ردیابی و معرفی نشانگرهای ریزماهواره مرتبط با مسیر بیوسنتز استویول گلیکوزیدها در گیاه استویا با کاوش در ترنسکریپتوم

هدف عمده برنامه‌های بهنژادی استویا (stevia rebaudiana) ایجاد گیاهانی با میزان ریبودیوزید-آ (ra) بالا می‌باشد. در این راستا، به منظور غربالگری گیاهان استویا و انتخاب واریته‌هایی با بیشترین میزان شیرین‌کننده‌های موردنظر با استفاده از نشانگرهای مولکولی، تحقیق حاضر بر روی داده‌های rna-seq واریته‌های دارای مقادیر مختلف ra انجام گردید. به منظور بازآرایی ترنسکریپتوم از نو برای هر واریته، از نرم افزار clc با درنظرگرفتن طول k-mer برابر با 20 و حداقل طول کانتیگ برابر با 200 جفت باز استفاده شد. به منظور انجام تفسیر، آخرین نسخه از پروتئوم گیاه مدل ارابیدوپسیس بکار برده شد. برای شناسایی ssr‌های چندشکل کاندید در میان واریته‌های استویا، با استفاده از candissr آنالیز توالی‌های بازآرایی شده و بدنیال آن طراحی جفت آغازگرهای مربوطه صورت گرفت. حدود 368 نشانگر ssr بالقوه شناسایی گردید که در این میان 360 نشانگر شرایط لازم برای طراحی آغازگر را دارا بودند. تقریبا 89% از کانتیگ‌های واجد ssr‌های چندشکل دارای بهترین توالی مشابه در برابر پروتئوم ارابیدوپسیس بودند. در این مطالعه، کانتیگ‌های مشابه با خانواده پروتئینی udp-glycosyltransferase و deoxyxylulose-5-phosphate synthase که در مسیر بیوسنتز استویول گلیکوزیدها دخیل می‌باشند شناسایی گردید. همچنین آنالیز gene set enrichment با استفاده از plantgse از طریق آزمون hypergeometric درسطح معنی‌داری (fdr < 0.05) چندین مسیر متابولیکی مرتبط با توالی‌های حاوی ssr‌های چندشکل را مورد شناسایی قرار داد. بنابراین، می‌توان این فرضیه را مطرح نمود که نشانگرهای ssr چندشکل توسعه یافته در این تحقیق با اطمینان در برنامه‌های بهنژادی مولکولی استویا به منظور انتخاب واریته‌های با میزان بالای sg به ویژه ra قابل استفاده می‌باشند.

development of ssr markers associated with biosynthesis pathway of steviol glycosides in stevia through de novo transcriptome assembly

in stevia (stevia rebaudiana), breeding programs are mainly aimed at developing plants with high rebaudioside-a (ra) content. to this end, in order to screen stevia plants and selection of varieties with the highest amount of desired sweeteners (ra) using molecular markers, the present study was conducted on rna-seq data of varieties having different amounts of ra. we took advantage of clc to make de novo transcriptome assembly for each variety with k-mer and contig length values of 20 and 200bp, respectively. the assembly was annotated using the latest arabidopsis proteome release. to identify signatures of candidate polymorphic ssrs among the stevia varieties, the assembled sequences were used as an input for candissr, followed by designing primer pairs for identified polymorphic ssrs. we identified 368 potential polymorphic ssrs based on the stevia transcriptome analysis, among which 360 were qualified for primer design. almost 89% of the contig sequences possessing polymorphic ssrs had the best blast hit against arabidopsis proteome. we found contigs similar to the udp-glycosyltransferase protein family and deoxyxylulose-5-phosphate synthase which are involved in biosynthesis pathway of steviol glycosides. also, gene set enrichment analysis using plantgse through hypergeometric test (fdr<0.05) identified enriched metabolic pathways in the sequences contained polymorphic ssrs; it is therefore most likely that such connections exist between the ssrs and biosynthesis of steviol glycosides. hence, it could conceivably be hypothesized that the ssr markers developed in this study would be reliable in molecular breeding of stevia toward selection of varieties with high ra content.