فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی

با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

شناسایی و تجزیه و تحلیل ‏miRNAs‏ در گونه‌های مختلف آویشن ‏

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست فناوری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 گروه زیست فناوری، دانشکده کشاورزی ، صنعتی اصفهان

چکیده

امروزه گیاهان دارویی به دلیل دارا بودن متابولیت‌های مؤثر، در درمان بسیاری از بیماری‌ها مورد توجه و استفاده همگان قرار گرفته‌اند. یکی از این گیاهان آویشن است که حاوی گستره وسیعی از متابولیت‌های ثانویه مانند ترپن‌ها می‌باشد. روش‌های مختلفی برای افزایش این مواد ابداع‌ شده است. در روش‌های کلاسیک از تغییر عوامل محیطی جهت افزایش تولید ماده مؤثره استفاده می‌گردد. در حالی که در روش‌های نوین از دست‌ورزی‌های ژنتیکی که بازده بالاتری نیز دارند بهره گرفته می‌شود. از جمله این رویکرد‌ها استفاده از نقش و عملکرد miRNAs می‌باشد. این RNAs بیان ژن را پس از رونویسی از طریق تجزیه mRNAs یا مهار ترجمه آن‌ها کنترل کرده و نقش‌های متنوعی را در فرآیندهای بیولوژیکی و متابولیکی در گیاهان و جانوران بازی می‌کنند. روش‌های متعددی برای شناسایی miRNAs موجود می‌باشد که یکی از ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین آن‌ها، استفاده از ابزارها و روش‌های بیوانفورماتیکی است. لذا به منظور شناسایی miRNAs متمایز در گونه‌های مختلف آویشن، مطالعه‌ای مبتنی بر جستجوی همولوژی با استفاده از اطلاعات ترانسکریپتومی گیاه آویشن انجام گرفت. ابتدا این اطلاعات پالایش و سپس همردیفی در برابر تمام miRNAs شناخته‌شده موجود در بانک اطلاعاتی miRBase انجام شد. بعد از غربالگری نتایج بر اساس شاخص‌هایی همچون طول و سطح e-value ساختار ثانویه miRNAs با ابزار UNAfold مورد بررسی قرار گرفت. شناسایی ژن‌های هدف با استفاده از ابزار psRNATARGET و بررسی روابط فیلوژنتیکی به روش حداکثر احتمال و ابزار RaxML انجام شد. در مجموع ۶۴ miRNAs کاندید متمایز در گونه‌های مختلف آویشن شناسایی شدند که از این تعداد ۱۴ عدد در مسیر‌ سنتز ترپن‌ها قرار داشتند. از مهم‌ترین این miRNAs می‌توان به miR172 و miR396 اشاره کرد که در مطالعات پیشین نقش آن‌ها در مسیر سنتز ترپنوئیدها به اثبات رسیده است. درخت فیلوژنتیک توانست ارتباط میان miRNAs در گونه‌های مختلف را به خوبی نشان دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification and characterization of miRNAs in various Thymus species

نویسندگان [English]

  • Aboozar Soorni 1
  • Sepehr Meratian Esfahani 2
  • Badraldin Ebrahim Sayed-Tabatabaei 1

1 Department of Biotechnology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology

2 Department of Biotechnology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology

چکیده [English]

