شناسایی میکرو ‏RNA‏ها‎ ‎و‎ ‎ژن‌های هدف مرتبط در ترانسکریپتوم گیاه ‎ ‎Camelina sativa L.

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ‏ایلام، ایران.‏

2 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

چکیده

میکرو RNA ها (miRNAs) دسته‌ای از مولکول‌های ریز RNA، غیر کدکننده‌ی درون‌زا، با طولی بین 24-19 نوکلئوتید هستند که ژن‌های هدف را در سطح پس از رونویسی در گیاهان کنترل می‌کنند. در این مطالعه تعدادی از میکرو RNA های موجود در گیاه کاملینا با استفاده از داده‌های حاصل از توالی‌یابی RNA شناسایی و معرفی شدند. گیاه کاملینا با نام علمی (Camelina Sativa L.) گیاهی روغنی- دارویی و متعلق به خانواده‌ی شب‌بوئیان (Brassicaceae) است. در ابتدا استخراج RNA از بافت برگ گیاه صورت گرفت و RNA استخراج شده جهت توالی‌یابی ارسال شد. داده‌ها پس از حذف خوانش‌های با کیفیت پایین‌تر از سطح آستانه و نیز پیرایش آن‌ها، با نرم‌افزار Trinity به صورت denovo سر‌هم‌بندی شدند. سپس شناسایی میکرو RNA ها با نرم‌افزار miRDeep2 انجام شد. با استفاده از داده‌های ترنسکریپتوم گیاه و توالی‌های میکرو RNA های شناخته‌شده در سایر گیاهان تعداد 33 میکرو RNA شناسایی و ژن‌های هدف آن‌ها با استفاده از برنامه‌ی psRNAtarget مشخص شدند. بررسی ژن‌های هدف نشان داد که در مجموع 1415 ژن توسط این میکرو RNA ها، تنظیم می ‌شوند که متعلق به چندین خانواده‌ی ژنی با عملکردهای زیستی متفاوت از جمله ژن‌های پروتئین‌های متصل شونده به پروموتور Squamusa، خانواده‌ی پروتئین کیناز و ... هستند. مقایسه‌ی بیان ژن‌های حامل میکرو RNA در دو لاین دابلدهاپلوئید مورد مطالعه، نشان داد که به غیر از miR296 و miR474 که در لاین شماره‌ی 1 بیان بیشتری داشتند، بقیه میکرو RNA ها در لاین شماره‌ی 2 بیان بالاتری داشتند. این موضوع با توجه به پایین‌تر بودن میزان تولید روغن در لاین شماره‌ی 1 نسبت به لاین شماره‌ی 2 نشان‌دهنده‌ی ارتباط این دو میکروRNA با تولید روغن است.miR483 در هیچ کدام از لاین‌ها بیان نداشت. miR113 و miR206 بالاترین میزان بیان را در بین همه میکرو RNA ها داشتند. بیان بالاتر میکرو RNA ها در لاین 2 احتمالاً نشانگر فعالیت بالاتر مکانیسم خاموشی در سطح رونویسی برای ژن‌های هدف در این لاین نسبت به لاین شماره‌ی 1 می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification of miRNAs and their target genes in (Camelina sativa L.) ‎transcriptome

نویسندگان [English]

  • Leila Farhadi 1
  • Ali Arminian 1
  • sajad Rashidi Monfared 2
1 Agronomy and plant breeding Department, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran.
2 Agricultural Biotechnology Department, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous and noncoding small RNA molecules with a length of 19-24 nucleotides (nts) that regulate target genes at the post-transcriptional level in plants. In this study, several miRNAs in Camelina were identified, and their potential roles were reported. Camelina with its scientific name (Camelina Sativa L.) is an oil-medicinal plant belonging to the Brassicaceae family. First the RNA was extracted from C. sativa leaf and sent to the Beijing genome institute for RNA-sequencing. Then the data were assembled denovo with Trinity software after removing the reads with lower quality than the threshold level and trimming them. Detection of miRNAs was then performed by miRDeep2 software. Accordingly, we identified 33 miRNAs from the leaf dataset, and their secondary structures were evaluated. The target genes of the detected miRNAs were identified by the psRNAtarget website. Examining the target genes showed that a total of 1415 genes are regulated by these microRNAs, which belong to several gene families with different biological functions, including the genes of proteins that bind to the Squamusa promoter, the protein kinase family, etc. Comparing the expression of microRNA carrying genes (TPM) in the two studied doubled haploid lines, showed that except for miR296 and miR474 which were more expressed in line number 1, the other miRNAs had higher expression in line number 2. Considering the lower amount of oil production in line number 1 compared to line number 2, this indicates the relationship of these two microRNAs with oil production. miR483 was not expressed in any of the lines. miR113 and miR206 had the highest expression levels among all microRNAs. The higher expression of micro RNAs in line 2 probably indicates the higher activity of the silencing mechanism at the transcription level for the target genes in this line compared to line number 1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Camelina sativa
  • Doubled haploid
  • microRNA
  • Transcriptome

