شناسایی ژن‌های مرتبط با مسیر بیوسنتز ترپنوئیدها و بررسی روابط فیلوژنتیکی گونه‌های مختلف ‏آویشن با استفاده از اطلاعات کلروپلاستی

گونه‌های آویشن به دلیل تولید متابولیت‌های ثانویه‌ای مانند ترپنوئیدها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. از آنجایی که شناسایی ژن‌های کلیدی مانند ژن‌های مسیر بیوسنتر ترپنوئیدها می‌تواند نقش موثری در برنامه‌های اصلاحی گیاهان به ویژه گونه‌های آویشن داشته باشد، این مطالعه با هدف بررسی ترنسکریپتوم گونه‌های t. lancifolius، t. persicus، t. pubescens، t. vulgaris و t. daenensis به‌منظور شناسایی ژن‌های کلیدی بیوسنتز مونوترپن‌ها، توالی‌ ژن‌های کلروپلاستی و بررسی تفاوت و تشابه میان گونه‌ها انجام گرفت. بدین منظور rnaهای کل استخراج‌شده از مرحله رویشی جهت توالی‌یابی با پلتفرم illumina hiseqtm 2500 به شرکت ماکروژن کره ارسال گردیدند. پس از سرهم‌بندی توالی‌ها با ابزارهای مختلف، بهترین نتیجه انتخاب و مستندسازی ترنسکریپت‌ها در پایگاه‌های اطلاعاتی انجام شد. در نهایت بر اساس نتایج مستند‌سازی، ژن‌های کلیدی مسیر سنتز ترپنوئیدها، و توالی‌های کلروپلاستی شناسایی شده و روابط فیلوژنتیکی میان گونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس شاخص‌های ارزیابی بهترین سرهم‌بندی محصول ابزار binpacker بود. بر اساس نتایج حاصل توالی 10 ژن درگیر در مسیر سنتز ترپنوئیدها بدست آمد. از میان (tpss) terpene synthase شناسایی شده، بیشترین کانتیگ‌ها به ترتیب مربوط به ترپن‌های دسته tpsb و tpsa بود. از اطلاعات ترنسکریپتومی، توالی 73 ژن کلروپلاستی استخراج شدند. از اطلاعات کلروپلاستی بدست آمده، در مجموعbp 40070 در بررسی روابط فیلوژنتیکی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی روابط فیلوژنتیکی، ارتباط ژنتیکی نزدیک بین t. daenensis و t. vulgaris را نشان داد که می‌تواند معرف گونه t. daenensis به‌عنوان جایگزینی مناسب برای گونه رسمی و اروپایی t. vulgaris جهت مقاصد مختلف بالاخص کاربردهای دارویی باشد. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد به‌احتمال زیاد می‌توان z. multiflora را به‌عنوان یکی از اجداد thymus در نظر گرفت که به لحاظ ساختار ژنتیکی به خصوص ژن‌های کلیدی مسیر بیوسنتز ترپن‌ها تفاوت قابل توجهی با گونه‌های جنس آویشن دارد.

identifying genes related to terpenoids biosynthesis pathway and investigating phylogenetic relationship of different thymus species ‎using chloroplast data

thyme species are very important due to the production of secondary metabolites such as terpenoids. since the identification of key genes such as genes related to terpenoids biosyntesis pathway can play an effective role in plant breeding programs, especially thyme species, the present study was aimed to investigate the transcriptomes of t. daenensis, t. vulgaris, t. lancifolius, t. persicus, t. pubescens to identify key genes in the biosynthesis of monoterpenoids, chloroplast genes sequence and evaluation of similarities and differences among these species. for this purpose, total rnas extracted from vegetative growth were sent to macrogene of korea for sequencing with theillumina hiseq 2500 platform. after assembling the sequences using various tools, the best results was selected and transcripts were documented in different databases. then, according to the documented results, key genes responsible in the synthesis of terpenoids and chloroplast gene sequence were identified, and then phylogenetic relationships among species was investigated. according to the evaluation indicators, the best assembly was a product of binpacker tools. based on the results, the sequence of 10 genes involved in the synthesis of terpenoids was obtained. interestingly, among the identified tpss, most of the contigs were classified into the tpsb and tpsa classes of terpenoids. the sequence of 73 chloroplast genes was extracted from the transcriptome data and finally the phylogenetic relationship was evaluated according to 400, 70 bp of cpdna. the study of phylogenetic relationships showed a close genetic relationship between t. daenensi and t.vulgaris which can introduce t. daenensis as an appropriate replacement for t. vulgaris in different purpose, especially in pharmacological applications. the results show that z. multiflora can most probably be as one of the ancestors of thymus, which is significantly different from thymus species in terms of its genetic structure, especially the key genes of the terpene biosynthesis pathway.