شناسایی و کلون‌سازی خانواده ژنی چالکون سنتاز گیاه خار مریم (Silybum marianum L.)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد اصلاح نباتات پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، استان تهران، شهرستان پاکدشت.

2 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، استان تهران، شهرستان پاکدشت

3 استادیار بخش فیزیولوژی مولکولی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، استان البرز، کرج

4 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، استان تهران، شهرستان پاکدشت

5 استادیار بخش فیزیولوژی مولکولی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، استان البرز، کرج.

چکیده

سیلی­مارین یک ترکیب فلاونوئیدی است که از دانه‌‌های گیاه خارمریم به­دست می­آید و دارای خواص دارویی متعددی می‌باشد. چالکون­سنتاز نقش کلیدی در مسیر بیوسنتزی فلاونوئیدها دارد بنابراین شناسایی ژن رمزده آن گامی مهم در مهندسی متابولوم گیاه خارمریم می‌‌باشد. بدین­منظور پس از جمع‌آوری داده‌های توالی موجود در مورد خانواده ژنی چالکون­سنتاز در سایر گیاهان، همردیفی آن­ها و تعیین نواحی حفظ شده، چهار آغازگر دژنره بر اساس این نواحی طراحی شد. قطعات ژنی تکثیر شده در PCR با استفاده از این جفت آغازگر از ژنوتیپ بومی منطقه برازجان و رقم اصلاح شده مجار در ناقل مناسب همسانه‌سازی و سپس تعیین توالی شدند. مطالعه توالی نوکلئوتیدی حاصل و توالی اسیدآمینه‌ای آن­ها، منجر به شناسایی دو عضو از خانواده ژنی چالکون­سنتاز در این گیاه گردید. بر اساس نقاط متنوع، شش آغازگر اختصاصی برای هریک از اعضا جهت تکثیر cDNA از روی RNAی کل رقم مجار درسیستمRACE  طراحی شد. قطعات cDNAی تکثیر شده در3'RACE  و5'RACE  در ناقل مناسب همسانه سازی و سپس تعیین توالی شدند. توالی کامل cDNAی ژن چالکون سنتاز از همپوشانی توالی­های5'RACE  و 3'RACE عضو یک شناسایی گردید که قالب باز خواندنی آن دارای 1239 باز بوده و شامل اگزون یک (190 باز) و اگزون دو (1049 باز) می‌باشد که به ترتیب 63 و 349 اسیدآمینه را رمز می­کنند. مطالعه کل توالی‌های نوکلئوتیدی و اسیدآمینه‌ای به­دست آمده، منجر­به شناسایی سه عضو از خانواده ژنی چالکون­سنتاز در این گیاه برای اولین بار شد که دارای دومین­های حفظ شده انتهای آمین و کربوکسیل چالکون سنتاز می‌باشند

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Identification and cloning of chalcone synthase gene family in milk thistle (Silybum marianum L.) plant

نویسندگان [English]

  • Sepideh Sanjeri 1
  • Mohsen Ebrahimi 2
  • Tahereh Hassanloo 3
  • Ahmad Sadatnoori 4
  • Zahrasadat SHobbar 5
1
2
3
4
5
چکیده [English]

Silymarin is a flavonoid compound derived from milk thistle plant (Silybum marianum) seeds comprising several pharmacological applications. chalcone synthase (CHS) is a key enzyme in the biosynthesis of flavonoids, thereby identification of CHS gene in milk thistle plant can be of great importance. Seeking that, the available sequences of CHS genes from different plants collected, aligned and the conserved regions detected. Then, 4 degenerate primers designed based on the CHS consensus sequences. The fragments of CHS genes from Borazjan's native genotype and Majar's modified genotype were amplified by polymerase chain reaction and then, cloned and sequenced. Analysis of the resultant nucleotide and deduced amino acid sequences lead to identification of two different members of CHS gene family from Silybum marianum. 6 specific primers were designed based on the diverged regions of each member for amplification of related cDNA from majar's total RNA in the RACE system. Amplified fragment of cDNA in 3'RACE and 5'RACE were cloned and sequenced. Full length cDNA was identified by overlapping the 3'RACE and 5'RACE sequences of member 1 whose open reading frame contains 1239 bp including exon 1 (190 bp) and exon 2 (1049 bp) encoding 63 and 349 amino acid residues, respectively. Altogether, analysis of the resulting nucleotide and deduced amino acid sequences lead to identification of three different members of chalcone synthase from Silybum marianum containing the conserved chalcone synthase C-terminal and N-terminal domains

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chalcone synthase
  • Silybum marianum
  • cloning
  • RACE
  • Sequencing

اصل مقاله

Chalcone synthase, Silybum marianum, Cloning, RACE, Sequencing.

 

مراجع

Bourgand F, Gravot A, Milesi S, Gonteir E (2001). Production of plant secondary metabolites: a historical perpective. Plant Science 161: 839-851.
Durbin ML, Mccaig B, Clegg M T (2000). Molecular evolution of the Chalcone synthase multi genefamily in the Morning glorygenome. Plant Molecular Biology 42: 79–92.
Ferrer JL, Jez JM, Bowman ME, Dixon RA, Noel JP (1999). Structure of Chalcone synthase and the molecular basis of plant polyketide biosynthesis. Nature Structural and Biology 6: 775-784.
Fliegman J, Schroder G, Schanz S, Britsch L, Schroder J (1992). Molecular analysis of Chalcone and dihydropinosylvin synthase from scots pine (Pinus sylvestris), and differential regulation of these and related enzyme activities in stressed plants. Plant Molecular Biology 18: 489-503.
Hasanloo T, Khavari-nejad RA, Majidi E, Shams-Ardakani MR(2005). Analysis of flavonolignans in dried fruits of Silybum marianum (L.) Gaertn from Iran. Pakistan Journal of Biological Sceince 8: 1778-1782.
Ji Y, Jinxia H, Hongya G,Yang Zh, Ziheng Y (2002). Duplication and adaptive evolution of Chalcone synthase genes of dendranthema (Asteraceae). Molecular Biology and Evolution 19: 1752-1759.
Koes RE, Quattrocchio F, Mol JNM (1994). The flavonoid biosynthetic pathway in plants: function and evolution. BioEssays 16: 123-132.
Kubasek W L, Shirley BW, Mckillop A, Goodman H M, Briggs W, Ausber FA (1992). Regulation of flavonoid biosynthetic genes in germinating Arabidopsis seedlings. The Plant Cell 4: 1229-1239.
Lanz T, Tropf S, Marner FJ, Schoroder J, Schroder G (1991). The role of cysteines in polyketide synthases. Site-directed mutagenesis of resveratrol and Chalcone synthases, two key enzymes in different plant-specific pathways. Biological Chemistry 266: 9971-9976.
Murashige T, Skoog F (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant 15: 473-497.
Narayana KR, Sripal R, Chaluvadi MR, Krishan DR (2001). Bioflavonoids Classification, Pharmalogical, Biochemical effects and Therapeutic potential. India Journal of Pharmacology 33: 2-6.
Niesbach-Klosgen U, Barzen E, Bernhardt J, Rohde W, Schwarz-Sommer Z, Reif HJ, Wienand U, Saedler H (1987). Chalcone synthase genes in plants:a tool to study evolutionary relationships. Evolution 26: 213-225.
Rhonda L, Feinbaum M, Frederick M (1988). Transcriptional Regulation of the Arabidopsis thaliana Chalcone Synthase Gene. Molecular and Cellular Biology 5: 1985-1992.
Schonfeld JV, Weisbrod B, Muller MK (1997). Silibinin, a plant extract with antioxidant and membrane stabilizing properties protects exocrine pancreas from cyclosporine toxicity. Cellular and molecular life sciences 53: 917-920.
Sommer H, Saedler H (1986). Structure of the Chalcone synthase gene of Antirrhinum majus. Molecular Genetics and Genomics 202: 429-434.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 4، شماره 1 - شماره پیاپی 1
سال 4 شماره 1 بهارو تابستان 1391
شهریور 1391
صفحه 49-63

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار