مطالعه بیوانفورماتیکی و بررسی الگوی بیان چند ژن مهم دخیل در سنتز گلیسیریزین شیرین‌بیان (.glycyrrhiza glabra l) بومی ایران طی دو فصل پاییز و بهار

شیرین‌بیان یکی از گیاهان دارویی با ارزش و در معرض انقراض است. شناسایی و معرفی توده‌هایی که ماده موثره گلیسیریزین بیشتری دارند از برنامه های اصلاحی مهم است. روش ‌های ژنومیکس کارکردی مانند تجزیه و تحلیل توالی های est، امکان شناسایی خانواده‌ های ژنی حفاظت شده بین گونه ‌های مورد مطالعه و بررسی بیان ژن و تفسیر ژنوم را فراهم آورده است. در این پژوهش به منظور شناسایی جنبه‌ های مولکولی و تحلیل کارکردی ژنوم و شبکه ژنی دخیل در سنتز گلیسیریزین، 55960 توالی est مربوط به دو گونه مختلف این گیاه و همچنین توالی ‌های پروتئینی مورد تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی قرار گرفتند. همچنین جهت اعتبار سنجی نتایج، تغییرات بیان نسبی چهار ژن مهم در مسیر بیوسنتز گلیسیریزین شامل اسکوآلن سنتاز(sqs)، بتا-آمرین سنتاز (bas)، بتا-آمرین 11 اکسیداز (cyp88d6) و udp گلوکورونسیل ترانسفراز (ugt) مورد بررسی قرار گرفت. پس از پیرایش و کیفیت ‌سنجی اولیه توالی ها، 6427 توالی کانتیگ و 30895 سینگل تون ( 37322یونی‌ژن) ایجاد گردید که در مجموع 26884666جفت باز ( 7.06درصد) از ژنوم شیرین ‌بیان را پوشش دادند. فعالیت عملکردی ژنومی نشان داد که اکثر ژن ‌ها در فعالیت کاتالیزوری و فرآیند های سلولی و متابولیکی نقش داشتند و معلوم شد که این ژن ‌ها در درون سلول و اندامک ‌های درون سلولی فعالیت می کنند. مکان یابی این دسته از ژن ‌ها نشان داد که ژن ‌های مهم مسیر سنتز گلیسیریزین در شبکه آندوپلاسمی متمرکز شده ‌اند. نتایج اعتبار سنجی با استفاده از qrt-pcr نشان داد که در فصل پاییز و در بافت ریزوم، ژن های bas ، cyp88d6، ugt و sqs دارای بیان نسبی بیشتری بودند. نتایج حاصل از این مطالعه ‌‌‌می‌ تواند برای توا‌لی‌ یابی ژنوم، حاشیه‌ نویسی (گروه ‌های کارکردی)، تنوع ژنتیکی و نیز مطالعات عملکرد مولکولی و ژنومیکسی این گیاه ارزشمند باشد.

Bioinformatics Study and Investigation of the Expression Pattern of Several Important Genes Involved in Glycyrrhizin Synthesis of Glycyrrhiza glabra L. in Autumn and Spring Seasons

Glycyrrhiza is one of the important medicinal plants that is in danger of extinction. Search for finding accessions that have a higher glycyrrhizic acid is very important in breeding programs. Functional genomics methods such as EST sequencing prepare the ability to identify consensus gene families among studied species and interpretation of the genome. In this research, 55960 EST sequences of two different species of this plant along with the protein sequences were analyzed in order to identify the molecular aspects and functional analysis of the genome and the gene network involved in the biosynthesis of glycyrrhizin. Also, in order to validation of results, relative expression of four important genes in the pathway of glycyrrhizin biosynthesis including squalene synthase (SQS), beta;amyrin synthase (BAS), beta; ndash;amyrin 11oxidase (CYP88D6) and UDPglucuronyl transferase (UGT) were evaluated. After trimming and qualitative evaluation the sequences, 6427 contig sequences and 30895 singleton (37322 unigene) were generated, which covered a total of 26884666 bp (7.06%) of the licorice genome. Genome functional activity showed that most genes play a role in the catalytic activity and cellular and metabolic processes in which these genes interact within cells and intracellular organels. Locating this group of genes showed that the genes involved in glycyrrhizin biosynthesis pathway were localized in endoplasmic reticulum. Results of validation using qRTPCR showed that in the autumn and in the rhizome tissue, the genes of BAS, CYP88D6, UGT and SQS were upregulated. The results of this study can be valuable for genomic sequencing, functional groups, genetic diversity and functional genomics of this plant.