2.6 تجزیه و تحلیل DEG های مربوط به متابولیسم پلی ساکارید و تجمع

کوارتریدر درجه اول حاویگلوکز ، گالاکتوز ، فروکتوز ، رامنوز ، آربینوز و مانوزبه عنوان مونوساکاریدهای اصلی آن. این مونوساکاریدها تحت تأثیر کاتالیز قرار می گیرندگلیکوزیل ترانسفرازهاو آنزیم های دیگر برای سنتزسستنسپلی ساکاریدها.

 

کوارتری

 

این مطالعه تجزیه و تحلیل کردمسیرهای متابولیسم پلی ساکاریدوDEG ها در این مسیرها غنی شده انددرکوارتریاز گیاهان میزبان مختلف. از طریق تجزیه و تحلیل موارد زیرمسیرهای kegg، آنزیم ها و ژنهای کلیدی درگیر در بیوسنتز پلی ساکارید مشخص شدند:

متابولیسم گالاکتوز (KO00052)

متابولیسم مانوز و فروکتوز (KO00051)

متابولیسم قند آمینو و نوکلئوتید (KO00520)

متابولیسم نشاسته و ساکارز (KO00500)

در کل13 آنزیم های مربوط به بیوسنتز پلی ساکاریدو چندین ژن آنزیم کلیدی مشخص شد ، از جمله:

-میلاز (BAM)

گلوکز -1-} فسفات آدنیلیلیلترانسفراز (GLGC)

هگزوکیناز (HK)

-Fructofuranosidase (SACA)

هیدرولاز ساکارز-فسفات (SPP)

گلوکز -6- فسفات ایزومراز (GPI)

UDP- گلوکز دهیدروژناز (UGDH)

Mannose -1- فسفات Guanylyltransferase (GMPP)

Galactinol synthase (GOLS)

-galactosidase (LACZ)

MANNOSE -6- فسفات ایزومراز (MPI)

DeCarboxylase UDP-Glucuronate (UXS)

فسفوفرروکیناز وابسته به پیرو فسفات (PFP)

این آنزیم ها نقش مهمی در بازی دارندبیوسنتزسستنسپلی ساکاریدها.

A مپولتیک خوشه بندی سلسله مراتبیبا استفاده از داده های بیان DEG پردازش شده توسطdeseq2بشر نتایج نشان دادتفاوت قابل توجهدر بیان ژن بینhaloxylon-سستنسو Atriplex-سستنسبشر به طور خاص:

haloxylon-سستنسنشان داده شدهبیان قابل توجهی بالاترازساکا ، HK و LACZ.

atriplex-سستنسنشان داده شدهبیان قابل توجهی بالاترازUGDH ، GMPP و GOL.

کوارتری

 

2.7 اعتبار سنجی qRT-PCR

برای تأییدقابلیت اطمینان داده های توالی رونویسی, qrt-pcrبا استفاده از انجام شدعمل(-actin) به عنوانخانه داریبشر ششژنهای آنزیم کلیدیدرسستنسبیوسنتز پلی ساکارید به طور تصادفی برای اعتبار سنجی انتخاب شد.

نتایج qRT-PCR به صورت بیان شدlog₂ (FC)و نشان داد کهالگوهای بیان DEG در میزبان مختلف مشتق شدهسستنسبا نتایج توالی رونویسی سازگار بودند:

GMPP ، PFP و UGDH تنظیم مجدد شدند.

LACZ تنظیم شد.

این یافته ها تأیید می کندقابلیت اطمینان بالای داده های رونوشت، حمایت از صحت تجزیه و تحلیل بیان ژن دیفرانسیل درکوارتری.

3 بحث و نتیجه گیری

کوارترییک گیاه دارویی چند ساله استorobanchaceaeخانواده. به دلیل آنمحیط رشد منحصر به فردوتارزش دارویی بالا، به عنوان"جینسنگ بیابان."آن راترکیبات فعال زیستیعمدتا شاملگلیکوزیدهای فنیل اتانوئید ، فلاونوئیدها ، پلی ساکاریدها و بتاین[9] در حال حاضر ، تحقیقات در مورد این گیاه دارویی عمدتاً روی آن متمرکز شده استمواد تشکیل دهنده فعال و اثرات دارویی، در حالی که مطالعات درسطح ژنتیکیمحدود باقی مانده است به طور خاص ، وجود داردگزارش های کمیدرتجزیه و تحلیل ژنتیکی تفاوتهای متابولیکیدرپلی ساکاریدها ، فلاونوئیدها و گلیکوزیدهای فنیل اتانوئید.

درحاشیه نویسی پایگاه داده NRاز Unigenes نشان داد کهکوارتری، کهفاقد ژنوم مرجع است، از نزدیک بیشتر با آن مرتبط استپالونیا(Scrophulariaceae) ، گیاهی با ژنوم توالی [10]. تجزیه و تحلیل بیان دیفرانسیل از Unigenes حاشیه نویسی شناسایی شده است14،089 ژن به طور قابل توجهی متفاوت بیان شده (DEG)بشر این نشان می دهد کهرونوشتهای مربوط بهکوارتریانگلهالکسیلون آمودندرونوتقوطی های Atriplexتفاوت های قابل توجهی را نشان می دهد، احتمالاً به دلیلتغییرات در متابولیسم گیاه میزبانوتجوامع میکروبی ریزوسفر [11].

درپایگاه داده, 3،998 unigenesنقشه برداری شدند117 مسیر متابولیکی، در میان آنها1،386 درجهدر مسیرهای مربوط بهبیوسنتز پلی ساکاریدها ، اسیدهای چرب ، اسیدهای آمینه و فلاونوئیدهابشر این ژن ها در مختلف درگیر هستندمحصولات متابولیکی ازکوارتریو تنظیمتجمع پلی ساکاریدها و فلاونوئیدهابشر اختلاف درالگوهای غنی سازی DEG و سطح بیان در گیاهان میزبان مختلفمنجر شدنتغییرات در عملکردهای بیولوژیکی و متابولیسم مرکب فعال [12].

این مطالعه مشخص شد20 درجه رمزگذاری 13 آنزیم کلیدیدربیوسنتز پلی ساکاریددرکوارتریرونوشت این آنزیم ها و DEG هاتنظیم فرآیندهای کلیدی در بیوسنتز ساکارز ، گلوکز ، فروکتوز و پلی ساکاریدهای مشتق از گالاکتوزبشر درمسیرهای متابولیکی مربوط به پلی ساکارید، از جملهمتابولیسم گالاکتوزوتمتابولیسم نشاسته، آنزیم های کلیدی مانندLACZ ، SACA ، BAM ، HK ، SPP و UGDHشناسایی شدند

درهالوکیلون-براستارکوارتری،سطح بیان SACA ، HK و LACZبه طور قابل توجهیبالاتردرخیس-براستارکوارتری.

برعکس ،سطح بیان UGDH ، GMPP و GOLبه طور قابل توجهیبالاتردرخیس-براستارکوارتری.

مطالعات transcriptomic بینش عمیق تری در مورد رشد گیاهان ، رشد و بیوسنتز متابولیت ثانویه و تجمع ارائه می دهد[13] مطالعات قبلی از Transcriptomics برای تجزیه و تحلیل استفاده کرده اندمسیرهای بیوسنتز پلی ساکاریددرCodonopsis pilosula ، poria cocos ، lycium barbarum ، dioscorea dizorita ، polygonatum sibiricum ، polygonatum cyronema و dendrobium officinale[14] علاوه بر این ، تکنیک های transcriptomic به طور گسترده ای برای مطالعه استفاده شده استمتابولیسم کربوهیدرات در سیب زمینی ، خربزه و توت [15-16].

به عنوان مثال:

جی و همکاران.[17] همبستگی بینتجمع پلی ساکارید و خصوصیات رونویسیدر متفاوتبافتهایPilosula Codonopsisبشر آنها دریافتند کهSucrose -1- fructosyltransferase (1- SST) و Fructan -1- exohydrolase ({3}} feh)، آنزیم های کلیدی درگیر دربیوسنتز فروکان، بودندبسیار در ریشه ها بیان شده است، نشان می دهد که این آنزیم ها هستندتنظیم کننده های اصلیازمحتوای پلی ساکارید بالا درPilosula Codonopsisریشه، همانطور که توسط تجزیه و تحلیل HPLC تأیید شده است.

تائو و همکاران.[18]توالی رونویسیبرای شناساییژنهای آنزیم کلیدیتحت تأثیرمحتوای پلی ساکاریددر سه متفاوتگونه های چند ضلعی (P. Kingianum, P. sibiricumوتP. Cyrtonema). آنها دریافتند کهبیان -fructofuranosidase (SACA)بودهمبستهبامحتوای پلی ساکارید، و آنساحلیسهامشباهت های ساختاری و عملکردیبافروکتوسیل ترانسفرازها، ساختن آنعامل اصلی مؤثر بر تنوع پلی ساکارید در بین گونه های چند ضلعی.

لیو و همکاران.[19] ترکیبیرونوشت و متابولیکبرای کشف چراچهار تاییDendrobium Officinaleمحتوای پلی ساکارید بالاتری نسبت به دیپلوئید داردDendrobium Officinaleبشر مطالعه آنها نشان داد کهخانواده های ژن CESA/CSL ، شیرین و BGLUدربه طور قابل توجهی تنظیم مجدددرگیاهان تتراپلوئید، نشان می دهد کهبیان بالای این درایو DEG باعث افزایش تجمع پلی ساکارید شد.

کارشناسی ارشد و همکاران.[20] تجزیه و تحلیلمکانیسم های نظارتی بیوسنتز پلی ساکارید دیواره سلولیدرلیسیم باربارومازQinghai ، Gansu و Ningxiaبشر در مقایسه با Qinghai و Gansu ،ناچیزL. باربارومدر اختیار داشتنمیزان قابل توجهی بالاتر از گالاکتوز در دیواره سلولی، احتمالاً به دلیلبیان بالاتر ژنهای لیز و پکتین استراز.

لو و همکاران.[21]توالی رونویسیدر سهگونه های چند ضلعی (P. Cyrtonema, P. sibiricumوتP. Kingianum) ، تجزیه و تحلیلژنهای آنزیم کلیدی در مسیرهای بیوسنتز پلی ساکاریدبشر آنها شناسایی کردند135 درجه رمزگذاری 18 آنزیم کلید، با13 ژن (از جمله GMPP ، MPI ، SACA و Fructokinase SCRK) بالاترین سطح بیان را درسیترتیمای چند ضلعی.

این مطالعه درک آن را گسترش می دهدمتابولیسم پلی ساکارید در گیاهان دارویی انگلیاز طرفبا ایجاد تحقیقات قبلی در مورد گونه های مختلف گیاهی و مسیرهای متابولیک آنهابشر آن را فراهم می کندمرجع ارزشمندبرای تحقیقات بیشتر در موردمکانیسم های نظارتی متابولیسم پلی ساکارید در گیاهان دارویی وابسته به میزبان [22].

در حال حاضر ،تحقیقات توالی با توان بالا درکوارتریرونوشت در مراحل اولیه خود باقی مانده استبشر این مطالعهتحلیل جامع بیان ژنازکوارتریانگلی در دو گیاه میزبان مختلف وژنهای آنزیم کلیدی درگیر در متابولیسم پلی ساکاریدبشر این یافته هاپیامدهای مهمبرایانتخاب و ارزیابی گیاهان میزبان جدید برایکوارتریوتیک پایه نظری برای مطالعه تنظیم مولکولی بیوسنتز پلی ساکارید و بهبود ژنتیکی ارائه می دهدکوارتری.