از دست دادن گسترده ژن در پلاستوم گیاه هولوپارازیت Cistanche Tubulosa (Orobanchaceae)

Wanqi Xu، Haimei Chen، Lixia Tian، Mei Jiang، Qiaoqiao Yang، Liqiang Wang، بشیر احمد و لیانگ هوانگ

برای استناد به این مقاله: Wanqi Xu، Haimei Chen، Lixia Tian، Mei Jiang، Qiaoqiao Yang، Liqiang Wang،

Wanqi Xuam، Haimei Chenam، Lixia Tiana، Mei Jianga، Qiaoqiao Yanga، Liqiang Wanga، Bashir Ahmadb و LinFang Huanga

آزمایشگاه تحقیقاتی کلیدی حفاظت از منابع طب سنتی چینی از وزارت آموزش، مرکز تحقیقات مهندسی منابع طب چینی، اداره ملی طب سنتی چینی، موسسه توسعه گیاهان دارویی، آکادمی علوم پزشکی چین، کالج پزشکی اتحادیه پکن، پکن، چین. بهتر است برای بیوتکنولوژی و میکروبیولوژی، دانشگاه پیشاور، پیشاور، پاکستان

چکیده

از دست دادن گسترده ژن فتوسنتزی و سرعت تکامل سریع در پلاستوم گیاهان انگلی رخ می دهد. گیاه هولوپارازیتCistanche tubulosaOrobanchaceae یک منبع دارویی مهم است که در مناطق خشک توزیع شده است. در این مطالعه پلاستوم کامل ازC. tubulosaتوالی، مونتاژ و تحلیل شده است. پلاستوم کل ازC. tubulosaطول آن 75375 جفت باز بود که شامل یک جفت تکرار معکوس (IRs، 6593 جفت باز)، یک منطقه تک کپی بزرگ (LSC، 32،470 جفت باز)، و یک منطقه تک کپی کوچک (SSC، 29،719 جفت باز). این شامل 24 ژن کد کننده پروتئین دست نخورده، 9 شبه ژن و 44 ژن گم شده بود. علاوه بر این، تمام ژن‌های کدکننده پروتئین، که مربوط به فتوسنتز و تولید انرژی بودند، شبه‌زایی شدند یا از بین رفتند. چهار ژن rRNA و 24 ژن tRNA دست نخورده بودند در حالی که پنج ژن tRNA وجود نداشت. درخت فیلوژنتیک نشان داد کهC. tubulosaنزدیک به C. phelypaea بود. نتایج ما ممکن است درک سازمان پلاستومی، طبقه بندی و تکامل گیاهان انگلی را بهبود بخشد.

برای اطلاعات بیشتر لطفا تماس بگیرید:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola اثرات زیادی دارد، برای اطلاعات بیشتر اینجا را کلیک کنید

Orobanchaceae یک خانواده ویژه است که شامل تمام گیاهان رفتار رشدی است که از گیاهان غیرانگلی، نیمه انگلی و هولوپارازیتی تشکیل شده است (Xi et al. 2013).سیستانچtubulosa، گیاه هولوپارازیت Orobanchaceae، آب و مواد غذایی آلی و معدنی را از ریشه میزبان خود جذب می کند.Cistanche tubulosaبه طور سنتی به عنوان گیاهان مغذی استفاده می شود. ترکیبات زیادی از C. tubulosa جدا شده است، از جمله گلیکوزیدهای فنیل اتانوئید، کربوهیدرات ها، لیگنان ها، ایریدوئیدها،اکیناکوزید, ورباسکوزید، اسید کلروژنیک، اکتئوزید و لوتئولیز (یونگ و پنگ-فی 2009؛ فو و همکاران 2018؛ گائو و همکاران 2019). این ترکیبات جدا شده اثرات فارماکولوژیک فراوانی از جمله اثرات محافظت کننده عصبی، تعدیل کننده ایمنی، ضد پیری، ضد التهابی، ضد پوکی استخوان، محافظت از کبد، ضد اکسیداتیو، ضد باکتری، ضد تومور و بهبود تحمل گلوکز از خود نشان داده اند. موریکاوا و همکاران 2019). در مقایسه با بیش از 3000 پلاستوم موجودات اتوتروف که می توان از پایگاه داده مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی به دست آورد، داده های پلاستوم های گیاهان انگلی محدود است. برای به تصویر کشیدن ویژگی از دست دادن ژن و ارائه بینش جدید در مورد روند تکاملی کلی، ما پلاستوم C. tubulosa را تجزیه و تحلیل کردیم.

سیستانچدسرتیکولا اثرات زیادی بر رویمصونسیستم

برگ فلس تازه ازC. tubulosaاز استان هوتان (منطقه خودمختار اویغور سین کیانگ)، چین (78○1203600E، 36○1901200N) جمع آوری شدند. نمونه‌های کوپن در هرباریوم مؤسسه توسعه گیاهان دارویی، آکادمی علوم پزشکی چین، کالج پزشکی اتحادیه پکن (IMD)، با شماره دسترسی XJ20170502 سپرده شدند. تقریباً 500 نانوگرم DNA برای ساخت یک کتابخانه با اندازه درج 400 جفت باز استفاده شد و مطابق دستورالعمل سازنده برای پلت فرم HiSeq 4000 توالی یابی شد. قرائت‌های انتهای زوجی تمیز در برابر تمام پلاستوم‌های گیاهان ثبت‌شده در پایگاه داده GenBank با استفاده از BLASTn با مقدار برش 1-5 فیلتر شدند. قرائت‌های استخراج‌شده با استفاده از SPAdes (نسخه 3.10.1) جمع‌آوری شدند (Bankevich et al. 2012). ناحیه مرزی با استفاده از جفت‌های پرایمری که منطقه مرزی را پوشانده بودند و سپس با تقویت PCR نواحی و توالی‌یابی Sanger تولید PCR تأیید شد. ژن ها با استفاده از وب سرویس CpGAVAS2 (Shi et al. 2019) حاشیه نویسی شدند و با استفاده از ویرایشگر ژنوم Apollo به صورت دستی ویرایش شدند (Lewis et al. 2002). نقشه دایره پلاستوم با استفاده از OrganellarGenomeDRAW (Lohse et al. 2013) تولید شد و محتوای GC با استفاده از سرور CGView تجزیه و تحلیل شد (Grant and Stothard 2008). در مقایسه با گیاه غیر انگلی از

اکتئوزیدکه درسیستانچسلامت توبولوزامنافع

Orobanchaceae Rehmannia glutinosa (NC_034308)، ژن‌هایی که شبیه به ژن‌های شناخته‌شده کدکننده پروتئین بودند، اما کوتاه‌شده یا حاوی یک یا چند جهش تغییر چارچوب بودند، به‌عنوان شبه‌زا طبقه‌بندی شدند (Cusimano and Wicke 2016؛ Xi et al. 2013). نتایج مونتاژ ژنوم و حاشیه نویسی در GenBank با شماره دسترسی MN614130 سپرده شد.

پلاستوم ازC. tubulosaطول آن 75375 جفت باز بود و یک ساختار چهارجانبه معمولی، شامل یک جفت IR (6593 جفت باز) که توسط ناحیه LSC (32،470 جفت باز) و SSC (29،719 جفت باز) از هم جدا شده بودند را نشان داد. کل محتوای GC 34.95 درصد بود و منطقه SSC محتوای GC بالاتری (38.{10}} درصد) نسبت به منطقه IR (33.22 درصد) و LSC (32.{14}} درصد) داشت. پلاستوم ازC. tubulosa27 ژن کد کننده پروتئین دست نخورده را حفظ کرد، 9 ژن به شبه ژن تبدیل شدند و 44 ژن به طور کامل گم شدند. تمام ژن‌های مربوط به رمزگذاری پروتئین‌های فتوسنتزی شبه‌زایی یا از دست رفتند، که از سبک زندگی هولوپارازیتی C. tubulosa پشتیبانی می‌کند. هر چهار rRNA به طور جهانی در منطقه SSC محلی سازی شدند. در مجموع 24 tRNA باقی ماند و تا پنج tRNA در طول تکامل از بین رفت.

برای تجزیه و تحلیل موقعیت فیلوژنتیکیC. tubulosaدر خانواده Orobanchaceae، یک درخت تکاملی مولکولی با استفاده از 36 گونه ساخته شد. دوازده توالی پروتئین مشترک با استفاده از برنامه ClustalW (Thompson et al. 2002) به هم پیوسته و در یک راستا قرار گرفتند. درخت فیلوژنتیک با استفاده از نرم افزار حداکثر درستنمایی تصادفی شده (RAxML) (Stamatakis 2014) و ML ساخته شد.

روش، با Arabidopsis thaliana و Nicotiana tabacum به عنوان گروه برون. درخت فیلوژنتیک نشان داد کهC. tubulosaو C. phelypaea با هم گروه بندی شدند (شکل 1).

سیستانچدسرتیکولا اثرات زیادی رویکلیهمرض

بیانیه افشاگری

هیچ تضاد منافع احتمالی توسط نویسنده(ها) گزارش نشده است.

منابع مالی

این کار توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین [81473315، U1812403-1-1]، برنامه تحقیقاتی منابع بنیادی علوم و فناوری ملی چین [2018FY100701] و صندوق نوآوری CAMS برای علوم پزشکی [{{4}] پشتیبانی شد. }I2M-3-015]، که با کمال سپاس از آنها قدردانی می شود.

بیانیه در دسترس بودن داده ها

داده‌هایی که از یافته‌های این مطالعه پشتیبانی می‌کنند در GenBank با شماره دسترسی MN614130 سپرده شده‌اند. https://www.ncbi.nlm. nih.gov/nuccore/MN614130.1/.

منابع

Bankevich A، Nurk S، Antipov D، Gurevich AA، Dvorkin M، Kulikov AS، Lesin VM، Nikolenko SI، Pham S، Prjibelski AD، و همکاران. 2012. SPAdes: یک الگوریتم مونتاژ ژنوم جدید و کاربردهای آن در توالی یابی تک سلولی. J Comput Biol. 19 (5): 455-477.

DNA میتوکندری قسمت B 2681

Cusimano N, Wicke S. 2016. انتقال عظیم ژن درون سلولی در طی کاهش ژنوم پلاستید در Orobanchaceae غیرسبز. فیتول جدید. 210 (2): 680-693.

Fu Z, Fan X, Wang X, Gao X. 2018. Cistanches Herba: مروری بر خواص شیمی، فارماکولوژی و فارماکوکینتیک آن. جی اتنوفارماکول. 219:233-247.

Gao Y, Guo LN, Ma SC, Liu J, Zheng J, Zan K. 2019. مطالعات تطبیقی ​​سه گونه Cistanche بر اساس کروماتوگرام اختصاصی UPLC و تعیین اجزای اصلی. ژونگگو ژونگ یائو زا ژی. 44 (17): 3749-3757.

Grant JR, Stothard P. 2008. سرور CGView: یک ابزار ژنومیک مقایسه ای برای ژنوم های دایره ای. Nucleic Acids Res. 36 (وب سرور): W181–W184.

Lewis SE، Searle SMJ، Harris N، Gibson M، Iyer V، Richter J، Wiel C، Bayraktaroglu L، Birney E، Crosby MA، و همکاران. 2002. آپولو: ویرایشگر حاشیه نویسی توالی. ژنوم بیول. 3 (12): RESEARCH0082.

Lohse M, Drechsel O, Kahlau S, Bock R. 2013. OrganellarGenomeDRAW- مجموعه ای از ابزارها برای تولید نقشه های فیزیکی ژنوم های پلاستید و میتوکندری و تجسم مجموعه داده های بیان. Nucleic Acids Res. 41 (مشکل وب سرور): W575–W581.

Morikawa T، Xie H، Pan Y، Ninomiya K، Yuan D، Jia X، Yoshikawa M، Nakamura S، Matsuda H، Muraoka O. 2019. مروری بر محصولات طبیعی فعال بیولوژیکی از گیاه بیابانی Cistanche tubulosa. شیمی فارم بول. 67 (7): 675-689.

Shi L، Chen H، Jiang M، Wang L، Wu X، Huang L، Liu C. 2019. CPGAVAS2، یک تفسیرگر و تحلیلگر توالی پلاستومی یکپارچه. Nucleic Acids Res. 47 (W1): W65–W73.

Stamatakis A. 2014. RAxML نسخه 8: ابزاری برای تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک و پس از آنالیز فیلوژنی های بزرگ. بیوانفورماتیک. 30 (9): 1312-1313.

تامپسون جی دی، گیبسون تی جی، هیگینز دی جی. 2002. تراز چند توالی با استفاده از ClustalW و ClustalX. بیوانفورماتیک Curr Protoc. فصل 2: ​​2.3.1–2.3.22.

Xi L، Ti-Cao Z، Qin Q، Zhumei R، Jiayuan Z، Takahiro Y، Masami H، Crabbe MJC، Jianqiang L، Yang Z. 2013. توالی کامل ژنوم کلروپلاست هولوپارازیت Cistanche deserticola (Orobanchaceae و افقی) از دست دادن ژن را نشان می دهد. انتقال ژن از میزبان خود Haloxylon ammodendron (Chenopodiaceae). PLoS One. 8 (3): e58747

یونگ جی، پنگ فی تی. 2009. تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی در سیستانچ

گونه ها. J Chromatogr A. 1216(11):1970-1979.