شناسایی رایانشی ژن‌های کلیدی در مسیر بیوسنتز متابولیت‌های کاروتنوئیدی در گیاه هندوانه ابوجهلcitrullus colocynthis) ) با استفاده از داده‌های ترنسکریپتومی

کاروتنوئیدها به‌عنوان ترکیبات ایزوپرنوئیدی با نقش‌های حیاتی در فیزیولوژی گیاهی و سلامت انسان شناخته می‌شوند. این مطالعه با هدف شناسایی ژن‌های کلیدی در مسیر بیوسنتز کاروتنوئیدها در گیاه دارویی هندوانه ابوجهل (citrullus colocynthis) و با استفاده از داده‌های ترنسکریپتومی انجام شد. نمونه‌های بافت میوه این گیاه از منطقه اندیمشک جمع‌آوری و پس از استخراج rna با کیفیت بالا (rin ≥8)، توالی‌یابی نسل جدید با پلتفرم illumina hiseq2500 صورت گرفت. داده‌های خام با نرم‌افزارهای trimmomatic و fastqc پردازش شدند و یکپارچه‌سازی de novo  ترنسکریپتوم با نرم‌افزار evidential-gene با عمق توالی 77.2 x انجام گردید. عمق توالی یابی در این تحقیق  آنالیز عملکردی ژن‌ها با استفاده از پایگاه داده kegg و روش sbh شناسایی مسیرهای زیستی را امکانپذیر ساخت. نتایج نشان داد 19 ژن از 48 ژن مرتبط با مسیر کاروتنوئیدها (ko00906) در ترنسکریپتوم این گیاه شناسایی شدند که معادل 5/ 39 ٪ از کل ژن‌های این مسیر است. آنزیم‌های کلیدی نظیر crtb، pds، z-iso  و lcyb  که در تبدیل جرانیل‌جرانیل پیروفسفات (ggpp) به کاروتنوئیدهای مختلف مانند-αکاروتن، β-کاروتن و پیش‌سازهای اسید آبسیزیک نقش دارند، به‌طور کامل شناسایی شدند و 57 توالی ژنی دارای ناحیه کننده پروتئین مشخص در بانک ژن مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژیncbi) ) ثبت شدند. این یافته‌ها توانمندی ژنتیکی بالای c. colocynthis  را در تولید کاروتنوئیدها تایید می‌کند که پیامدهای مهمی در بهبود ویژگی‌های تغذیه‌ای، دارویی و مقاومت به تنش‌های محیطی دارد. پژوهش‌های آتی باید بر تحلیل بیان ژنها تحت شرایط تنش خشکی یا شوری، شناسایی عوامل تنظیمی و به‌کارگیری فناوری‌های مهندسی ژنتیک برای افزایش بازده کاروتنوئیدها متمرکز شوند.

in silico identification of key genes in the carotenoid metabolites biosynthesis pathway of citrullus colocynthis using transcriptomic data

carotenoids, as isoprenoid compounds, play vital roles in plant physiology and human health. this study aimed to identify key genes in the carotenoid biosynthesis pathway in the medicinal plant citrullus colocynthis (bitter apple) using transcriptomic data. fresh fruit tissues were collected from andimeshk, iran, and high-quality rna (rin ≥8) was extracted for next-generation sequencing via illumina hiseq2500. raw data were processed using trimmomatic and fastqc, followed by de novo transcriptome assembly with evidential-gene in sequencing depth of 77.2x. functional annotation was performed using the kegg database and the sbh method. results revealed 19 out of 48 genes in the carotenoid pathway (ko00906) were identified, representing 39.5% of the pathway’s genes. critical enzymes such as crtb, pds, z-iso, and lcyb, involved in catalyzing steps from geranylgeranyl pyrophosphate (ggpp) to diverse carotenoids (e.g., α-carotene, β-carotene, and abscisic acid precursors), were fully characterized. all 57 unigene sequences with identified cds were submitted to the genbank database of the national center for biotechnology information (ncbi). these findings underscore the genetic potential of c. colocynthis for carotenoid production, with implications for enhancing nutritional, medicinal, and stress-adaptive traits. future studies should focus on validating gene expression under stress conditions, elucidating regulatory mechanisms, and applying genetic engineering to optimize carotenoid yields. such advancements could drive biofortification strategies and agricultural resilience.