آنالیز ژنوم کلروپلاستی دو گونه دیپلوئید B. oleracea و B. rapa و دو گونه تتراپلوئید B. napus و B. juncea خانواده شب‌بویان (Brassicaceae) با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی
الموضوعات :
1 - بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مركز تحقیقات و آموزش كشاورزی و منابع طبیعي آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج كشاورزی، ارومیه، ایران
2 - بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مركز تحقيقات و آموزش كشاورزي و منابع طبيعي آذربايجان غربي، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران
الکلمات المفتاحية: بیوانفورماتیک, براسیکا, کلروپلاست, شب‌بو, DNA,
ملخص المقالة :
امروزه، محبوبیت جنس براسیکا به دلیل ارزش غذایی و اثرات دارویی آن در حال افزایش است. این گروه شامل تعداد زیادی از غذاهای گیاهی مانند کلم، کلم بروکلی، گل کلم، خردل و همچنین دانه‌های روغنی کلزا است. در مطالعه حاضر، ژنوم کامل DNA کلروپلاست دو نوع دیپلوئید خانواده شب‌بو B. oleracea (C, n=9) و B. rapa (A, n=10) با دو نوع آلوتتراپلوئید B. napus (AC, n=19) و B. juncea (AB, n=18) مطالعه و ارزیابی شد. نتایج نشان داد در بین گونه‌های انتخاب شده، گونه B. napus با 152860 جفت باز دارای کوتاه‌ترین طول نوکلئوتیدی بوده و دو گونه B. rapa و B. juncea هرکدام با 153483 جفت باز دارای طول مساوی بوده و طول توالی نوکلئوتیدی در گونه B. oleracea برابر 153364 جفت باز می‌باشد. در بررسی نواحی کد کننده هر چهار ژنوم، مشخص شد که گونه B. napus با 79715 جفت باز در ناحیه CDS دارای کوتاه‌ترین طول توالی در این ناحیه و دو گونه B. rapa و B. juncea هر کدام با 80463 جفت باز در ناحیه CDS دارای طول بازی مساوی بوده و در مورد B. oleracea طول این ناحیه برابر 80559 جفت باز می‌باشد. نواحی غیر کد کننده اینترونی در گونه B. rapa با بیشترین‌ترین طول (30197 جفت باز) که فقط دو جفت باز با B. juncea (30195 جفت باز) اختلاف دارد. طول این ناحیه در B. oleracea برابر 30178 جفت باز بوده و گونه B. napus با 298660 جفت باز دارای کوتاه‌ترین طول می‌باشد.
[1] Gray, M W. Organellar evolution michael w. Gray and david f. Spencer. Evolution of microbial life, 1996; 54: 109.
[2] Majd A, Shariatzadeh M A. Cell and molecular biology, Ayge Publications, 2013; 18th edition.
[3] Talat F, Wang K. Chloroplast genome study, new tool in plant biotechnology; Gossypium Spp. As a model crop. J. Curr. Res. Sci. 2014; 2:838.
[4] Kim JS, Jung JD, Lee JA, Park HW, Oh KH, Jeong WJ, Choi DW, Liu JR Cho KY. Complete sequence and organization of the cucumber (Cucumis sativus L. cv. Baekmibaekdadagi) chloroplast genome. Plant cell reports, 2006; 25:334-340.
[5] Ribeiro MM, LeProvost G, Gerber S, Vendramin GG, Anzidei M, Decroocq S, Marpeau A, Mariette S, Plomion C. Origin identification of maritime pine stands in France using chloroplast simple-sequence repeats. Annals of Forest Science. 2002;59(1):53-62.
[6] Yang X, Wang Y, Gong W, Li Y. Comparative Analysis of the Codon Usage Pattern in the Chloroplast Genomes of Gnetales Species. International Journal of Molecular Sciences. 2024; 25(19):10622. https://doi.org/10.3390/ijms251910622
[7] Kim E H, Li X P, Razeghifard R, Anderson J M, Niyogi K K, Pogson B J, Chow W S. The multiple roles of light-harvesting chlorophyll a/b-protein complexes define structure and optimize function of Arabidopsis chloroplasts: a study using two chlorophyll b-less mutants. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics, 2009; 1787(8): 973-984.
[8] Yang M, Zhang X, Liu G, Yin Y, Chen K, Yun Q, Zhao D, Al-Mssallem IS, Yu J. The complete chloroplast genome sequence of date palm (Phoenix dactylifera L.). PloS one. 2010; 5(9):e12762.
[9] Wilson CA. Phylogeny of Iris based on chloroplast matK gene and trnK intron sequence data. Molecular Phylogenetics and Evolution. 2004; 33(2):402-12.
[10] Ohsako T, Ohnishi O. Nucleotide sequence variation of the chloroplast trnK/matK region in two wild Fagopyrum (polygenaceae) species, F. leptopodum and F. statice. Genes & genetic systems. 2001; 76(1):39-46.
[11] Millen RS, Olmstead RG, Adams KL, Palmer JD, Lao NT, Heggie L, Kavanagh TA, Hibberd JM, Gray JC, Morden CW, Calie PJ. Many parallel losses of infA from chloroplast DNA during angiosperm evolution with multiple independent transfers to the nucleus. The Plant Cell. 2001; 13(3):645-58.
[12] Sands JF, Cummings HS, Sacerdot C, Dondon L, Grunberg-Manago M, Hershey JW. Cloning and mapping of infA, the gene for protein synthesis initiation factor IFI. Nucleic acids research, 1987; 15(13):5157-5168.
[13] Daniell H, Wurdack KG, Kanagaraj A, Lee SB, Saski C, Jansen RK. The complete nucleotide sequence of the cassava (Manihot esculenta) chloroplast genome and the evolution of atpF in Malpighiales: RNA editing and multiple losses of a group II intron. Theor Appl Genet. 2008; 116(5):723-737.
[14] Samson N, Bausher MG, Lee SB, Jansen RK, Daniell H. The complete nucleotide sequence of the coffee (Coffea arabica L.) chloroplast genome: organization and implications for biotechnology and phylogenetic relationships amongst angiosperms. Plant Biotechnology Journal. 2007; 5(2):339-53.
[15] Hirao T, Watanabe A, Kurita M, Kondo T, Takata K. Complete nucleotide sequence of the Cryptomeria japonica D. Don. chloroplast genome and comparative chloroplast genomics: diversified genomic structure of coniferous species. BMC plant biology, 2008; 8:1-20.
[16] Talat F,Gheibi M. Bioinformatics analysis of the chloroplast genome of G.stocksii and G.longicalyx diploid species and comparing them with tetraploid species. Developmental Biology,2023;1(15):37-48. http://doi.org/10.30495/jdb.2023.1959300.1305.
[17] Gao L, Yi X, Yang YX, Su YJ, Wang T. Complete chloroplast genome sequence of a tree fern Alsophila spinulosa: insights into evolutionary changes in fern chloroplast genomes. BMC Evol Biol, 2009; 9:130.
[18] Kim KJ, Lee HL. Complete chloroplast genome sequences from Korean ginseng (Panax schinseng Nees) and comparative analysis of sequence evolution among 17 vascular plants. DNA research. 2004;11(4):247-61.
[19] Zavala B, Dineen L, Fisher KJ, Opulente DA, Harrison MC, Wolters JF, Shen XX, Zhou X, Groenewald M, Hittinger CT, Rokas A. Genomic factors shaping codon usage across the Saccharomycotina subphylum. G3: Genes, Genomes, Genetics. 2024: jkae207. https://doi.org/10.1093/g3journal/jkae207
[20] Yu Z. Codon usage bias analysis of 22 Anemone. Highlights in Science, Engineering and Technology. 2024; 102:328-37. https://doi.org/10.54097/04rwse67
[21] Coghlan A, Wolfe KH. Relationship of codon bias to mRNA concentration and protein length in Saccharomyces cerevisiae. Yeast, 2000; 16(12): 1131-1145.
[22] Wu FH, Kan DP, Lee SB, Daniell H, Lee YW, Lin CC, Lin NS, Lin CS. Complete nucleotide sequence of Dendrocalamus latiflorus and Bambusa oldhamii chloroplast genomes. Tree Physiology. 2009; 29(6):847-56.
[23] Mardanova ES, Zamchuk LA, Skulachev MV, Ravin NV. The 5′ untranslated region of the maize alcohol dehydrogenase gene contains an internal ribosome entry site. Gene. 2008; 420(1):11-6.
[24] Davis N, Biddlecom N. On the relationship between GC content and the number of predicted microRNA binding sites by MicroInspector. Comput Biol Chem. 2008; 32(3): 222-6.
[25] Zhang B, Pan X, Anderson TA. MicroRNA: a new player in stem cells. Journal of cellular physiology. 2006; 209(2):266-9.
[26] Wang D, Yang B. Analysis of codon usage bias of thioredoxin in apicomplexan protozoa. Parasites & Vectors. 2023; 16(1):431. https://doi.org/10.1186/s13071-023-06002-w
[27] Smith G. (2009). Democratic Innovations: Designing Institutions for Citizen Participation. Cambridge University.
[28] Paterson A, Lan TH, Wendel J, Reischmann K, Chang C, Lin YR, Liu SC, Burow M, Kowalski S, Katsar C and DelMonte T., 1996. Toward a unified genetic map of higher plants, transcending the monocot-dicot divergence.
[29] Chen X, Zhao Y, Xu S, Zhou Y, Zhang L, Qu B, Xu Y. Analysis of Codon Usage Bias in the Plastid Genome of Diplandrorchis sinica (Orchidaceae). Current Issues in Molecular Biology. 2024; 46(9):9807-20. https://doi.org/10.3390/cimb46090582
[30] Fang J, Hu Y, Hu Z. Comparative analysis of codon usage patterns in 16 chloroplast genomes of suborder Halimedineae. BMC genomics. 2024; 25(1):945. https://doi.org/10.1186/s12864-024-10825-x
[31] Khrustalev V V, Barkovsky E V. Mutational pressure is a cause of inter-and intragenomic differences in GC-content of simplex and varicello viruses. Computational Biology and Chemistry, 2009; 33(4): 295-302.
