توالي يابي و مطالعه فيلوژنتيكي ژن آلترناتيو اكسيداز (aox2) در زيرخانواده Anthemideae

Sequencing and phylogenic study of aox2 gene in Anthemideae subfamily

سابقه و هدف: گياهان دارويي، امروزه يكي از حايز اهميت ترين محصولات بخش كشاورزي محسوب مي‌شوند. پيشرفت در زمينه گياهان دارويي يكي از اهداف مهم فعالان بخش كشاورزي در حال حاضر مي-باشد. اگرچه گياهان دارويي تاكنون در كشور ما بسيار كمتر مورد توجه بوده اند ولي اهميت روز افزون اين گياهان در سراسر دنيا، امروزه توجه بسياري از بخش هاي كشاورزي را به خود معطوف نموده است. Anthemideae يكي از زيرخانواده‌هاي مهم در خانواده‌ Asteraceae مي‌باشد و داراي 5 جنس با اهميت شامل: بومادران (.Achillea sp)، بابونه (Matricaria sp.)، مخلصه (Tanacetum sp.)، درمنه (Artemisia sp.) و Santolina sp. مي‌باشد كه اغلب به‌عنوان گياهان دارويي مهم در پزشكي مطرح مي-باشند. از آن‌جايي ‌كه گياهان اين زيرخانواده، منبع غني از آنتي‌اكسيدان‌هاي گياهي مي‌باشند كه آنان را از اثرات مضر گونه‌هاي واكنشگر اكسيژني حفظ مي‌نمايند. آنتي‌‌اكسيدان ها به دو گروه كلي آنزيمي و غير‌آنزيمي تقسيم مي شوند. به‌طور كلي آنتي‌اكسيدان هاي گياهي نسبت به آنتي‌اكسيدان هاي توليد شده به‌صورت شيميايي عوارض كمتري دارند. آلترناتيواكسيداز يكي از آنزيم‌هاي مهم در زنجيره انتقال الكترون مي باشد كه مسيول مسير تنفس آلترناتيو است و ژن aox2 كدكننده يكي از زيرواحدهاي اين آنزيم مي‌باشد. بنابراين شناسايي، رديابي و توالي‌يابي ژن‌هاي كد كننده اين تركيبات در گياهان زيرخانواده‌ Anthemideae ضروري به‌نظر مي‌رسد. مواد و روش‌ها: ابتدا براساس هم‌رديف‌سازي چندتايي توالي‌هاي جستجو شده براي گياه مدل آرابيدوپسيس و ساير گياهان در پايگاه داده‌هاي بانك ژن (NCBI)، انجام شد. آغازگرهاي اختصاصي به‌صورت هرز براي نواحي حفاظت شده آمينواسيدي (Active site) پروتيين AOX2 طراحي شدند. آغازگرها در جنس‌هاي زيرخانواده‌ Anthemideae ناحيه‌اي به طول تقريبي 300 جفت نوكليوتيد را تكثير نمودند و در ادامه تعين توالي شدند. يافته‌ها: نتايج حاصل از جستجو با ابزار BLAST در پايگاه داده هاي NCBI براي توالي هاي به‌دست آمده، صحت توالي هاي مذكور را تاييد نمود. همچنين حضور ناحيه فعال پروتييني در اين توالي ها، تاييد ديگري بر صحت توالي هاي به‌دست آمده بود. به‌منظور بررسي تنوع ژن aox2 بين جنس هاي مهم زيرخانواده Anthemideae ميانگين كل Pairwise distance بر اساس دو مدل K2P و P-diatance و بر اساس توالي نوكليوتيد‌ها (جايگزيني‌هاي هم‌جنس Transition و ناهم‌جنس Transversion نوكليوتيد‌ها) از نرم‌افزار Mega نسخه 5 استفاده و درصد تنوع محاسبه گرديد. داده‌هاي حاصل از آن‌ها نشان دادند جنس‌هاي مذكور از نظر ژن aox2 حفاظت شده مي‌باشند و Matricaria sp. و Achillea sp. نزديك‌ترين جنس‌ها به يكديگر و جنس‌هاي Artemisia sp. و Chrysanthemum sp. دورترين جنس‌ها از يكديگر محسوب مي‌شوند. نتيجه‌گيري: نتايج حاصل از ترسيم نمودار خوشه‌اي براي ژن aox2، حفاظت شدگي بالاي aox2 را در جنس‌هاي مذكور تاييد نمود.

Background and objectives: Medicinal plants, today it is one of the most important agricultural products. Progress in the field of medicinal plants is one of the most important goals at the moment is the agricultural sector. Although medicinal plants in our country has been very little attention, but the increasing importance of these plants around the world, today, has attracted the attention of many parts of agriculture. The Anthemideae is considered as an important subfamily of Asteraceae which contains 5 important medicinal genera including Achillea sp., Matricaria sp., Tanacetum sp., Artemisia sp. and Santolina sp. Since genera belong to Anthemideae subfamily are rich in antioxidant components which be protected against ROS effects. Antioxidants including two groups named as enzymatic and non-enzymatic. Plant antioxidants have fewer side effects compared to synthetic ones. Alternative oxidas is one of the important enzymes in electron flow gradient to control alternative respiration and aox2 gene cods one of subunits of that enzyme. So, detecting and sequencing encoding genes of antioxidants seem essential. Materials and methods: At the first, according to multiple alignments, the sequences of Arabidopsis as a model plant and other plants were elicited from gene bank information database. Specific degenerative primers were designed based on conserved amino acid sequences of aox2 protein. Primers amplified a 300 bp fragments in all studied genera and subsequently were sequenced. Results: To investigate the aox2 genes diversity among important genera of Anthemideae, average parwise distance using K2P and P-distance model and genetic diversity based on transition and transversion were calculated. Results showed the mentioned genera were well conserved for aox2 gene. Matricaria sp. and Achillea sp. have more similarity and also Artemisia sp. and Chrysanthemum sp. have more distance to each other. Conclusion: Obtained data from cluster diagram verified a more conserved volume between mentioned genera for aox2 gene.