توالي‌يابي، تحليل مقايسه‌اي و مطالعه فيلوژنتيكي ژنوم كلروپلاست گونه‌هاي Stachys persica و Stachys germanica

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

بيوتكنولوژي كشاورزي

كارشناسي ارشد

جنس Stachys، كه يكي از گروه‌هاي بزرگ و از نظر طبقه‌بندي پيچيده در خانواده نعناعيان محسوب مي‌شود، شامل گونه‌هاي متعددي است كه در طب سنتي بسيار ارزشمند تلقي مي‌شوند. با اين حال، روابط تكاملي آن‌ها اغلب به دليل پيچيدگي‌هاي مورفولوژيكي مبهم است. اين مطالعه براي پرداختن به اين چالش‌هاي سيستماتيك با هدف توليد منابع ژنومي ضروري براي دو گونه مهم و ارزشمند دارويي S. persica و S. germanica، استفاده از آن‌ها براي شناسايي نشانگرهاي DNA و تعيين روابط فيلوژنتيكي انجام شد. بدين منظور، DNA كل از بافت برگ تازه استخراج شده و ژنوم‌هاي كامل كلروپلاست با استفاده از پلتفرم Illumina HiSeq توالي‌يابي شدند. پس از ارزيابي كيفيت، ژنوم‌ها به روش de novo با استفاده از GetOrganelle مونتاژ و با تركيبي از CPGAVAS2 و GeSeq حاشيه‌نويسي شدند. ژنوم‌هاي حاصل، با هفت گونه ديگر از اين جنس مقايسه شدند. در اين تحليل، ساختار ژنومي، فراواني ريزماهواره¬ها (SSR)، الگوهاي استفاده از كدون (با استفاده از مقادير RSCU)، تنوع نوكلئوتيدي (Pi) با روش پنجره لغزان و نشانه‌هاي انتخاب مثبت (با استفاده از مدل‌هاي EasyCodeML) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مطالعه ژنوم‌هاي كاملاً پايدار و چهاربخشي را نشان دادند كه تغييرات بين‌گونه‌اي ناشي از جابه‌جايي در نواحي IR و تمركز ريزماهواره¬ها در نواحي غير كدكننده است. تجزيه و تحليل تنوع نوكلئوتيدي، نواحي بسيار متغير مانند فاصله بين ژني trnL-trnF و ژن‌هاي matK و ycf1 را به عنوان نشانگرهاي DNA كانديد اميدواركننده براي تمايز گونه‌اي شناسايي كرد. علاوه بر اين، تجزيه و تحليل فشار انتخاب، كدون‌هاي خاصي را در ژن petB به عنوان تحت انتخاب مثبت شناسايي كرد. در نهايت، يك درخت فيلوژنتيكي با استفاده از روش حداكثر درست‌نمايي در IQ-TREE با استفاده از توالي تمام ژن‌هاي كدكننده پروتئين بازسازي شد و پشتيباني از گره‌ها از طريق بوت استرپ ارزيابي گرديد. اين چارچوب فيلوژنوميك، وضوح بالاتري نشان داد و وجود گونه¬هاي مختلف جنس Stachys را به عنوان يك كلاد خواهري تأييد نمود. نتايج حاصل گونه S. germanica را به عنوان خواهر S. byzantina قرار داد و S. persica به عنوان نزديك‌ترين خويشاوند آن‌ها شناسايي شد. ارزيابي فيلوژنتيكي باركدهاي شناسايي شده (matK، ycf1، rpl16 )، قدرت تفكيك‌پذيري برتر داده‌هاي كل ژنوم را تأييد كرد.

238002

بيوتكنولوژي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان