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

بارکد گذاری DNA برخی از گیاهان دارویی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی در کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل

2 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی

3 محقق بیوتکنولوژی گیاهی، گروه اصلاح نباتات، دانشگاه واخنینگن، هلند

4 دانشیار گروه گیاه پزشکی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

بارکدگذاری DNA روشی ساده برای شناسایی گونه‌ها با استفاده از یک توالی کوتاه ژنتیکی از یک بخش استاندارد ژنوم است. این روش به منظور شناسایی هشت گیاه دارویی جمع‌آوری‌شده از استان اردبیل مورد استفاده واقع شد. استخراج DNA به روش تغییر‌یافته CTAB انجام گرفت و PCR با آغازگرهای طراحی‌شده بر‌ اساس بارکدهای کلروپلاستی rbcL، trnH-psbA، matK و بارکد هسته‌ای ITS انجام شد. سپس محصولات PCR خالص‌سازی و تعیین توالی گردید. درصد موفقیت تکثیر و توالی‌یابی در نمونه‌ها به‌ترتیب 87 و 62، 75 و 37، 62 و 12، 75 و 37 به‌دست‌آمد. توالی‌ها با نمونه‌های موجود در پایگاه داده NCBI همردیف‌شده و تحت تجزیه بیوانفورماتیکی قرار گرفتند. در درخت خویشاوندی گونه‌های هم‌جنس بر ‌اساس توالی‌های بارکد‌های rbcL و trnH-psbA از دیگر جنس‌ها تفکیک شدند. همچنین، در بارکد ITS فقط شیرین‌بیان با گیاهان هم‌جنس خود قرار گرفت. در این مطالعه، گیاه سوسن‌چلچراغ برای اولین بار با بارکد rbcL بارکدگذاری شد. SNP بارکدهای rbcL (کم‌تر از 30)، trnH-psbA (کم‌تر از 100)، ITS (بیشتر از 200) و matK (کمتر از 20) شمارش شد. بنابراین، بارکد rbcL به‌دلیل قدرت تفکیک بالا، تعداد SNP پایین و جامعیت در اکثر گونه‌ها، به‌عنوان بهترین بارکد معرفی ‌شد. باوجوداین، بارکدهای ITS و trnH-psbA به‌دلیل مشکل مرتبط با توالی‌یابی مستقیم محصولات PCR و عدم دسترسی به توالی‌های با کیفیت، به‌عنوان بارکدهای مکمل شناسایی شدند. بارکد matK به‌دلیل قدرت تکثیر و توالی‌یابی پایین برای نمونه‌های مورد بررسی توصیه نمی‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

DNA barcoding of some local medicinal plants of Ardabil province

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Asadi 1
  • Sara Dezhsetan 2
  • Robab Ghahramanzadeh 3
  • Jabraeil Razmjou 4
  • Mohammad Taghi Alebrahim 2

1 M.Sc. Agricultural Biotechnology, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.

2 Assistant Professor, Department of Agronomy & Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

3 Plant biotechnology researcher, Plant breeding department, Wageningen UR.

4 Associate Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Agricultural Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

چکیده [English]

DNA barcoding is a simple way to identify species using a very short genetic sequence from a standard part of the genome. This technique used to identify eight medicinal plants collected from the Ardabil province. DNA extraction was performed by modified CTAB method and PCR was performed with primers designed based on rbcL, trnH-psbA, matK Chloroplast barcodes and ITS nuclear barcode. Then, PCR products purified and sequenced. The percentage of amplification and sequencing success were assumed in samples respectively, 87 and 62, 75 and 37, 62 and 12, 75 and 37. The sequences were blasted with samples existed in NCBI database and Bioinformatics analyses were performed. In phylogenetic tree, the species belonging to the same genus were separated from other genus based on rbcL and trnH-psbA barcode sequences. Also, in ITS barcode only G. glabra organized with plants from same genus. In this study, barcoding of L. ledebourii with rbcL was done for the first time. SNPs were counted for barcodes of rbcL (less than 30), trnH-psbA (less than100), ITS (more than 200) and matK (less than 20). Thus, rbcL barcode due to high separation ability, low number of SNPs and universality in most species, was introduced as the best barcode. However, trnH-psbA and ITS barcodes due to related problem with direct sequencing of PCR products and lack of access to high quality sequences were identified as complementary barcodes. MatK barcode is not recommended for these samples because of the low ability of amplification and sequencing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bracodes rbcL
  • trnH-psbA
  • matK and ITS
مراجع
Al-Qurainy F, Khan S, Nadeem M, Tarroum M, Gaafar ARZ (2014) Selection of DNA barcoding loci for Nepeta deflersiana Schweinf. ex Hedge from chloroplast and nuclear DNA genomes. Genet. Mol. Res. 13 (1): 1144-1151.
Bafeel S, Arif I, Bakir M, Khan H, Al Farhan A, Al Homaidan A, Ahamed A, Thomas J (2011) Comparative evaluation of PCR success with universal primers of maturase K (matK) and ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase oxygenase large subunit (rbcL) for barcoding of  some arid plants. Plant Omics Journal. 4(4): 195-198.
Casiraghi M, Labra M, Ferri E, Galimberti A, De Mattia F (2010) DNA barcoding: a six-question tour to improve users’ awareness about the method. Brief. Bioinform. 11(4): 440-453.
CBOL Plant Working Group (2009) A DNA barcode for land plants. PNAS. 106 (31): 12794-12797.
Chase MW, Salamin N, Wilkinson M, Dunwell JM, Kesanakurthi RP, Haidar N, Savolainen V (2005) Land plants and DNA barcodes: short-term and long-term goals. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. 360: 1889-1895.
Chen S, Yao H, Han J, Liu C, Song J (2010) Validation of the ITS2 region as a novel DNA barcode for identifying medicinal plant species. PloS one. 5: e8613.
Federici S, Galimberti A, Bartolucci F, Bruni I, De mattia F, Cortis P, Labra M (2013) DNA barcoding to analyse taxonomically complex groups in plants: the case of Thymus (Lamiaceae). Bot. J. Linn. Soc. 687-699.
Gao T, Yao H, Song J, Liu C, Zhu Y, Ma X, Pang X, Xu H, Chen S (2010) Identification of medicinal plants in the family Fabaceae using a potential DNA barcode ITS2. J. Ethnopharmacol. 116–121.
Ghahramanzadeh R, Marashi H, van de Weil K, Malekzadeh S, Shahriari F, Asmaldrz R (2012) The use of DNA barcoding to separation invasive species of aquatic weeds Myriophyllum spp. Non-invasive from relatives. Journal of Crop Protection. 101. (In Farsi)
Hebert PDN, Ratnasingham S, deWaard JR (2003) Barcoding animal life: cytochrome c oxidase subunit 1 divergences among closely related species. Proc. R. Soc. Lond. [Biol]. 270: 96-99.
Hilu KW, Liang H (1997) The matK gene: sequence variation and application in plant systematics. Am. J. Bot. 84: 830–839.
Hollingsworth PM, Graham SW, Little DP (2011) Choosing and using plant DNA barcode. PloS one. 6 (5): 19254.
Jingyuan S, Hui Y, Ying L, Xiwen L, Yulin L, Chang L, Jianping H, Caixiang X, Shilin C (2009) Authentication of the family Polygonaceae in Chinese pharmacopoeia by DNA barcoding technique. J Ethnopharmacol. 124 (3): 434-439.
Kress WJ, Erickson DL (2007) A two-locus global DNA barcode for land plants: The coding rbcL gene complements the non-coding trnH-psbA spacer region. PloS one. 2: e508.
Kress WJ, Erickson DL, Jones FA, Swenson NG, Perez R, Sanjur O, Bermingham E (2009) Plant DNA barcodes and a community phylogenyof a tropical forest dynamics plot in Panama. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Nov 3; 106 (44): 18621–18626.
Liu JIE, Möller M, Gao LM, Zhang DQ, Li DZ (2010) DNA barcoding for the discrimination of Eurasian yews (Taxus L., Taxaceae) and the discovery of cryptic species. Mol. Ecol. Resour. 11: 89–100.
Mahadani P, Ghosh SK (2013) DNA Barcoding: A tool for species identification from herbal juices. DNA Barcodes. 35-38.
Naeem A, Ali Khan A, Cheema HMN, Khan I, Buerkert A (2013) DNA barcoding for species identification in Palmae family, In: International conference on date palm: Present status and future prospects. 2nd- 4th September.
Pang X, Shi L, Song J, Chen X, Chen, S (2013) Use of the potential DNA barcode ITS to identify herbal materials. Nat. Med. 571-575.
Parveen I, Singh H, Raghuvanshi S, Pradhan U, Babbar S (2012) DNA barcoding of endangered Indian Paphiopedilum species. Mol. Ecol. Resour. 12 (1): 82–90.
Piredda R, Simeone MC, Attimonelli M, Bellarosa R, Schirone B (2010) Prospects of barcoding the Italian wild dendroflora: oaks reveal severe limitations to tracking species identity. Mol. Ecol. Resour. 11: 72–83.
Rahim-Malik M (2011) Study and comparison of different methods of DNA extraction medicinal plants and aromatic. J. Med. Plants. 1-5.
Ren BQ, Xiang XG, Chen ZD (2010) Species identification of Alnus (Betulaceae) using mtDNA and cpDNA genetic markers. Mol. Ecol. Resour. 10: 594–605.
Roy S, Tyagi A, Shukla V, Kumar A, Singh UM (2010) Universal plant DNA barcode loci may not work in complex groups: A case study with Indian Berberis species. PloS one. 5: e13674.
Saghai Maroof MA, Biyashev RM, Yang GP, Zhang Q, Allard RW, (1994) Extraordinarily polymorphic micro satellite DNA in barley: species diversity, chromosomal locations, and population dynamics. Proc Natl. Acad. Sci. USA. 91 (12): 5466–5470.
Schwei T (2015) "DNASTAR Lasergene 12.2 Software Achieves High Accuracy" (Press release). DNASTAR.
Steinke D, de Vere N, Rich T, Ford C, Trinder S, Long C, Moore C, Satterthwaite D, Davies H, Allainguillaume J, Ronca S, Tatarinova T, Garbett H, Walker K, Wilkinson M, (2012) DNA barcoding the native flowering plants and conifers of Wales. PloS one. 7 (6): 37945.
Sun XQ, Bai MM, Yao H, Guo JL, Li MM, Hang YY (2013) DNA barcoding of populations of Fallopia multiflora, an indigenous herb in China. Genet. Mol. Res. 12 (3): 4078-4089.
Sun Z, Chen S (2013) Identification of cortex herbs using the DNA barcode. Nat. Med. 296-302.
Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S (2011) MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods. Mol. Biol. Evol. 28: 2731-2739.
Vanisree M, Lee CY, Lo SF, Nalawade SM, Lin CY, Tsay HS (2004) Studies on the production of some important secondary metabolites from medicinal plants by plant tissue cultures. Bot. Bull. Acad. Sin. 45:1-25.
فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی
دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 10
شهریور 1394
صفحه 31-40
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار