شناسايي ژن‌هاي مسير بيوسنتزي تري‌ترپن و سزكويي‌ترپن در ميوه هندوانه ابوجهل (Citrullus colocynthis L.) با استفاده از فناوري توالي‌يابي نسل جديد (NGS)

Identification of triterpene and sesquiterpene biosynthetic pathway genes in Citrullus colocynthis L. fruit using Next Generation Sequencing (NGS) technology

شناسايي ژن‌هاي بيوسنتز كننده متابوليت‌هاي اختصاصي گياهان دارويي امروزه با سرعت و دقت فراوان با استفاده از فناوري‌هاي جديد مطالعه ترنسكريپتوم مانند توالي‌يابي RNA انجام مي‌شود. اين مطالعه به‌منظور شناسايي ژن‌هاي اختصاصي مسير بيوسنتز تري‌ترپن‌ها و سزكويي‌ترپن‌هاي موجود در بافت ميوه هندوانه ابوجهل (Citrullus colocynthis L.) انجام شد. با استخراج RNA از بافت ميوه‌هاي هندوانه ابوجهل برداشت شده از منطقه انديمشك واقع در استان خوزستان در سال 1396، تكنيك توالي‌يابي RNA با استفاده از بن‌سازه Iluumina HiSeq 2500 اجرا شد. مراحل بيوانفورماتيكي شامل يك‌پارچه‌سازي نوپديد با استفاده از نرم‌افزار Evidential-gene و تفسير كاركردي با استفاده از پايگاه اطلاعاتي KAAS انجام گرديد. از تعداد 21952885 توالي داراي كيفيت بالا، تعداد 55311 تك‌ژن يك‌پارچه توليد شد و اين تك‌ژن‌ها به‌صورت موازي در پايگاه‌هاي اطلاعاتي مختلف بارگذاري شدند. در پايگاه KAAS تعداد 17359 تك‌ژن در 134 مسير گياهي آنوتيت (Annotate) شدند. از ميان مسيرهاي متابوليت‌هاي ثانويه مختلف و مهم در بافت ميوه گياه هندوانه ابوجهل، به مسير ژني "تري‌ترپن‌ها" و" سزكويي‌ترپن‌ها" تعداد 39 تك‌ژن و 8 ژن اورتولوگ اختصاص داشت. آناليز ترنسكريپتوم اين گياه دارويي با هدف شناسايي ژن‌هاي مسيرهاي بيوسنتزي متابوليت‌هاي ثانويه جنبه‌هاي پژوهشي و اجرايي مختلفي ازجمله مهندسي مسير بيوسنتز متابوليت‌هاي دارويي گياهي را زمينه‌سازي مي‌كنند.

Identification of the genes biosynthesizing medicinal plants-specific metabolites is now performed with great speed and accuracy using new transcriptome study technologies such as RNA sequencing. The present study was carried out to find the specific genes in the biosynthetic pathway of triterpenes and sesquiterpenes in the fruit tissue of colocynth (Citrullus colocynthis L.). After RNA extraction from the tissue of colocynth fruits harvested from Andimeshk region in Khuzestan province in 2017, RNA sequencing technique was performed using the Illumina HiSeq2500 platform. The bioinformatics steps including de novo assembly, using the Evidential-gene software, and functional annotation, using the KAAS database, were performed. In the KAAS database, 17359 unigenes were annotated in 134 plant pathways. Among the different and important secondary metabolites pathways in the fruit tissue of colocynth, 39 unigenes and 8 orthologous genes were assigned to the triterpenes and sesquiterpenes gene pathways. Transcriptome analysis of this medicinal plant with the aim of identifying the genes of secondary metabolites biosynthetic pathways underlies various research and practical aspects such as biosynthetic pathway engineering of herbal medicines.