شناسايي، ساختار و واكاوي فيلوژنتيكي خانواده ژن MLO (Mildew Resistance Locus O) در گونه‌هاي Triticum aestivum وMalus domestica

Identification, structure and phylogenetic analysis of Mlo gene family in Triticum aestivum and Malus domestica

نقش ژن Mlo در گياه جو با توجه به اينكه آلل جهش يافته‌ي mlo باعث ايجاد يك مقاومت غيراختصاصي و وسيع در برابر بيماري سفيدك پودري ناشي از قارچ Blumeria graminis f. sp. hordei مي‌شود، كشف گرديد. ژن‌هاي Mlo همچنين در رشد گياهان و در پاسخ به تنش‌هاي زيستي و غير زيستي نقش مهمي ايفا مي‌كنند. خانواده ژن Mlo در چندين گونه گياهي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين تحقيق براي آشكار كردن خصوصيات ژنتيكي و ساختار پروتئيني خانواده ژن Mlo در گياهان گندم نان (Triticum aestivum) و سيب (Malus domestica) از ابزارهاي بيوانفورماتيكي و موتورهاي جستجو در پايگاه‌‌هاي اطلاعات ژنومي استفاده گرديد. توالي‌هاي پروتئيني Mlo مربوط به گياه آرابيدوپسيس (Arabidopsis thaliana) به عنوان الگو جهت tBLASTn استفاده شد كه در نهايت منجر به شناسايي 29 عضو پروتئيني MdMlo و 11 عضو پروتئيني TaMlo گرديد. تجزيه و تحليل فيلوژنتيك مقايسه‌اي، پروتئين‌هاي MdMlo و TaMlo را به سه خوشه اصلي تقسيم بندي كرد و نشان داد كه صرف نظر از نوع گونه‌ي گياهي، Mlo1ها (عضو اول خانواده پروتئين Mloدر گياهان سيب، گندم و آرابيدوپسيس)، Mlo2ها، Mlo3ها و به همين ترتيب تا Mlo12ها، با همديگر ارتباط نزديكي دارند. اين نتيجه بيانگر اين امر است كه پس از جدايي اين گونه‌ها، هيچ گسترش ديگري در خانواده ژن Mlo وجود نداشته است. موتيف‌هاي كاركردي محافظت شده موجود در پروتئين‌هاي Mlo با استفاده از ابزار MEME بررسي شد و مشخص شد كه حداكثر 15 و حداقل 10 موتيف حفاظت شده در ساختار پروتئيني آن‌ها وجود دارد.

Because the mutant mlo allele causes a non-race specific and broad-spectrum resistance to powdery mildew caused by Blumeria graminis f. sp. hordei, the Mlo gene was taken into consideration in barley. Mlo genes also play important roles in plant growth and responses to biotic and abiotic stresses. The Mlo gene family has been studied in several plant species. In this study, we used bioinformatics tools and searches in genomic databases to reveal the genetic characteristics and protein structure of the Mlo family in wheat (Triticum aestivum) and apple (Malus domestica). We employed Mlo proteins sequences of Arabidopsis thaliana as a template for tBLASTn, which eventually identified 29 MdMlo (M. domestica Mlo) proteins and 11 TaMlo proteins (T. aestivum Mlo). The comparative phylogenetic analysis classified MdMlo and TaMlo proteins into three main clades and showed that, regardless of plant species, Mlo1s (the first member of the Mlo protein family in wheat, apple and Arabidopsis), Mlo2s, Mlo3s, and so on up to Mlo12s, are closely related. This indicates that after the separation of these species, no further expansion has been occurred in the Mlo gene family. The functionally conserved motifs present in the Mlo proteins were investigated using MEME tool, which showed a maximum of 15 and minimum 10 conserved motifs. The genes TaMlo6, MdMlo8, MdMlo11, TaMlo2, and TaMlo1 are predicted to participate in powdery mildew resistance because of having E/D-F-S-F motif.