بررسي ارتباط فيلوژنتيكي نواحي اينتروني و اگزوني ژن ACC، در گونه‌هاي مختلف جو بومي ايران

Phylogenetic Relationship of Intron and Exon Regions of ACC Gene in some Wild Barley Species from Iran

جنس جو متعلق به طايفه Triticeae از خانواده گندميان تك‌لپه، است. ژن تك كپي پلاستيدي استيل كوآنزيم آ كربوكسيلاز، آنزيمي اساسي در سنتز اسيدهاي چرب در پروكاريوت ها و يوكاريوت ها مي‌سازد و اهميت اين آنزيم در شروع واكنش سنتز اسيدهاي چرب مي‌باشد. اين ژن از توانايي بالايي، جهت تجزيه‌هاي فيلوژنتيكي، تكاملي و سيستماتيكي گراس ها برخوردار مي‌باشد. در اين آزمايش، براي اولين بار، رابطه فيلوژنتيكي هشت گونه و زيرگونه جو هاي بومي ايران شامل H. murinum، H. bulbosom، H. marinum، H. brevisubulatum.، H. vulgare ssp. spontaneum، H. vulgare ssp. distichon، H. vulgare ssp. tworow جو دو رديفه، H. vulgare ssp. hexastichonجو شش رديفه، با استفاده از آغازگر اختصاصي ژن استيل كوآنزيم آ كربوكسيلاز ACC1، بررسي شدند. در اين تحقيق با استفاده از نرم‌افزار هاي مختلف بيوانفورماتيكي، تعداد اگزون و اينترون گونه ها محاسبه و همچنين توالي‌هاي آنها بررسي گرديد. درخت تكاملي گونه‌ها و زيرگونه‌ها بر اساس نواحي اينترون و اگزون به تنهايي و همچنين كل توالي ژن ACC ترسيم گرديد. درخت تكاملي بر اساس كل توالي ژن ACC، گونه هاي جو بومي ايران را به دو گروه كلي تقسيم نمود. گونه هاي H. spontaneum، H. distichon، H. tworow، H. hexastichon در هر سه درخت در كنار يكديگر قرار گرفتند. همچنين H. bulbosom،H. brevisubulatum و H. murinum در كنار يكديگر و جدا از بقيه گونه ها و زيرگونه ها جاي گرفتند. درخت تكاملي بر اساس كل ژن مشابهت بسيار زيادي با درخت حاصل از توالي اگزون ها داشت. نتايج نشان مي دهد گونه هايي كه تعداد اگزون مشابه بيشتري دارند، در درخت فيلوژني در شاخه هاي نزديك‌تري نسبت به يكديگر قرار مي گيرند. با توجه به اينكه ژن ACC1 در بررسي‌هاي فيلوژنتيكي گراس ها منبع ارزشمندي مي‌باشد، لذا روابط تكاملي و همچنين روابط منطقي و معقول تاكسونومي گونه هاي مهم و بومي جو ايران در برنامه‌هاي اصلاحي مي‌تواند مفيد باشد.

Barley belongs to the Poaceae which is the largest monocotyledon family. Plastid single-copy gene acetyl-CoA carboxylase (ACCase) is the first step in the biosynthesis of fatty acids and therefore, it is used to study the phylogenetic relationships, evolutionary and systematic of grasses. In this study, for the first time, phylogenetic relationship of eight species of Hordeum genus from Iran including: H. murinum, H. marinum, H. brevisubulatum, H. vulgare ssp. spontaneum, H. vulgare ssp. distichon, H. vulgare ssp. tworow, H. vulgare ssp. Hexastichon, H. bulbosom were investigated using gene-specific primers acetyl-CoA carboxylase (ACC1). By using various bioinformatics tools the number of exons and introns in the species and their sequences were calculated. Three phylogenetic trees were obtained using exons, introns and whole sequence. Phylogenetic tree of the whole sequence of the ACC gene divided Iranian species of Hordeum in two main groups, which was very similar with the phylogenetic tree obtained by exon sequences. H. spontaneum, H. distichon, H. tworow, H. hexastichon were clustered in the same subgroups in all three phylogenetic trees. Moreover, H. bulbosom, H. brevisubulatum, H. murinum were grouped together. Since ACC1 gene is a valuable source for phylogenetic analysis in the Triticeae tribe, the results of this study can find reasonable and important taxonomy relationships among Hordeum species from Iran.