بررسی تنوع نوکلئوتئیدی ژن واکسی b در برخی گندم های زراعی و وحشی

مقدمه و هدف: ارتقاء کیفیت گندم نان موضوع مهمی است که سالیان سال ذهن محققان زیادی را به خود جلب کرده است که در چند دهه اخیر روش های مختلفی برای ارزیابی این هدف توسعه یافته است. یکی از مهمترین اهداف در برنامه های اصلاحی گندم، اصلاح برای کیفیت نانوایی گندم می باشد. پروتئین های واکسی که مسئول بیان آنزیم gbss در گندم هستند نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین را در نشاسته کنترل می کنند، این پروتئین ها در گندم های هگزاپلویید توسط سه ژنwxd1, wxb1 ,wxa1 کنترل می شوند و نقش کلیدی در کیفیت آرد گندم دارند . هدف از این تحقیق بررسی تنوع نوکلئوتیدی ژن wxb1 در ارقام زراعی و وحشی و نیز بررسی روابط فیلوژنتیکی بین گندم و اجداد آنها بر اساس ژنهای واکسی می باشد. مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر روابط فیلو ژنتیکی ژن wxb1 در 34 نمونه شامل 4 گونه آژیلوپس و 28 رقم گندم زراعی و 2 گونه گندم وحشی در دانشگاه ایلام با استفاده از تکنیکpcr و توالی یابی مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: نتایج هم ردیف سازی توالی ها برای ژن wxbseq1و wxbseq2 نشان داد که نواحی حفاظت شده بسیار بالایی بین گندم های زراعی و وحشی وجود دارد، هر چند در برخی نواحی تنوع تک نوکلئوتیدی بین گندم های زراعی و وحشی وجود دارد، نتایج ماتریس تشابه ژن wxbseq1نشان داد که بیشترین فاصله مربوط به رقم سرداری و کمترین فاصله مربوط به نمونه aegilops.umbellulata بود. ماتریس تشابه ژن wxbseq2 نشان داد که این ژن در ارقام زراعی بجز شاهی تغییرات چندانی ندارد، در حالی که دو نمونه گندم وحشی t.boeticum و t.dicoccooides فاصله ژنتیکی خیلی زیادی را در مقایسه با ارقام زراعی نشان می دهند. نتایج ماتریس جایگزینی برآورد حداکثر درست نمایی برای ژنهای wxbseq1 و wxbseq2 نشان داد که بیشترین و کمترین سهم جانشینی نوکلئوتیدی بترتیب از نوع پورینی و پیریمیدنی می باشد. همچنین، نتایج خوشه بندی با روش upgma برای ژن های wxbseq1 و wxbseq2 نمونه ها را به ترتیب به دو گروه و سه گروه اصلی تقسیم نمود. نتیجه گیری: نتایج کلی نشان می دهد که تنوع مشاهده شده در نمونه های وحشی و اجداد گندم های زراعی می تواند کاندیدای خوبی جهت بررسی مطالعات بعدی باشد که آیا این تغییرات منجر به محتوای پروتئینی خواهد شد یا خیر؟

Evaluation of Nucleotide Diversity of Waxy B Gene in some of Wild and Cultivated Wheat

Extended AbstractIntroduction and Objective: Improving the quality of bread wheat is an important issue. It has attracted the attention of many researchers over the years, and in recent decades, various methods have been developed to evaluate this goal. One of the most important goals in wheat breeding programs is to improve the quality of wheat bakery. Waxy proteins that responsible for the expression of GBSS enzyme in wheat that control the ratio of amylose to amylopectin in starch, These proteins in hexaploid wheat are controlled by three genes, WxD1, WxB1, WxA1 and those have a key role in quality of wheat flour. The goal of this study was to investigate the nucleotide diversity of WxB1 gene in wild and crop cultivars and also to investigate the phylogenetic relationships between wheat and their ancestors based on waxy genes.Material and Methods: In the present study, the phylogenetic relationships of the waxy B gene in 34 samples including 4 species of Aegilops genus and 28 cultivars of wheat and 2 species of wild wheat were evaluated using PCR and sequencing techniques in Ilam university.Results: Sequences alignment results of WxBseq1 and WxBseq2 genes showed there are very high conserved regions between crop and wild wheat, although in some regions there is single nucleotide diversity between crop and wild wheat. The results of similarity matrix of WxBseq1 showed the highest distance was related to Sardari cultivar and the lowest distance was related to Aegilops.umbellulata sample. The similarity matrix of the WxBseq2 gene showed this gene did not change much in crop cultivars except Shahi cultivar, while the two wild wheat samples T.boeticum and T.dicoccooides showed a very large genetic distance compared to the crop cultivars. The results of the substitution matrix estimation based on the maximum likelihood method for WxBseq1 and WxBseq2 genes showed the highest and lowest contributions of nucleotide substitution are purine and pyrimidine, respectively. Also, UPGMA clustering results for WxBseq1 and WxBseq2 genes divided the samples into two and three main groups, respectively.Conclusion: The overall results show that the diversity observed in wild samples and The ancestors of crop wheat can be a good candidate for further studies to determine whether these changes will lead to protein content or not.