شناسایی مقیاس گسترده نشانگرهای مولکولی ریزماهواره در گیاه دارویی زنیان (trachyspermum ammi) با استفاده از توالی‌یابی rna

گیاه دارویی زنیان یک منبع غنی از ترکیبات فعال دارویی و دارای اثرات مختلف دارویی است. با توجه به اینکه نشانگرهای ریزماهواره دارای نقش کلیدی در ژنوم و مرتبط با ژن‌ها بویژه در بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه در گیاهان دارویی هستند، لذا در این مطالعه، از توالی‌یابی ترنسکریپتوم زنیان برای اولین بار جهت شناسایی نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد. پس از انجام توالی‌یابی توسط پلت‌فرمillumina hiseq 2000 بصورت دو طرفه، ارزیابی کیفیت خوانش‌ها توسط نرم‌افزار fastqc، تریم‌کردن با نرم‌افزار trimmomatic و یکپارچه‌سازی نوپدید با استفاده از نرم‌افزار trinity انجام گردید. در این پژوهش، 11468 توالی یونی‌ترنسکریپت (7913توالی یونی‌ژن) حاوی 13593 ریزماهواره بالقوه یافت شد.فراوان‌ترین نوع ریزماهواره‌ها، دی‌نوکلئوتیدها (67درصد) و تری‌نوکلئوتیدها (24درصد) بودند. همچنین تکرارهای شش‌تایی فراوان‌ترین تکرارها بودند و توالی غالب، ag/ct (31درصد) بود. 65درصد ریزماهواره‌ها از ریزماهواره کلاس دوم (10 تا 20 نوکلئوتید) و 35 درصد از ریزماهواره کلاس اول (بیش از 20 نوکلئوتید) بودند. فراوانی ریزماهواره‌ها تقریبا یک در هر 10.1 کیلو باز توالی یکپارچه شده بود. 57.9درصد یونی‌ژن‌های حاوی ریزماهواره، با ژنوم هویج بلاست شدند. تعداد 3437 یونی‌ژن (43درصد) دارای دسته‌بندی کارکردی بودند که از میان آنها تعداد 2219 یونی‌ژن (‌64.6 درصد) به دسته فرآیند متابولیکی و 71 یونی‌ژن (2.1درصد) به دسته فرآیند متابولیکی ثانویه تخصیص داشت. در این تحقیق 12 ژن در مسیر پایه بیوسنتز ترپنوئیدها شناسایی شدند که ترنسکریپت مربوط به آنها دارای ریزماهواره بود. این ریزماهواره‌ها احتمالاً در بیان ژن‌ها و تولید متابولیت‌ها بویژه متابولیت‌های ثانویه نقش دارند. معرفی این نشانگرها می‌تواند برای مطالعات آینده انتخاب به کمک نشانگر، تنوع ژنتیکی و ساخت نقشه های ژنتیکی در این گیاه دارویی مورد بهره برداری قرار گیرد.

Large Scale Identification of SSR Molecular Markers in Ajowan (Trachyspermum ammi) Using RNA Sequencing

The medicinal plant, Trachyspermum ammi is a rich source of active pharmaceutical ingredients with pharmaceutics effects. Microsatellite markers play a key role in the genome and gene expression, especially in secondary metabolite biosynthesis in medicinal plants. For the first time, transcriptome sequencing of this herb medicine was carried out to identify the microsatellite markers of this species. After pairend sequencing with the Illumina HiSeq 2000 platform, the quality of the reads was evaluated by FastQC software, trimming was performed by Trimmomatic software and De novo assembly was done with Trinity software. In this study, 11,468 unitranscripts (7913 unigenes) were found to contain 13593 potential microsatellites. The most abundant microsatellite types were dinucleotide (67%) and trinucleotide (24%). Also, six repeated SSRs were the most abundant repeats. The predominant sequence was AG / CT (31%). Sixtyfive percent of SSRs were belonged to class II (1020 nucleotides) and 35% to class I (more than 20 nucleotides). The frequency of SSRs found to be approximately one per 10.1 kB of assembled sequence. More than 57 percent of unigenes containing SSRs were blasted with carrot genome. This showed that T. ammi was an Apiaceae family member and had a high similarity to the carrot genome. A total of 3437 unigenes (43%) were categorized functionally, which among them 2,219 unigenes (64.6%) belonged to the metabolic process category and 71 unigenes (1.2%) were assigned to the secondary metabolic process . In this study, 12 genes were detected in the terpenoid backbone biosynthesis pathway, that their transcripts were containing a microsatellite. These SSRs probably contribute to the genes expression and the biosynthesis of metabolites, especially secondary metabolites. The development of these markers can be used for future studies of markerassisted selection, genetic diversity and construct genetic maps in this medicinal plant.