مراجع

Brautigam, A., Mullick, T., Schliesky, S. and Weber, A.P.M. (2011). Critical assessment of assembly strategies for non-model species Mrna-Seq data and application of next-generation sequencing to the comparison of C3 and C4 species. Journal of Experimental Botany, 62, 3093-3102. Chesnais, Q., Verzeaux, J., Couty, A., Le Roux, V., and Ameline, A. (2015). Is the Oil Seed Crop Camelina sativa a Potential host for aphid pests? Bioenergy Research, 8 (1), 91-99. Darvishi, N., Sabri, M., & Alavi, M. (2021). Toward evaluation of the monolignol biosynthesis gene network with contemplation on the role of cinnamoyl coA reductase (CCR) gene family in camelina sativa. Agricultural Biotechnology Journal, 12(4), 99-121. doi: 10.22103/jab.2020.16043.1245 Dharavath, R. N., Singh, S., Chaturvedi, S., and Luqman, S. (2016). Camelina sativa Crantz a mercantile crop with speckled pharmacological activities. Annals of Phytomedicine: An international journal, 5(2), 6-26. Duan, J., Xia, C., Zhao, Jia, J. and Kong, X. (2012). Optimizing de novo common wheat transcriptome assembly using short-read RNA-Seq data. BMC genomics. 13, 392. Fallah, F., Kahrizi, D., Rezaeizad, A., Zebarzadi, A., & Zarei, L. (2020). Evaluation of Genetic Variation and Parameters of Fatty Acid Profile in Doubled Haploid Lines of Camelina sativa L. Plant Genetic Researches, 6(2), 79-96. Fereidooni L., Tahmasebi Z., Kahrizi D., Safari H., Arminian A. (2023). Evaluation of Drought Resistance of Camelina (Camelina sativa L.) Doubled Haploid Lines in the Climate Conditions of Kermanshah Province. Agrotechniques in Industrial Crops x(x): xx-xx. 10.22126/ATIC.2023.9570.1111 Gomez-Monedero, B., Bimbela, F., Arauzo, J., Faria, J. and Ruiz, M.P. (2015). Pyrolysis of red eucalyptus, camelina straw wheat straw in an ablative reactor. Energy & Fuel, 29(3), 1766-1775. Hasani Balyani, M., Tadayon, M. R., & Fadaei Tehrani, A. A. (2020). Evaluation of some growth and yield traits of Camelina sativa L. under the influence of biological and chemical fertilizers. Isfahan University of Technology-Journal of Crop Production and Processing, 10(1), 39-51. Hoseini, S., Najafi, G., Ghobadian, B., Yusaf, T. and Ebadi, M. (2018). The effects of Camelina Soheil as a novel biodiesel fuel on the performance and emission characteristics of diesel engine. Applied Sciences, 8(6), 1010. Kahrizi, D. (2018). Soheil cultivar report of Camelina plant for cultivation in different regions of the country. Registration and certification of seeds and seedlings. Spring and summer 24-27. (in Persian). Li, L., Li, M., Qi, X., Tang, X., Zhou, Y. (2018). De novo transcriptome sequencing and analysis of genes related to salt stress response in Glehnia littoralis. Peerj 6: e5681; Moser, B.R. (2016). Fuel property enhancement of biodiesel fueis from common and alternative feed stocks via complementary blending. Renewable Energy, 85, 819-825. Park, W., Li, J., Song, R., Messing, J., & Chen, X. (2002). CARPEL FACTORY, a Dicer homolog, and HEN1, a novel protein, act in microRNA metabolism in Arabidopsis thaliana. Curr. Biol, 12(17), 1484-1495. doi: 10.1016/s09609822(02)01017-5. Raziei, Z., Kahrizi, D. and Rostami, A.H. (2018). Effects of climate on fatty acid profile in Camelina sativa. Cellular and Molecular Biology, 64(5), 91-96. Saifi, M., Nasrullah, N., Ahmad, M. M., Ali, A., Khan, J. A., & Abdin, M. Z. (2015). In silico analysis and expression profiling of miRNAs targeting genes of steviol glycosides biosynthetic pathway and their relationship with steviol glycosides content in different tissues of Stevia rebaudiana. Plant Physiology and Biochemistry, 94, 57-64. Singh, N., Srivastava, S., Shasany, A. K., & Sharma, A. (2016). Identification of miRNAs and their targets involved in the secondary metabolic pathways of Mentha spp. Computational Biology and Chemistry, 64, 154-162. Stark, R., Grzelak, M., Hadfield, J. (2019). RNA sequencing: the teenage years. Nature Reviews | Genetics. Teimoori, N., Ghobadi M., Kahrizi D. 2023. Improving the Growth Characteristics and Grain Production of Camelina (Camelina sativa L.) under Salinity Stress by Silicon Foliar Application. Agrotechniques in Industrial Crops, 3(1), 1-13. 10.22126/ATIC.2023.8681.1081 Wang, M., Wang, Q., & Wang, B. (2012). Identification and characterization of microRNAs in Asiatic cotton (Gossypium arboretum L.). PLoS One, 7(4), e33696. Wang, Z., Gerstein, M. and Snyder, M. (2009). RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics. Nature reviews genetics, 10, 57-63. Yang, J., Caldwell, C., Corscadden, K., He, Q.S. and Li, J. (2019). An evaluation of biodiesel production from Camelina sativa grown in Nova Scotia. Industrial Crops and products, 81, 162-168. Yu, Z. X., Wang, L. J., Zhao, B., Shan, C.M., Zhang, Y.H., Chen, D.F., & Chen, X.Y. (2015). Progressive regulation of sesquiterpene biosynthesis in Arabidopsis and Patchouli (Pogostemon cablin) by the miR156-targeted SPL transcription factors. Molecular Plant, 8(1), 98-110. Zhao, Q.-Y., Wang, Y., Kong, Y.-M., Luo, D., Li, X.and Hao, P. (2011). Optimizing de novo transcriptome assembly from short-read RNA-Seqdata: a comparative study. BMC Bioinformatics. 12: S2.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار