شناسایی و بررسی بیان ژن های درگیر در سنتز فلاونوئیدها در مراحل نمو غده سیب زمینی

ارزش غذایی بالای سیب زمینی این گیاه را به عنوان چهارمین منبع مهم غذایی پس از گندم، برنج و ذرت در سراسر دنیا تبدیل کرده است. در مطالعه حاضر به منظور شناسایی و بررسی بیان مهم ترین ژن های درگیر در سنتز فلاونوئیدها در مراحل نمو غده سیب زمینی و روند تغییرات بیان آنها، مجموعه داده‌های حاصل از توالی‌یابی rna غده سیب‌زمینی رقم مارفونا در سه مرحله نموی مختلف از شروع تشکیل استولون تا تشکیل غده گردآوری و تجزیه و تحلیل شدند. به منظور اعتبارسنجی بیان ژن های شناسایی شده‌ی درگیر در مسیر بیوسنتز فلاونوئیدها در غده سیب زمینی (62 ژن)، بیان برخی از آن ها با استفاده روش qrt-pcr مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد، با عبور غده سیب‌زمینی از مرحله نوک قلاب مانند به مرحله تشکیل استولون، 10 ژن افزایش و 11 ژن کاهش بیان معنی دار می‌یابند. در مقایسه مرحله نوک قلاب مانند نسبت به مرحله شروع تشکیل غده، به ترتیب 7 و 20 ژن به طور معنی داری افزایش و کاهش بیان نشان دادند. همچنین مقایسه دو مرحله تشکیل استولون و شروع تشکیل غده نشان داد که 14 ژن از کاهش بیان معنی داری برخوردار بودند. در مجموع 4 ژن کلیدی cyp98a3، act، sat و beat با تغییرات معنی دار در بین مراحل نموی غده سیب‌زمینی شناسایی شدند. بررسی میزان فلاونوئید در مراحل نموی سه گانه نیز نشان داد که میزان فلاونوئید در طی مرحله نموی، به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد، به طوری که میانگین محتوای فلاونوئید در مراحل ذکر شده به ترتیب به مقادیر 1.9، 7.2 و 24.8 میلی گرم در گرم وزن تر رسید. از آنجاییکه ژن های cyp98a3، act، sat و beat از جمله ژن های مهم درگیر در بیوسنتز متابولیت ها هستند، لذا از آنها می توان برای تغییر میزان فلاونوئیدها در سیب زمینی استفاده کرد.

identification and expression analysis of some genes involved in flavonoids biosynthesis at different tuber development stages of potato

the high nutritional value has made potato the fourth most important food source after wheat, rice and corn worldwide. in this study, in order to identify and investigate the expression pattern of the most significant genes involved in the synthesis of flavonoids at different potato tuber developmental stages, the rna sequencing data was obtained from three different potato tuber development stages, namely; initiation of stolon formation, stolon swallowing and initiation of tuber formation. in order to validate the expression of identified genes involved in the biosynthesis of flavonoids in potato tuber (62 genes), the expression of significant genes were evaluated by using qrt-pcr method. the results of this study showed that at the stolon swallowing stage, 10 and 11 genes had a significant increase and decrease in expression, respectively. comparing the stolon swallowing stage with initiation of stolon formation, 7 and 20 genes showed a significant increase and decrease in expression. at the initiation of tuber formation, it was found that 14 genes had a significant decrease in expression. in total, 4 key genes cyp98a3, act, sat and beat were identified with significant changes among developmental stages. the amount of flavonoid in the three developmental stages was also significantly increased with the transition of developmental stages. the average of flavonoid content was 1.9, 7.2 and 24.8 mg/gfw for tree developmental stages, respectively. since cyp98a3, act, sat and beat are key genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites in the potato tuber, they can be considered as possible candidate genes for alteration of flavonoids content in potato.