برداری اختصاصی گیاهی است که نقش‌های متنوعی در مراحل نمو گیاهی و پاسخ به تنش‌ها ایفا می‌کند. با تکمیل پروژه توالی‌یابی ژنوم Hordeum vulgare cv. Morex امکان مطالعات بیوانفورماتیکی خانواده ژنی NAC در جو فراهم گردید. در این پژوهش با استفاده از پایش ژنومی، در کل 73 ژن غیرتکراری رمزکننده NAC در توالی‌های ژنومی ...
بیشتر
خانواده ژنی NAC یک خانواده بزرگ عوامل نسخه‌برداری اختصاصی گیاهی است که نقش‌های متنوعی در مراحل نمو گیاهی و پاسخ به تنش‌ها ایفا می‌کند. با تکمیل پروژه توالی‌یابی ژنوم Hordeum vulgare cv. Morex امکان مطالعات بیوانفورماتیکی خانواده ژنی NAC در جو فراهم گردید. در این پژوهش با استفاده از پایش ژنومی، در کل 73 ژن غیرتکراری رمزکننده NAC در توالی‌های ژنومی Hordeum vulgare cv. Morex شناسایی شد. یک درخت تبارشناسی مرکب با توالی‌های پروتئینی HvNAC و تعدادی از توالی‌های پروتئینی NAC شناخته‌شده برنج و آرابیدوپسیس ترسیم شد و آنها به 15 زیرگروه مشخص طبقه‌بندی شدند. مشخص شد که پراکنش ژنهای HvNAC روی کروموزوم‌های جو غیریکنواخت است. بیشتر ژنهای NAC به‌صورت انفرادی قرار گرفته‌اند و معدودی از آنها با دو یا سه ژن خوشه‌بندی شده‌اند. بیشتر عناصر cis ردیابی‌شده در نواحی بالادست و پایین‌دست ژنهای HvNAC در پاسخ به نور، پاسخ به تنش‌های غیرزیستی و به مقدار نسبتاً اندک در پاسخ به تنش-های زیستی دخیل هستند. در آنالیز in silico بیان ژن، ژنهای HvNAC در دامنه گسترده‌ای از بافت‌های مختلف بیان شدند و در مراحل نموی به-طور عمده بیان نشدند، همچنین، ژنهای HvNAC در شرایط تنش غیرزیستی تا حدودی و به مقدار نسبتاً کمتر در تنش‌های زیستی بیان شدند. این اطلاعات بیوانفورماتیکی چارچوبی برای مطالعات ژنومی و عملکردی این خانواده ژنی در جو فراهم می‌کند.
بیوانفورماتیک
سیده مریم یوسف موسوی؛ بهرام ملکی زنجانی؛ عباس بهاری
دوره 8، شماره 21 ، خرداد 1397، ، صفحه 37-45
چکیده
کیفیت گندم نان تحت تاثیر محتوای پروتئین و نشاسته دانه است که خواص آرد و خمیر را در فرایند پخت نان تعیین می‌کنند. ترکیب کلیدی آندوسپرم شامل پروتئینهای گلوتن است. با توجه به اینکه یکی از ملزومات به‌نژادی و تولید ارقام پرمحصول، اطلاع از ساختار ژنتیکی منابع گیاهی می‌باشد، توالی نوکلئوتیدی نواحی کدکننده زیر واحد گلوتنین با وزن مولکولی ...
بیشتر
کیفیت گندم نان تحت تاثیر محتوای پروتئین و نشاسته دانه است که خواص آرد و خمیر را در فرایند پخت نان تعیین می‌کنند. ترکیب کلیدی آندوسپرم شامل پروتئینهای گلوتن است. با توجه به اینکه یکی از ملزومات به‌نژادی و تولید ارقام پرمحصول، اطلاع از ساختار ژنتیکی منابع گیاهی می‌باشد، توالی نوکلئوتیدی نواحی کدکننده زیر واحد گلوتنین با وزن مولکولی بالا در ارقام گلستان، خزر یک و نسل F1 آنها مورد بررسی قرار گرفت و تفاوت‌ها و شباهت‌هایی در توالی نوکلئوتیدی نمونه‌های مورد مطاللعه آشکار گردید. توالی آمینو اسیدی ارقام والدینی و F1 حاصل از آنها با توالی EGEAS شروع می‌شود. این پنج آمینواسید به عنوان پنج آمینواسید آغازین ژن HMW-گلوتنین شناخته شده‌اند. نتایج نشان می-دهد که تعداد آمینو اسیدها در نواحی انتهایی N و C در ارقام والدینی و نسل F1 باهم برابر و به ترتیب دارای 104 عدد رزیدو و 42 عدد رزیدو در نواحی انتهایی N و C هستند ولی در تعداد سیستئین‌های موجود در ناحیه‌ی N تفاوت وجود دارد. تعداد سیستئین‌های موجود در ناحیه‌ی انتهایی C در هر سه مورد باهم برابر بوده و 1 عدد می‌باشد. درخت فیلوژنتیکی بر اساس توالی آمینواسیدی ژن HMW-گلوتنین بین ارقام والدینی، نسل F1 و تعدادی از توالی‌های موجود در پایگاه‌های داده رسم گردید. با توجه به اینکه تفاوت‌هایی در توالی آمینواسیدی نسل F1 با والدین مشاهده گردید. امید است که در نسل‌های بعدی به تنوع بیشتری در رابطه با این پروتئین دست یابیم که در برنامه‌های اصلاحی گندم با هدف بهبود کیفیت نانوایی مورد استفاده قرار گیرد.
بیوانفورماتیک
رضا میر دریکوند؛ سید محسن سهرابی؛ کامران سمیعی
دوره 8، شماره 21 ، خرداد 1397، ، صفحه 59-70
چکیده
دیفنسین‌های گیاهی، خانواده‌ای بزرگ از پپتیدهای ضد میکروبی غنی از سیستئین هستند. این پپتیدها، مولکول‌هایی با جرم مولکولی 5 تا 7 کیلودالتون و دارای هشت اسید آمینه سیستئین محافظت شده هستند که در ایجاد پیوندهای دی‌سولفیدی نقش دارند. در این پژوهش برخی اعضاء خانواده ژنی دیفنسین در ژنوتیپ‌های مختلف گیاه عدس جداسازی و بررسی شدند. ابتدا، ...
بیشتر
دیفنسین‌های گیاهی، خانواده‌ای بزرگ از پپتیدهای ضد میکروبی غنی از سیستئین هستند. این پپتیدها، مولکول‌هایی با جرم مولکولی 5 تا 7 کیلودالتون و دارای هشت اسید آمینه سیستئین محافظت شده هستند که در ایجاد پیوندهای دی‌سولفیدی نقش دارند. در این پژوهش برخی اعضاء خانواده ژنی دیفنسین در ژنوتیپ‌های مختلف گیاه عدس جداسازی و بررسی شدند. ابتدا، تمام توالی‌های کد کننده‌ی ژنهای دیفنسین گیاهان دو لپه‌ای از بانک ژن دریافت شد. توالی‌های کد کننده‌ی دریافت شده، در کتابخانه EST گیاه عدس همردیف و نتایج حاصل با هم مخلوط و سر هم‌بندی شدند. کانتیگ‌ها و سینگلتون‌های حاصل از سرهم‌بندی با استفاده از ابزار BLASTn، علیه پایگاه داده nr همردیف شدند. از کانتیگ‌ها و سینگلتون‌های دارای چارچوب خوانش باز کامل دیفنسین برای طراحی آغازگرها استفاده شد. در مرحله‌ی بعدی، از ژنوتیپ‌های گچساران، محلی، Filip2003-2L، Filip2003-9L، Filip2005-2L و Filip2006-10L گیاه عدس استخراج DNA صورت گرفت. در نهایت، توالی ژنومی دیفنسین‌ها با استفاده از واکنش PCR تکثیر شد و پس از همسانه‌سازی در ناقل pTZ57R/T مورد توالی‌یابی قرار گرفت. نتایج، شباهت کامل را در دیفنسین‌های جداسازی شده از ژنوتیپ‌های مورد بررسی نشان داد. ژنهای شناسایی شده همچنین دارای اینترون‌هایی با طول متغیر بودند که ساختاری محافظت شده داشتند و حاوی عناصر تنظیمی برای پاسخ به عوامل و شرایط مختلف بودند. در این پژوهش برای اولین بار، توالی ژنومی سه ژن از ژنهای خانواده دیفنسین از ژنوتیپ‌های مختلف گیاه عدس جداسازی و ساختار و ویژگی‌های آنها مشخص شد.
بیوانفورماتیک
هاجر نصراللهی؛ فرشید طلعت؛ ایرج برنوسی؛ مهدی بدری انرجان
دوره 7، شماره 20 ، اسفند 1396، ، صفحه 1-12
چکیده
هشت ژنوم دیپلوئید شامل ژنوم‌های A، B، C، D، E، F، G و K در جنس گوسیپیوم Gossypium شناسایی شده اند. ژنوم A فقط به دو گونه herbaceum و arboreum پنبه های دنیای قدیم محدود شده است و این ژنوم از G. herbaceumبه گونه‌های دیگر انتقال پیدا کرده است. به منظور توالی یابی ژنوم کلروپلاست G. herbaceum (A1) و مقایسه آن با دو گونه G. hirsutum (AD1) و G. barbadense (AD2) توالی‌های ژنوم سه گونه از سایت ...
بیشتر
هشت ژنوم دیپلوئید شامل ژنوم‌های A، B، C، D، E، F، G و K در جنس گوسیپیوم Gossypium شناسایی شده اند. ژنوم A فقط به دو گونه herbaceum و arboreum پنبه های دنیای قدیم محدود شده است و این ژنوم از G. herbaceumبه گونه‌های دیگر انتقال پیدا کرده است. به منظور توالی یابی ژنوم کلروپلاست G. herbaceum (A1) و مقایسه آن با دو گونه G. hirsutum (AD1) و G. barbadense (AD2) توالی‌های ژنوم سه گونه از سایت مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی برداشت شده است. موقعیت هر کدام از ژن‌ها، تعداد نوکلئوتید‌ها، نواحی بین ژنی و اینترون‌ها مشخص گردید. ژنوم کلروپلاست G. herbaceum دارای 160140 جفت‌‌باز بوده و ساختمان چهاربعدی حفاظت شده دارد. نواحی تک نسخه‌ای ژنوم کلروپلاست، توسط دو ناحیه تکرار معکوس از هم جدا شده که ناحیه تک نسخه‌ای بزرگ دارای 88709 جفت باز، ناحیه تک نسخه‌ای کوچک 20221 جفت باز بوده و هر ناحیه تکرار معکوس 25605 جفت باز دارد. ژنوم پلاستیدی 114 ژن تک نسخه‌ای و 19 ژن دو نسخه‌ای دارد که ژنهای تک نسخه‌ای شامل 79 ژن رمزکننده پروتئین، 4 ژن rRNA ریبوزومی و 31 ژن tRNA است. نتایج نشان داد میان ژنهای پلاستیدی فقط 18 ژن دارای 2-1 اینترون هستند که در مقایسه با ژنوم کلروپلاست دو گونه آلوتتراپلوئیدی ژن ycf15 تنها ژن دو
نسخه‌ای موجود در G. herbaceum بود. در G. herbaceum و G. barbadense ژن rpl22 وجود داشت ولی ژن ycf15 در
G. barbadense، ژن های rpl22 و ycf15 در G. hirsutum از دست رفته اند. با وجود میزان بالای حفاظت SSRها در ژنوم کلروپلاست این SSRها به دلیل بازده بالا در مقابل SSR ژنومی برای آنالیز تنوع ژنتیکی مفید هستند.
بیوانفورماتیک
امید جزایری؛ طاهره السادات آقاجان زاده؛ تئو الزنگا
دوره 7، شماره 20 ، اسفند 1396، ، صفحه 29-40
چکیده
اهمیت تغذیه‌ای گلوکوزینولات‌ها در انسان‌ها، حیوانات و اثرات آنها در بهبود سرطان، بیماری‌های قلبی-عروقی، عصبی و نقش دفاعی آنها درگیاهان علیه آفت‌ها و پاتوژن‌ها موجب گردیده است تا مسیر بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها گزینه مناسبی جهت مطالعات ژنتیکی قرار گیرند. در شرایط تنشی، بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها به‌وسیله مجموعه‌ای از فاکتورهای ...
