تعداد نشریات | 23 |
تعداد شمارهها | 368 |
تعداد مقالات | 2,890 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,566,171 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,821,835 |
تجزیه و تحلیل مقایسهای الکتروفورز دو بعدی پروتئینهای آندوسپرم و جنین برنج با استفاده از نرم افزار Image Master | ||
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات | ||
مقاله 2، دوره 2، شماره 4، دی 1402، صفحه 418-431 اصل مقاله (973.35 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22126/cbb.2024.10492.1069 | ||
نویسندگان | ||
مهدی کاکائی* 1؛ لیلا اکبری2 | ||
1دانشیار اصلاحنباتات، دانشکده فنی مهندسی، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیامنور، تهران-ایران. | ||
2استادیار بیوتکنولوژی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. | ||
چکیده | ||
مقدمه: گیاه برنج (Oryza sativa L.) در تغذیه بیش از نیمی از جمعیت جهان نقش اساسی را ایفا میکند. به دلیل کوچک بودن ژنوم این گیاه نسبت به سایر غلات در پژوهشهای زیستی به عنوان یک گیاه مدل و همچنین در عرصه زراعت یک گیاه اساسی به شمار میرود. پروتئینهای ذخیرهای موجود لایه آلورون در دانه برنج شامل آلبومین و گلوبولین و در آندوسپرم آن شامل پروتئینهای پرولامین و گلوتلین میباشد. با توجه به اهمیت مصرف برنجهای محلی در ایران و همچنین میزان تولید این گیاه مهم اقتصادی در کشور، در این مطالعه با هدف تعیین تنوع و تفاوت بیان لکههای پروتئینی در بازه اسیدیته خطی چهار تا هفت با استفاده از تکنیک الکتروفورز دو بعدی از برنج بومی گیلان استفاده گردید. مواد و روشها: جهت تعیین پروفایل پروتئینهای موجود در آندوسپرم و جنین دانه برنج از روش ایزوالکتریک فوکوسینگ (IEF) به همراه ژل پلیاکریلآمید (SDS-PAGE) استفاده گردید. جهت تعیین تعداد پروتئینها و همچنین شناسائی لکههای پروتئینی بین بافت دو نمونه جنین و آندوسپرم برنج، تطبیق لکههای پروتئینی با توجه به میزان بیان آنها در تصاویر حاصل از ژل الکتروفورز دو بعدی از نرم افزار Image master استفاده گردید. برای این منظور رقم حسنسرایی از مرکز تحقیقات برنج گیلان تهیه گردید و اجرای بخشی از آزمایش، جداسازی نمونهها و استخراج پروتئین کل سال 1401 در آزمایشگاه دانشگاه پیام نور اسدآباد انجام شد. در نهایت نمونههای پروتئینی استخراج شده جهت انجام مراحل الکتروفورز دوبعدی با استفاده از دستگاه ایزوالکتریک فوکوسینگ به پژوهشکده سلامت دانشکده داروسازی انتقال داده شدند. یافتهها: بر اساس نتایج حاصل از آنالیز ژلهای دو بعدی، بخش وسیعی از لکههای پروتئینی در بازه پی اچ چهار تا هفت حضور داشتهاند. در بررسی پروفایل پروتئینی نمونههای بافت جنین و آندوسپرم بر اساس نشانگرهای پروتئینی استاندارد با وزن مولکولی و نقطه ایزوالکتریک مشخص در مرحله دوم الکتروفورز دو بعدی 284 لکه پروتئینی در جنین و 123 لکه پروئینی در آندوسپرم بر اساس وزن مولکولی و نقطه ایزوالکتریک شناسائی شدند. از بین لکههای شناسائی شده تعداد 57 لکه پروتئینی مشترک افزایش و کاهش بیان را بین دو نمونه نشان دادند. حضور لکههای پروتئینی باقی مانده در دو نمونه اختلاف معنیداری بین محتوای پروتئین در جنین و آندوسپرم را نشان دادند. نتیجهگیری: جهت تعیین احتمالی نوع پروتئین بر اساس نقطه ایزوالکتریک و وزن مولکولی لکههای پروتئینی و تغییرات بیان بین لکهها با استفاده از نرم افزار، جستجو در بانکهای اطلاعاتی پروتئینی انجام شد و پروتئینهای احتمالی تولید شده در بافت جنین و آندوسپرم شناسایی شدند. پروتئینهایی که در بافت آندوسپرم و جنین برنج در الکتروفورز دو بعدی شناسایی شدند شامل پروتئینهای ذخیرهای دانه پیش سازهای گلوتلین، گلوتلینهای اسیدی و قلیایی، گلوبولینها، پرولامینها، HSPs و Hypothetical Proteins بودند. بنابراین از این طریق میتوان میزان بیان پروتئینها و همچنین مسیرهای بیوسنتزی آنها را نیز شناسایی نمود. | ||
کلیدواژهها | ||
برنج؛ جنین؛ آندوسپرم؛ ایزو الکتریک فوکوسینگ؛ وزن مولکولی؛ بار الکتریکی | ||
مراجع | ||
Abu Hena, M. K., K, Kim., K, Shin., J, Choi., B, Baik., H, Tsujimoto., H, Young Heo., Ch, Park and S, Woo. 2010. Abiotic stress responsive proteins of wheat grain determined using proteomics technique. Australian Journal of Crop Science. 4, 3, 196-208. Akbar, F., Y, Nahida., R, Malik., S, Zabta, M, Mehraj. 2012. Study of total seed proteins pattern of sesame (Sesamum indicum L.) landraces via sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Pakistan Journal of Botany. 44, 2009-2014. Bradford, M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein using the principles of protein dye-binding. Anal. Biochemistry. 72: 680-685. Francais, E. 2007. The biology of (Triticum turgidum ssp. Durum). Biology document: 1-20. Herbert, B. 1999. Advances in protein solubilization for two- dimensional electrophoresis. Electrophoresis. 2, 660-663. https://doi.org/10.1002/(SICI)1522-2683. Jiang, C., Cheng, Z., Zhang, C., Yu, T., Zhong, Q., Shen, J. Q., & Huang, X. 2014. Proteomic analysis of seed storage proteins in wild rice species of the Oryza genus. Proteome Science, 12, 1, 51. https://doi.org/10.1186/s12953-014-0051-4.(a) Jiang, L, L., H,W, Zhou., H, Y, Zhang., P, A, Zhong., Y, J, Huang. 2014. Comparative proteomic analysis of differentially expressed proteins in the early milky stage of rice grains during high temperature stress. Journal of Experimental Botany, 65, 2, 655–671. https://doi.org/10.1093/jxb/ert435. Kahrizi, D. 2016. New topics in biotechnology. Razi University Press. (In Persian) Kakaei, M. 2023. Comparison of the Protein Profile of Rejaw Wheat based on Changes in the pH Range. Cereal Biotechnology and Biochemistry, 2 (1), 94-104. https://doi: 10.22126/cbb.2023.8928.1040. Kakaei, M., & Kiani, S. 2019. Evaluation of Proteins Expression Differences of Royan Axes in Two Cultivar of Rice with Two-dimensional Electrophoresis., biannual journal of biotechnology in agriculture (scientific-research). 10, 1, 43-53. https://doi: 10.22084/ab.2020.18624.1404. Kaur, H., Petla, B. P., Kamble, N. U., Singh, A., Rao, V., Salvi, P., Ghosh, S., & Majee, M. 2015. Differentially expressed seed aging responsive heat shock protein OsHSP18.2 implicates in seed vigor, longevity and improves germination and seedling establishment under abiotic stress. Frontiers in plant science, 6, 713. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00713. Kawakatsu, T., Hirose, S., Yasuda, H. and Takaiwa, F. 2010. Reducing rice seed storage protein accumulation leads to changes in nutrient quality and storage organelle formation. Plant Physiol. 154: 4. 1842-1854. Khan, S. A., Shinwari, Z. K., & Rabbani, M. A. 2013. Study of total seed protein pattern of rice (Oryza sativa L.) breeding lines of Pakistan through SDS-PAGE. Pakistan Journal of Botany, 45, 3, 871-876. http://www.pakbs.org/pjbot/PDFs/45(3)/20.pdf. Kim, H., Lee, K., Hwang, H., Bhatnagar, N., Kim, D. Y., Yoon, I. S., Byun, M. O., Kim, S. T., Jung, K. H., & Kim, B. G. 2014. Overexpression of PYL5 in rice enhances drought tolerance, inhibits growth, and modulates gene expression. Journal of experimental botany. 65(2), 453–464. https://doi.org/10.1093/jxb/ert397. Komatsu, S., Konishi, H., Shen, S., Yang, G. 2003. Rice Proteomics, A step toward functional analysis of the rice genome. Molecular & Cellular Proteomics. 2, 1, 1-10. https://doi: 10.1074/mcp. R200008-MCP200. Koshino, L.L., Gomes, C.P., Silva, L.P. Eira, M.T.S., JR, C.R., Franco, O.L., Mehta, A.N. 2008. Comparative Proteomical Analysis of Zygotic Embryo and Endosperm from Coffea arabica Seeds. Journal of Agricultural Food Chemistry. 56, 10922–10926. https:// doi: 10.1021/jf801734m. Mechin, V., L, Consoli., M, Guilloux and C, Damerval. 2003. An efficient solubilization buffer for plant proteins focused in immobilized pH gradients. Proteomics 3, 1299-1302. https://doi: 10.1002/pmic.200300450. Mehrabi A M, Mostafaie A, Majidi Harvan A, Haghparast R, Kahrizi D.2013. The comparison of leaf protein patterns between two tolerant and susceptible varieties of wheat under drought stress. International Journal of Food. Agriculture & Environment 19, 935-946. https://doi: 10.4141/CJPS2013-155. Milan, Ch., E, Palencarova., Z, Galova., Z, Balazova and M, Tomka. 2012. Proteomics Analysis of Wheat and Barely grain. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 1, 622-631. Mohammadi Alagoz, S.M., Toorchi, M., & Bandehagh, A. 2016. Canola seedling response to NaCl stress – a proteomic approach. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-napoca, 44, 361-366. https://doi:10.15835/NBHA44210462. Molloy M. P. (2000). Two-dimensional electrophoresis of membrane proteins using immobilized pH gradients. Analytical biochemistry, 280(1), 1–10. https://doi.org/10.1006/abio.2000.4514. Mustafaei, A. 2012. Theoretical and practical guide for protein electrophoresis in gel. Kermanshah University of Medical Sciences - second edition, 178 pp. (In Persian) O'Farrell. P.H., 1975. High resolution tow-dimensional electrophoresis of proteins. Rachel, H., C. K. Tanaka., W. H. Vensel., W. J. Hurkman and Sh., McCormick. 2005. Proteome mapping of mature pollen of Arabidopsis Thaliana. Journal of Proteomics. 5, 4864–4884. Sarkar, N. K., Kim, Y. K., and Grover, A. (2009). Rice HSPs genes: genomic organization and expression profiling under stress and development. BMC Genomics 10, 393. https://doi: 10.1186/1471-2164-10-393. Skylas, D, J., D, Van Dyk., C.W. Wrigley. 2004. Proteomics of wheat grain. Journal of Cereal Science. 41: 165-179. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2004.08.010. Shen, S., Matsubae, M., Takao, T., Tanaka, N. and Komatsu, S. 2002. A proteomic analysis of leaf sheats from rice. Journal of biochemistry. 132,4,613-20. Toorchi, M. 2015. The response of rice root to time course water deficit stress-two dimensional electrophoresis approach. Journal of Crop Eco physiology, 9, 371-385. (In Persian). Xu, H., Zhang, W., Gao, Y., Zhao, Y., Guo, L. and Wang, J. 2012. Proteomic analysis of embryo development in rice (Oryza sativa). Planta. 235, 4, 687-701. Yamagata, H., Sugimoto, T., Tanaka, K., & Kasai, Z. 1982. Biosynthesis of storage proteins in developing rice seeds. Plant physiology.70, 4, 1094–1100. https://doi.org/10.1104/pp.70.4.1094. Yang, P., Shen, S. and Kuang, T. 2006. Comparative Analysis of the Endosperm Proteins Separated by 2‐D Electrophoresis for Two Cultivars of Hybrid Rice (Oryza sativa L.). Journal of Integrative Plant Biology. 48, 9,1028-33. Zada, M., Z.K. Shinwari, N. Zakir and M.A. Rabbani. 2013. Study of total seed storage proteins in Ethiopian mustard (Brassica carinata A. Braun) germplasm. Pakistan Journal of Botany, 45:443-448. https://doi: 10.14419/ijbasv3i2.2336. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 105 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 137 |