ریز rnaهای محافظت شده و ژن‌های هدف آن‌ در quercus infectoria

بلوط گال‌زا (quercus infectoria) یکی از گونه‌های کمیاب با خواص دارویی  کاربردی از خانواده بلوط است. مطالعات مختلف وجود متابولیت‎های ثانویه متعدد با خواص درمانی را در این درخت تایید کرده‌اند. با وجود اهمیت این گیاه، ساختار ژنتیکی آن مبهم باقی مانده است. بنابراین شناخت ساختار ژنتیکی این گیاه می‌تواند بینش ارزشمندی در مورد کاربردهای بالقوه آن در صنایع مختلف ارائه دهد. ریز rnaها یکی از مهم‌ترین عناصر ژنتیکی هستند که در بیوسنتز متابولیت‌های مهم در گونه‌های مختلف گیاهی نقش موثری دارند. علی‌رغم نقش مهم ریز rnaها در گیاهان، تا به امروز هیچ عضوی از این عناصر تنظیمی کوچک در q. infectoria گزارش نشده است. بنابراین، در مطالعه حاضر، پس از توالی‌یابی و سرهم‌بندی نوپدید پروفایل بیانی q. infectoria، اقدام به شناسایی ریز rnaهای محافظت شده گردید. بدین منظور از برگ و ریشه درختان بلوط گال‌زا در منطقه شینه قلایی و نهال های دوساله در خرم‌آباد نمونه‌برداری شد. برای استخراج rna کل از روش djami-tchatchou استفاده شد. پس از توالی‌یابی rna با استفاده از پلتفرم illumina hiseq 2500 و کیفیت‌سنجی خوانش‌های ایجاد شده، توالی آداپتورها حذف و خوانش‌های با کیفیت بالا با استفاده از بسته نرم‌افزاری trinity سرهم‌بندی شدند. برای شناسایی ریز rnaها و ژن‌های هدفشان، تمام توالی‌های ریز rna گیاهی از پایگاه داده mirbase دانلود شدند. الگوریتم blastn برای شناسایی بالاترین شباهت بین یونی‌ژن‌ها و ریز rnaهای بالغ گیاهی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه‌بر این، blastx برای جستجوی پایگاه‌داده پروتئین‌های غیر تکراری برای حذف یونی‌ژن‌های کدکننده پروتئین استفاده شد. بررسی پیش‌بینی ساختار دوم ریز rna شامل ارزیابی شباهت بین ژن‌های بالقوه و توالی‌های ریز rna بالغ با استفاده از ابزارتحت وب mfold صورت گرفت. شناسایی ژن های هدف ریز rna و هستی‌شناسی ژن به‌ترتیب با استفاده از ابزار تحت وب psrnatarget و نرم‌افزار omicsbox انجام شد. پس از پالایش دقیق و سختگیرانه، چهار ریز rna متعلق به خانواده‌های ریز rnaهای حفاظت‌شده، از جمله qin-mir156، qin-mir399، qin-mir160 و qin-mir172 شناسایی شدند. تجزیه و تحلیل مسیر kegg نشان داد که ژن‌های هدف در مسیر چرخه سیترات نقش دارند. بررسی ژن های هدف ریز rnaها در q. infectoria و تجزیه و تحلیل شبکه برهم‌کنشی آن‌ها، در نهایت به شناسایی سه ژن هاب منجر شد. ژن‌های هدف ریز rnaهای شناسایی ‌شده با بیوسنتز گروه‌های آنزیمی مختلف مرتبط بودند، که نشان می‌دهد اکثر ریز rnaها هیدرولازها، ترانسفرازها و اکسیدوردوکتازها را تنظیم می‌کنند. با توجه به نقش ریز rnaها در تنظیم بیان عوامل رونویسی و تاثیر آن‌ها بر ژن‌های دخیل در بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه، می‌توان از پتانسیل چنین عناصر تنظیمی به عنوان راهنما و کلید در برنامه‌های بهنژادی بلوط گال‌زا بهره برد.

conserved micrornas and their target genes in quercus infectoria

gall oak (quercus infectoria) is one of the extraordinary tree species with functional medicinal properties within the oak family. various studies have confirmed the presence of numerous secondary metabolites with therapeutic properties in this plant. despite the significance of gall oak, its genetic structure remains elusive. therefore, unraveling the genetic structure of gall ok may provide valuable insights into its potential applications across diverse industries. micrornas emerge as pivotal genetic elements implicated in the biosynthesis of crucial metabolites across a wide range of different plant species. despite the significant role of mirnas in plants, as of yet, no mirnas have been reported in q. infectoria.. therefore, in the present study, after assembling the transcriptome of q. infectoria, the conserved micrornas were identified.  leaf and root samples of q. infectoria were collected from trees in the shineh region, and 2-year-old seedlings were grown from mature oaks in khorramabad (lorestan province, iran). total rna was extracted from roots and leaves using the djami-tchatchou method. after sequencing by the illumina hiseq 2500 platform and checking the quality of all the generated reads, the adapter sequences were removed, and the high-quality reads were assembled using trinity package. to identify mirnas and their target genes, all plant mirnas sequences were downloaded from the mirbase database. the blastn algorithm was employed to identify the highest similarity between unigenes and mature plant mirnas. furthermore, blastx was used to search against the non-redundant proteins (nr) database to remove protein-coding unigenes. the investigation of mirna second-structure prediction involved assessing the similarity between potential unigenes and mature mirna sequences using the mfold web tool. identification of mirna target genes and gene ontology (go) was performed using the psrnatarget web-tool and omicsbox software, respectively. following a range of strict filtering criteria, four mirnas belonging to conserved mirnas families were identified, including qin-mir156, qin-mir399, qin-mir160, and qin-mir172. kegg pathway analysis showed the target genes were involved in the citrate cycle pathway. examining mirna target genes in q. infectoria and analyzing their interaction network, finally led to the identification of three hub genes. identified mirna target genes were associated with the biosynthesis of various enzyme groups, suggesting that most of mirnas regulating hydrolases, transferases, and oxidoreductases. given the role of micrornas in regulating transcription factors and their impact on genes involved in secondary metabolite biosynthesis, future breeding programs in q. infectoria may benefit from the potential of such regulatory elements as a guide and key.