جداسازي و تعيين توالي ژن چالكون سنتاز از گياه استبرق (Calotropis procera)

Isolation and Sequencing of Chalcone synthase (CHS) in Calotropis procera

هدف: چالكون سنتاز (CHS) آنزيم كليدي در مسير بيوسنتزي فلاونوئيد مي‌باشد و نخستين مرحله بيوسنتز فلاونوئيدها را كاتاليز مي‌كند. هدف اين تحقيق شناسايي ژن چالكون سنتاز در گياه استبرق بود. مواد و روش‏ها: DNA ژنومي از برگ‏هاي تازه استخراج و به‏عنوان الگو جهت PCR استفاده شد. آغازگرها بر اساس نواحي حفاظت شده اين ژن از ساير گياهان طراحي شدند. فراورده حاصل از PCR تخليص و توالي‌يابي شد. نتايج تعيين توالي ابتدا هم‌رديف و سپس با توالي‌هاي برخي ژن‌هاي CHS موجود در بانك ژن و با نرم‌افزار DNAMAN مقايسه شد. درخت فيلوژنتيكي مربوط به توالي CHS در استبرق و گونه‌هاي گياهي ديگر با نرم افزار MEGA 6 و به‏روش Neighbor-joining رسم شد. نتايج: نتايج PCR بيانگر وجود ژن چالكون سنتاز و تكثير قطعه 572 نوكلئوتيدي متعلق به اگزون شماره2 اين ژن بود. اين  با نام CpCHS و شماره بازيابي (KM878672) در بانك ژن ثبت شد. مقايسه توالي CpCHS با ساير توالي‌هاي ژن CHS نشان داد اين ژن با توالي CHS درArabidopsis thaliana59 درصد، Nicotiana tabacum 63 درصد، Olea europaea 63 درصد و Petunia x hybrida 64 درصد يكساني دارد. بيشترين يكساني با توالي ژن CHS در Catharanthus roseus و برابر با 68 درصد بود. رسم درخت فيلوژني نشان داد كه CpCHS با ژن CHS گياه Catharanthus roseus در يك شاخه قرار دارد. نتيجه گيري: اين نتايج نشان مي‌دهد كه به احتمال CpCHS نيز همانند ساير ‍‍‍‍ژن‌‌هاي CHS در تنظيم مسير بيوسنتزي فلاونوئيدها نقش دارد و شناسايي اين ژن در گياه استبرق منجر به يافتن راه‏كاري كارآمد جهت افزايش توليد مواد مؤثره دارويي و ارزشمند اين گياه باشد.

Aim: Chalcone synthase (CHS) is a key enzyme in the flavonoid biosynthesis pathway. This enzyme catalyses the first step of flavonoid biosynthesis pathway. The purpose of this study was to identify chalcone synthase gene in Calotropis procera. Material and Methods: The genomic DNA was extracted from fresh leaves and used as template in PCR. Primers were designed according to the conserved regions of this gene in other plants. The PCR product was purified and sequenced. Multiple sequence alignment and sequence homology analyses were carried out with DNAMAN software using CHS sequences retrieved from Genbank. A neighborjoining phylogenetic tree based on CpCHS and other CHS sequences were constructed using MEGA6 software. Results: PCR results indicated the existence of this gene and amplification of 570 nucleotides fragment that belong to exon2 of CHS gene. This gene was denominated as CpCHS and deposited at the GenBank accession KM878672. Comparison analysis based on nucleotide sequence alignment revealed that CpCHS shared a high degree of similarity to CHS from Arabidopsis thaliana (59%), Nicotiana tabacum (63%), Olea europaea (63%) and Petunia X hybrida (64%). Maximum similarity was observed between CpCHS and CHS from Catharanthus roseus (67%). Phylogenetic analysis showed that CpCHS was grouped into a branch with Catharanthus roseus. Conclusion: These results suggest that CpCHS may play a similar role as other CHS in regulation of flavonoids biosynthesis pathway. Identification of this gene is an effective step which may lead to increase in the accumulation of useful medicinal extract in this plant.