Today, medicinal plants are used in the treatment of many diseases because of their secondary metabolites. Thyme as one of these plants contains a wide range of secondary metabolites such as terpenes. Various methods have been developed to increase these materials. In classical methods, environmental factors are changed to produce the most effective substance in medicinal plants, but in newer approaches that are based on plant genetics, higher yields are observed. One of these approaches is the use of miRNAs. These miRNAs control gene expression after transcription by mRNA analysis or inhibition of their translation, and play different roles in biological and metabolic processes in plants and animals. One of the simplest and least expensive methods for identifying miRNAs is the use of bioinformatics tools and methods. To identify distinct miRNA in different species of thyme, a study based on homology search was conducted using transcriptomic data of thyme. First, this information was refined and then aligament performed against all known miRNAs in the miRBase database. After screening of results based on factors such as length and e-value level, the secondary structure of miRNAs was analyzed with UNAfold tool. Target genes were identified using psRNATARGET tool and phylogenetic relationships were investigated using maximum likelihood method and RaxML tool. In total 64 distinct candidate’s miRNAs were identified in different species of thymus and 14 miRNAs included miR172 and miR396 played an important role in terpenes synthesis and it has been proven in previous studies. The phylogenetic tree was able to show the relationship between miRNAs in different species.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thyme
  • NGS
  • Terpenes
مراجع
Alptekin, B., Akpinar, B. A., & Budak, H. (2017). A comprehensive prescription for plant miRNA identification. Frontiers in plant science, 7, 2058. Aparicio-Puerta, E., Gómez-Martín, C., Giannoukakos, S., Medina, J. M., Marchal, J. A., & Hackenberg, M. (2020). mirnaQC: a webserver for comparative quality control of miRNA-seq data. Nucleic acids research, 48(W1), W262-W267. Arora, S., Rana, R., Chhabra, A., Jaiswal, A., & Rani, V. (2013). miRNA–transcription factor interactions: a combinatorial regulation of gene expression. Molecular genetics and genomics, 288, 77-87. https://link.springer.com/article/10.1007/s00438-013-0734-z Aukerman, M. J., & Sakai, H. (2003). Regulation of flowering time and floral organ identity by a microRNA and its APETALA2-like target genes. The Plant Cell, 15(11), 2730-2741. Badapanda, C., & Rathore, A. (2018). Discovering microRNAs and their targets in the red flour beetle Tribolium castaneum from expressed sequence tags. Meta Gene, 17, 61-67. Barik, S., SarkarDas, S., Singh, A., Gautam, V., Kumar, P., Majee, M., & Sarkar, A. K. (2014). Phylogenetic analysis reveals conservation and diversification of micro RNA166 genes among diverse plant species. Genomics, 103(1), 114-121. Bartel, D. P. (2004). MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. cell, 116(2), 281-297. Behnia, M., Haghighi, A., Komeylizadeh, H., Tabaei, S.-J. S., & Abadi, A. (2008). Inhibitory effects of Iranian Thymus vulgaris extracts on in vitro growth of Entamoeba histolytica. The Korean journal of parasitology, 46(3), 153. Bentwich, I., Avniel, A., Karov, Y., Aharonov, R., Gilad, S., Barad, O., Barzilai, A., Einat, P., Einav, U., & Meiri, E. (2005). Identification of hundreds of conserved and nonconserved human microRNAs. Nature genetics, 37-770-766,(7). Bolger, A. M., Lohse, M., & Usadel, B. (2014). Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics, 30(15), 2114-2120. Braga, P. C., Culici, M., Alfieri, M., & Dal Sasso, M. (2008). Thymol inhibits Candida albicans biofilm formation and mature biofilm. International journal of antimicrobial agents, 31(5), 472-477. Dai, X., Zhuang, Z., & Zhao, P. X. (2018). psRNATarget: a plant small RNA target analysis server (2017 release). Nucleic acids research, 46(W1), W49-W54. Davison, T. S., Johnson, C. D., & Andruss, B. F. (2006). [2] Analyzing Micro‐RNA Expression Using Microarrays. Methods in enzymology, 411, 14-34. Gou, J.-Y., Felippes, F. F., Liu, C.-J., Weigel, D., & Wang, J.-W. (2011). Negative regulation of anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis by a miR156-targeted SPL transcription factor. The Plant Cell, 23(4), 1512-1522. Grabherr, M. G., Haas, B. J., Yassour, M., Levin, J. Z., Thompson, D. A., Amit, I., Adiconis, X., Fan, L., Raychowdhury, R., & Zeng, Q. (2011)Full-length transcriptome assembly from RNA-Seq data without a reference genome. Nature biotechnology, 29(7), 644-652. Hummelbrunner, L. A., & Isman, M. B. (2001). Acute, sublethal, antifeedant, and synergistic effects of monoterpenoid essential oil compounds on the tobacco cutworm, Spodoptera litura (Lep., Noctuidae). Journal of Agricultural and food chemistry, 49(2), 715-720. Isman, M. B. (2000). Plant essential oils for pest and disease management. Crop protection, 19 (8-10), 603-608. Lee, R. C., Feinbaum, R. L., & Ambros, V. (1993). The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. cell, 75(5), 843-854. Lim, L. P., Glasner, M. E., Yekta, S., Burge, C. B., & Bartel, D. P. (2003). Vertebrate microRNA genes. Science, 299(5612), 1540-1540. Millar, A. A., & Waterhouse, P. M. (2005). Plant and animal microRNAs: similarities and differences. Functional & integrative genomics, 5, 129-135. Morales, R. (2002). The history, botany and taxonomy of the genus Thymus. Thyme: the genus Thymus, 1, 1-43. Njaci, I., Williams, B., Castillo-González, C., Dickman, M. B., Zhang, X., & Mundree, S. (2018). Genome-wide investigation of the role of microRNAs in desiccation tolerance in the resurrection grass Tripogon loliiformis. Plants, 7(3), 68. ÖZGÜVEN, M., & Tansi, S. (1998). Drug yield and essential oil of Thymus vulgaris L. as in influenced by ecological and ontogenetical variation. Turkish journal of agriculture and forestry, 22(6), 537-542. Palatnik, J. F., Allen, E., Wu, X., Schommer, C., Schwab, R., Carrington, J. C., & Weigel, D. (2003). Control of leaf morphogenesis by microRNAs. Nature, 425(6955), 257-263. Pegler, J. L., Oultram, J. M. J., Grof, C. P. L., & Eamens, A. L. (2019). Profiling the Abiotic Stress Responsive microRNA Landscape of Arabidopsis thaliana. Plants (Basel), 8(3). https://doi.org/10.3390/plants8030058 Quinlan, A. R. (2014). BEDTools: the Swiss‐army tool for genome feature analysis. Current protocols in bioinformatics, 47(1), 11.12. 11-34.11.12. Roselló, J. A. E. (1981). Cytotaxonomic and evolutionary studies in" Thymus"(" Labiatae"): relationships of the members of section" Thymus" Jalas. Anales del Jardín Botánico de Madrid. Sedy, K., & Koschier, E. (2003). Bioactivity of carvacrol and thymol against Frankliniella occidentalis and Thrips tabaci. Journal of Applied Entomology, 127(6), 313-316. Singh, N., Srivastava, S., & Sharma, A. (2016). Identification and analysis of miRNAs and their targets in ginger using bioinformatics approach. Gene, 575(2), 570-576. Soorni, A., Borna, T., Alemardan, A., Chakrabarti, M., Hunt, A. G., & Bombarely, A. (2019). Transcriptome landscape variation in the genus Thymus. Genes, 10(8), 620. Srivastava, L. M. (2002). Plant growth and development: hormones and environment. Elsevier. Stamatakis, A. (2014). RAxML version 8: a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies. Bioinformatics, 30(9), 1312-1313. Wahid, F., Shehzad, A., Khan, T., & Kim, Y. Y. (2010). MicroRNAs: synthesis, mechanism, function, and recent clinical trials. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research, 1803(11), 1231-1243. Zhang, B., Pan, X., Cannon, C. H., Cobb, G. P., & Anderson, T. A. (2006). Conservation and divergence of plant microRNA genes. The Plant Journal, 46(2), 243-259. Zhang, Y., Yun, Z., Gong, L., Qu, H., Duan, X., Jiang, Y., & Zhu, H. (2018). Comparison of miRNA evolution and function in plants and animals. Microrna, 7(1), 4-10. Zhao, S., Wang, X., Yan, X., Guo, L., Mi, X., Xu, Q., Zhu, J., Wu, A., Liu, L., & Wei, C. (2018). Revealing of microRNA involved regulatory gene networks on terpenoid biosynthesis in Camellia sinensis in different growing time points. Journal of Agricultural and food chemistry, 66(47), 12604-12616.
فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی
دوره 13، شماره 43 - شماره پیاپی 43
آذر 1402
صفحه 1-10
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار