تعداد نشریات | 23 |
تعداد شمارهها | 368 |
تعداد مقالات | 2,890 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,566,214 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,821,871 |
بررسی سینتنی بلوکهای ژنی pizh و pigm عامل مقاومت به بیماری بلاست برنج در 11 گونه Oryza و سه گونه خویشاوند | ||
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات | ||
مقاله 4، دوره 3، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 61-73 اصل مقاله (737.07 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22126/cbb.2024.10624.1072 | ||
نویسندگان | ||
سهند ساسانی1؛ سجاد رشیدیمنفرد* 1؛ دانیال کهریزی1؛ معصومه خان احمدی* 2 | ||
1گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
2گروه شیمی، موسسه آموزش عالی جهاددانشگاهی استان کرمانشاه، کرمانشاه، ایران | ||
چکیده | ||
مقدمه: گیاه برنج یکی از اصلی ترین گیاهان زراعی دنیا محسوب میشود به طوری که قوت میلیونها نفر در سراسر جهان را تامین مینماید. بلاست به عنوان یکی از بیماریهای مهم برنج، هر ساله خسارت شدیدی به بسیاری از مزارع برنج در سراسر دنیا وارد میآورد. این بیماری توسط قارچ Magnaporthe oryzae ایجاد میشود که بافتهای گیاه را آلوده کرده و باعث کاهش قابل توجه عملکرد میشود. جنسOryza متعلق به خانوادهیPoacea است که دارای 24 گونه مختلف میباشد. گونهها در این جنس از لحاظ ژنوم به دو دستهی دیپلوئید و تتراپلوئید تقسیم میشوند. وجود سینتنی بین ژنهای عامل ایجاد مقاومت در سایر گونهها راهکار بسیار مناسبی برای شناسایی ژنهای مقاومت محسوب میشود. در این پروژه وجود سینتنی در خوشههای ژنی pizh و pigm که در مقاومت به بیماری بلاست برنج نقش دارند در 11 گونه مختلفOryza و سه گونه خویشاوند آن بررسی شده است. مواد و روشها: در این پروژه توالی ژنوم 14 گونه جنس Oryza از بانک اطلاعاتی NCBI دریافت شد و توالی خوشههای ژنی عامل ایجاد مقاومت به بلاست در آنها با استفاده از ابزار BLASTN شناسایی شدند، به اینصورت که در این جستوجو توالیهای تقاضا مربوط به خوشههای ژنی pigm و pizh گیاه برنج در پایگاه nr به منظور شناسایی ژنهای مشابه مورد استفاده قرار گرفتند. جستجوی توالیهای مشابه در 14 گونة Oryza انجام گرفت. توالیهای رمزکنندة گونههای مختلف جنس Oryza نیز از پایگاه NCBI دریافت شدند. بهمنظور نقشهیابی ژنهای مربوط به هر گونه با ژنوم همانگونه از نرمافزار Gmap استفاده گردید. سپس همه ژنها در همه گونهها با یکدیگر با استفاده از ابزار BLASTN همردیف شدند تا بتوان میزان تشابه آنها در همه گونهها را بررسی کرد. در نهایت با استفاده از نرمافزار MCScanX بلوکهای ژنی دارای سینتنی مشخص شدند. یافتهها: نتایج بررسی سینتنی ژنهای عامل مقاومت به بلاست در 14 گونه مورد مطالعه نشان داد که در پنج گونهی O. meridionalis، O.sativa indica، O. glumipatula، O. barthiiوO. glaberrima سینتنی مشاهده میشود و در سایر گونهها از جمله O. sativa japonica در مورد خوشههای ژنی مقاومت به بلاست سینتنی مشاهده نشد. نتایج تجزیه سینتنی نشان داد که خوشههای ژنی مورد مطالعه که روی کروموزومهای 6 و 9 برنج قرار داشتند در تعدادی از گونههای مورد مطالعه نیز روی همین کروموزومها و به صورت خوشهای قرار دارند. طبق نتایج به دست آمده وجود سینتنی بین برنج و گونههای O. meridionalis، O.sativa indica، O. glumipatula، O. barthii وO. glaberrima برای خوشههای ژنی حامل ژنهای مقاومت مورد بررسی در این پژوهش اثبات شد. اما سینتنی برای پنج گونه دیگر برنج و سه خویشاوند وحشی مشاهده نشد. نتیجهگیری: وجود سینتنی در ژنهای مربوط به خوشههای ژنی عامل ایجاد مقاومت به بلاست در پنج گونه جنس Oryza نشان میدهد که میتوان از گونههای مذکور برای شناسایی ژنهای مقاومت به عنوان خزانههای ژنی مطلوب بهرهبرداری کرد. | ||
کلیدواژهها | ||
بیوانفورماتیک؛ تکامل ژن؛ خوشههای ژنی؛ MCScanX | ||
مراجع | ||
Choi, J. Y., Platts, A. E., Fuller, D. Q., Hsing, Y. I., Wing, R. A., & Purugganan, M. D. (2017). The Rice Paradox: Multiple Origins but Single Domestication in Asian Rice. Mol Biol Evol, 34(4), 969-979. https: //doi.org/10.1093/molbev/msx049 Chung, H., Jeong, D. G., Lee, J. H., Kang, I. J., Shim, H. K., An, C. J., Kim, J. Y., & Yang, J. W. (2022). Outbreak of Rice Blast Disease at Yeoju of Korea in 2020. Plant Pathol J, 38(1), 46-51. https: //doi.org/10.5423/ppj.Nt.08.2021.0130 Deng, Y., Zhai, K., Xie, Z., Yang, D., Zhu, X., Liu, J., Wang, X., Qin, P., Yang, Y., Zhang, G., Li, Q., Zhang, J., Wu, S., Milazzo, J., Mao, B., Wang, E., Xie, H., Tharreau, D., & He, Z. (2017). Epigenetic regulation of antagonistic receptors confers rice blast resistance with yield balance. Science, 355(6328), 962-965. https: //doi.org/doi: 10.1126/science.aai8898 Duncan A Vaughan, H. M., K Kadowaki,. (2003). Diversity in the Oryza genus. Current Opinion in Plant Biology, 6(2), 139-146. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1016/S1369-5266(03)00009-8 Duran, C., Edwards, D., & Batley, J. (2009). Genetic maps and the use of synteny. Methods Mol Biol, 513, 41-55. https: //doi.org/10.1007/978-1-59745-427-8_3 Guo, L., Qiu, J., Ye, C., Jin, G., Mao, L., Zhang, H., Yang, X., Peng, Q., Wang, Y., Jia, L., Lin, Z., Li, G., Fu, F., Liu, C., Chen, L., Shen, E., Wang, W., Chu, Q., Wu, D., . . . Fan, L. (2017). Echinochloa crus-galli genome analysis provides insight into its adaptation and invasiveness as a weed. Nat Commun, 8(1), 1031. https: //doi.org/10.1038/s41467-017-01067-5 Jung, S., Jiwan, D., Cho, I., Lee, T., Abbott, A., Sosinski, B., & Main, D. (2009). Synteny of Prunus and other model plant species. BMC Genomics, 10, 76. https: //doi.org/10.1186/1471-2164-10-76 Kim, H., Lee, K. K., Jeon, J., Harris, W. A., & Lee, Y.-H. (2020). Domestication of Oryza species eco-evolutionarily shapes bacterial and fungal communities in rice seed. Microbiome, 8(1), 20. https: //doi.org/10.1186/s40168-020-00805-0 Li, K.-L., Liang, Y.-M., Chen, Z., Zheng, P.-J., Zhang, G.-Q., Yan, B., Elshikh, M. S., Rizwana, H., Chen, B., & Xu, Q. (2024). Genome-wide identification of the alkaloid synthesis gene family CYP450, gives new insights into alkaloid resource utilization in medicinal Dendrobium. International Journal of Biological Macromolecules, 259, 129229. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129229 Martin-Urdiroz, M., Oses-Ruiz, M., Ryder, L. S., & Talbot, N. J. (2016). Investigating the biology of plant infection by the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. Fungal Genet Biol, 90, 61-68. https: //doi.org/10.1016/j.fgb.2015.12.009 McCouch, S. R. (2001). Genomics and Synteny. Plant Physiology, 152-155. Meyer, R. S., & Purugganan, M. D. (2013). Evolution of crop species: genetics of domestication and diversification. Nat Rev Genet, 14(12), 840-852. https: //doi.org/10.1038/nrg3605 N.M.Nayar. (2014). Oryza Species and Their Interrelationships. academic press. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1016/B978-0-12-417177-0.00004-8 Nalley, L., Tsiboe, F., Durand-Morat, A., Shew, A., & Thoma, G. (2016). Economic and Environmental Impact of Rice Blast Pathogen (Magnaporthe oryzae) Alleviation in the United States. PLoS One, 11(12), e0167295. https: //doi.org/10.1371/journal.pone.0167295 Ning, X., Yunyu, W., & Aihong, L. (2020). Strategy for Use of Rice Blast Resistance Genes in Rice Molecular Breeding. Rice Science, 27(4), 263-277. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1016/j.rsci.2020.05.003 P.K.SinghK.VenkatesanT.P.Swarnam. (2018). Rice Genetic Resources in Tropical Islands. academic press, 355-384. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1016/B978-0-12-813064-3.00012-0 Richter, T. E., & Ronald, P. C. (2000). The evolution of disease resistance genes. Plant Mol Biol, 42(1), 195-204. Srivastava, D., Shamim, M., Kumar, M., Mishra, A., Pandey, P., Kumar, D., Yadav, P., Siddiqui, M. H., & Singh, K. N. (2017). Current Status of Conventional and Molecular Interventions for Blast Resistance in Rice. Rice Science, 24(6), 299-321. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1016/j.rsci.2017.08.001 Stein, J. C., Yu, Y., Copetti, D., Zwickl, D. J., Zhang, L., Zhang, C., Chougule, K., Gao, D., Iwata, A., Goicoechea, J. L., Wei, S., Wang, J., Liao, Y., Wang, M., Jacquemin, J., Becker, C., Kudrna, D., Zhang, J., Londono, C. E. M., . . . Wing, R. A. (2018). Genomes of 13 domesticated and wild rice relatives highlight genetic conservation, turnover and innovation across the genus Oryza. Nat Genet, 50(2), 285-296. https: //doi.org/10.1038/s41588-018-0040-0 Stein, N. (2013). Synteny (Syntenic Genes). Brenner’s Encyclopedia of Genetics, 6. https: //doi.org/doi: 10.1016/B978-0-12-374984-0.01508-4 Tang, H., Bowers, J. E., Wang, X., Ming, R., Alam, M., & Paterson, A. H. (2008). Synteny and collinearity in plant genomes. Science, 320(5875), 486-488. https: //doi.org/10.1126/science.1153917 Tapan K. Mondal, R. J. H. (2018). The Wild Oryza Genomes. Springer Cham. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1007/978-3-319-71997-9 Thornton, J. W., & DeSalle, R. (2000). Gene Family Evolution and Homology: Genomics Meets Phylogenetics. 1(1), 41-73. https: //doi.org/10.1146/annurev.genom.1.1.41 Wang, Y., Tang, H., Debarry, J. D., Tan, X., Li, J., Wang, X., Lee, T. H., Jin, H., Marler, B., Guo, H., Kissinger, J. C., & Paterson, A. H. (2012). MCScanX: a toolkit for detection and evolutionary analysis of gene synteny and collinearity. Nucleic Acids Res, 40(7), e49. https: //doi.org/10.1093/nar/gkr1293 Xie, Z., Yan, B., Shou, J., Tang, J., Wang, X., Zhai, K., Liu, J., Li, Q., Luo, M., Deng, Y., & He, Z. (2019). A nucleotide-binding site-leucine-rich repeat receptor pair confers broad-spectrum disease resistance through physical association in rice. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 374(1767), 20180308. https: //doi.org/10.1098/rstb.2018.0308 Yang Y, Z. K., Xia H, Chen L, Chen K. (2014). Comparative proteomic analysis of indica and japonica rice varieties. . Genet Mol Biol, 37(4), 652-661. https: //doi.org/doi: 10.1590/S1415-47572014005000015 Zhang, Z., Zhang, Z., Shan, M., Amjad, Z., Xue, J., Zhang, Z., Wang, J., & Guo, Y. (2024). Genome-Wide Studies of FH Family Members in Soybean (Glycine max) and Their Responses under Abiotic Stresses. Plants (Basel), 13(2). https: //doi.org/10.3390/plants13020276 Zhou, Z., Robards, K., Helliwell, S., & Blanchard, C. (2002). Composition and functional properties of rice. International Journal of Food Science & Technology, 37(8), 849-868. https: //doi.org/https: //doi.org/10.1046/j.1365-2621.2002.00625.x | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 96 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 154 |