بیشتر
اهمیت تغذیه‌ای گلوکوزینولات‌ها در انسان‌ها، حیوانات و اثرات آنها در بهبود سرطان، بیماری‌های قلبی-عروقی، عصبی و نقش دفاعی آنها درگیاهان علیه آفت‌ها و پاتوژن‌ها موجب گردیده است تا مسیر بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها گزینه مناسبی جهت مطالعات ژنتیکی قرار گیرند. در شرایط تنشی، بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها به‌وسیله مجموعه‌ای از فاکتورهای رونویسی تحت کنترل مثبت یا منفی قرار می‌گیرند. شبه رسپتورهای کینازی در واقع پروتئین‌هایی هستند که به عنوان گیرنده‌های سطحی سلول، پیام‌های محیطی را دریافت می‌کنند. هدف از تحقیق حاضر مطالعه نقش تنظیمی ژن AT2G37050 در ارتباط با بیوسنتز گلیکوزینولاتها می‌باشد. به دنبال مطالعات پروتئومیک قبلی انجام شده بر روی گیاه آرابیدوپسیس تالیانای جهش‌یافته که ژن شبه رسپتور کینازی AT2G37050 آن از کار افتاده، مشخص گردید که 22 پروتئین در گیاه جهش‌یافته وجود دارند درحالی که در گیاه نوع وحشی (کنترل) حضور ندارند. مطالعات بیوانفورماتیکی حاضر، برگرفته از منابع مستخرج از الگوریتم GeneMANIA به کمک نرم‌افزار Cytoscape نشان داده است که بین سه پروتئین TSK-associating protein1 (TSA1)،AT3G47570 و AT1G08750 با پروتئین های درگیر در بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها و همچنین تنظیم‌کننده‌های بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها ارتباطات بیولوژیکی از نوع هم بیانی ژنی، برهم کنش پروتئین- پروتئین و قرار گیری در یک مکان مشترک درون سلولی (هم مکانی) وجود دارد. از طرفی دیگر، با توجه به اینکه گلوکوزینولات‌ها به عنوان ترکیبات ثانویه سولفوردار در آرابیدوپسیس تالیانا و گیاهان خانواده کلم شناخته شده‌اند، وجود ارتباط زیستی بین ژن TSA1 و AT3G47570 با ژن‌ها/ پروتئینهای ناقل سولفور و مسیر احیای سولفور، بر نقش این دو ژن در ارتباط با بیوسنتز گلوکوزینولات‌ها قوت بیشتری بخشیده است.
بیوانفورماتیک
سهیلا فاطمی؛ خالد میرزایی؛ محمد صدیق کمانگر
دوره 7، شماره 19 ، آبان 1396، ، صفحه 39-50
چکیده
اکسین نقش مهمی در تنظیم مراحل مختلف رشد و نمو گیاهان دارد. مطالعات نشان داده است که اکسین این فرآیندها را با استفاده از ژنهای پاسخگو به اکسین (ARF) تنظیم می‌کند. با توجه به نوع دومین میانی، پروتئین ARF به عنوان یک فاکتور رونویسی با اتصال به ژنهای هدف باعث سرکوب و یا تحریک بیان این ژن‌ها می‌شود. ژنهای ARF در چند گونه مختلف گیاهی با ...
بیشتر
اکسین نقش مهمی در تنظیم مراحل مختلف رشد و نمو گیاهان دارد. مطالعات نشان داده است که اکسین این فرآیندها را با استفاده از ژنهای پاسخگو به اکسین (ARF) تنظیم می‌کند. با توجه به نوع دومین میانی، پروتئین ARF به عنوان یک فاکتور رونویسی با اتصال به ژنهای هدف باعث سرکوب و یا تحریک بیان این ژن‌ها می‌شود. ژنهای ARF در چند گونه مختلف گیاهی با استفاده از روش‌های مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، با این حال برای درک بهتر مکانیسم این پروتئینها نیاز به مطالعات بیشتری در گیاهان است. در این مطالعه با استفاده از روش‌های محاسباتی 27 ژن ARF شناسایی شد که در قسمتهای مختلف کروموزوم‌های لوبیا پراکنده هستند. بررسی درخت فیلوژنتیکی نشان داد این توالی‌ها در چهار گروه مجزا قرار دارند بدون اینکه در بین این توالی‌ها مضاعفشدگی مشاهده شود. بیان ژنهای ARF باتوجه به نوع ژن و بر اساس نوع بافت به ترتیب به پنج و دو گروه تقسیم شد. ژنهای ARF در بافت‌های برگ، سه برگچههای جوان، ساقه، غلافهای رسیده و غلافهای جوان در مقایسه با سایر بافت‌های دیگر بیان بیشتری داشتند. از کل توالی‌های ARF مورد بررسی، تعداد 9 و 17 توالی به ترتیب به عنوان محرک و سرکوبکننده بیان ژن شناسایی شدند.
بیوانفورماتیک
شهربانو میردارمنصوری؛ نادعلی بابائیان جلودار؛ زهراسادات شبّر؛ قربانعلی نعمت زاده؛ محمدرضا غفاری
دوره 7، شماره 19 ، آبان 1396، ، صفحه 65-76
چکیده
برنج یک گیاه گلیکوفیت است و شوری خاک یکی از مهمترین محدودکنندههای تولید برنج می‌باشد. از آنجایی که دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری نیازمند درک سازوکار پیچیده پاسخگویی به تنش است، در این تحقیق تلاش شده تا با آنالیز داده‌های تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژنهای مهم پاسخگو به تنش شوری شناسایی شوند. بدین منظور نه سری داده ریزآرایه ...
بیشتر
برنج یک گیاه گلیکوفیت است و شوری خاک یکی از مهمترین محدودکنندههای تولید برنج می‌باشد. از آنجایی که دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری نیازمند درک سازوکار پیچیده پاسخگویی به تنش است، در این تحقیق تلاش شده تا با آنالیز داده‌های تولید شده از طریق فناوری ریزآرایه، ژنهای مهم پاسخگو به تنش شوری شناسایی شوند. بدین منظور نه سری داده ریزآرایه مورد آنالیز قرار گرفتند و تعداد 13798 ژن، دو برابر تغییر بیان معنیدار نسبت به شرایط نرمال نشان دادند. نتایج هستی شناسی ژنهایی که در ارقام متحمل دارای افزایش بیان شده بودند، نشان داد که در بخش فرآیندهای زیستی و عملکرد مولکولی بیشتر ژن‌ها در دسته رونویسی نسبت به زمینه ژنتیکی برنج به طور معنی‌داری غنی شدند. در آنالیز هاب مشخص شد که بیشتر ژن های کلیدی از دسته پروتئین کینازها هستند،PFK و CPK10 از جمله مهمترین کینازهای قطب شناسایی شده می باشند. درمیان عوامل رونویسی، GCN5 به عنوان ژن کلیدی در آنالیز هاب شناسایی شد. در کل، نتایج آنالیز هاب 10 ژن کلیدی را شناسایی نمود که از دسته عوامل تنظیمی، ترانسپورترها و سیگنال ترارسانی بودند. انتظار می‌رود نتایج بدست آمده در جهت تحقق دستیابی به برنج متحمل به تنش شوری مورد استفاده واقع شود.
بیوانفورماتیک
امین عابدی عابدی؛ رضا شیرزادیان خرم آباد؛ محمد مهدی سوهانی
دوره 7، شماره 18 ، شهریور 1396، ، صفحه 27-40
چکیده
در یوکاریوت‌ها DNA ژنومی در ترکیب با پروتئینهای هیستونی کروماتین را ایجاد می‌کند. چپرون‌های هیستونی از طریق تغییر دسترسی به DNA بر میزان رونویسی ژن‌ها تأثیر می‌گذارند. بر خلاف مخمر و جانوران، در مورد چپرون‌های هیستونی گیاهی اطلاعات کمی وجود دارد. در این رابطه، خانواده nucleosome assembly protein (NAP) در تمام یوکاریوت‌ها حفاظت شده بوده و جزء ...
بیشتر
در یوکاریوت‌ها DNA ژنومی در ترکیب با پروتئینهای هیستونی کروماتین را ایجاد می‌کند. چپرون‌های هیستونی از طریق تغییر دسترسی به DNA بر میزان رونویسی ژن‌ها تأثیر می‌گذارند. بر خلاف مخمر و جانوران، در مورد چپرون‌های هیستونی گیاهی اطلاعات کمی وجود دارد. در این رابطه، خانواده nucleosome assembly protein (NAP) در تمام یوکاریوت‌ها حفاظت شده بوده و جزء جدایی ناپذیر در پایداری، حفظ و پویایی کرماتین یوکاریوتی می‌باشد. این پروتئین ها در انتقال هیستون‌ها به هسته، تشکیل نوکلئوزوم و القاء سیالیت کروماتین نقش داشته و لذا رونویسی بسیاری از ژن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این مطالعه با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی، 6 ژن شبه NAP (ZmNPL1 تا ZmNAPL6) در ذرت شناسایی شد. آنالیز فیلوژنتیکی نشان داد که این ژنهای NAPL همانند ژنهای NAPL آرابیدوپسیس و برنج به دو زیر گروه تقسیم شده و رابطه تکاملی نزدیکتری با ژنهای NAPL برنج داشتند. این ژن‌ها دارای 3 تا 11 اینترون بوده و بر روی 5 کروموزوم از 10 کروموزوم ذرت قرار گرفته‌اند. آنالیز بیانی بر پایه ریزآرایه نشان دهنده تنظیم دقیق رونویسی ژنهای ZmNAPL در طول نمو ذرت می‌باشد. این امر حاکی از نقش مهم این ژن‌ها در برنامه ریزی مرتبط با فرآیندهای نموی ذرت بود. این مطالعه اولین گزارش در مورد شناسایی و بررسی روابط تکاملی، ساختاری و بیانی ژنهای NAPL ذرت بوده و نتایج بدست آمده از آن اطلاعات پایه برای تحقیقات آتی در مورد کارکرد ژن-های NAPL ذرت را مهیا می‌سازد.
