التحليل الوراثي والبيوكيميائي لمورثات الهردينيين في الشعير المزروع والبري.

Abstract

التحليل الوراثي والبيوكيميائي لمورثات الهورديئين في الشعير المزروع والبري

الملخص

استخدمت طريقة SDS-PAGE لتحليل التنوع الوراثي في بروتينات الهوردئين المشفرة من قبل عائلات متعددة المورثات، الحبوب 33 طرزاً وراثياً من الشعير المزروع والبري، تم جمعها من عدة مناطق، تراوح عدد الحزم من 8 إلى 26 حسب الطراز الوراثي، وتم تحديد 13 اليلاً مرتبطاً بالموقع Hor1 بتكرارية من 0.83 إلى 14.17% ، و 17 أليلاً مرتبطاً بالموقع Hor2 بتكرارية من 0.56 إلى 13.41%، و 7 أليلات مرتبطة بالموقع Hor3 بتكرارية 3.63 إلى 30.91% كان التنوع الوراثي الكلي للزمرة B هوردئين، الأعلى قيمة مقارنة مع الزمرتين C و D الأقل تنوعاً. فصل التحليل العنقودي، طرز الشعير، وفق نمط الجينوم الأساسي، حيث تجمعت طرز H.vulgare و H.spontaneum و H.bulbosum في عنقود واحد، بينما شكلت طرز النوعين H.murinum و H.marinum عنقوداً آخر. كشفت النتائج إمكانية استخدام هذه التعددية الشكلية في زمر الهوردئين، كأداة ناجحة في تحديد الأنماط الوراثية، وتمييزها على أساس نمط الجينوم.

تم دراسة العلاقة الوراثية بين 12 طرازاً من الشعير المزروع والبري؛ تمثل أربعة أنواع شعير هي: من خلال تحديد التتابعات النيوكليوتيدية ،)H.vulgare, H.bulbosum, H.marinum, H.murinum( المنطقة الفاصل الداخلي المنسوخ ITS15. ITS)، وأظهرت هذه الدراسة تميز كل من المنطقتين، ITS2 و 5.85 بطول ثابت عند جميع الطرز 223bp و 163bp على التوالي، بينما تراوح طول المنطقة 1 ITS من 220 إلى 222، بسبب طفرات الحذف والإدخال وتضمنت المنطقة ITS2 القيم الأكبر لكل من محتوى السيتوزين والغوانين GC ، ونسبة الاستبدالات المتحولة والمستعرضة، مقارنة مع ITSI في حين احتوت المنطقة ITS1 على 46 نيوكليوتيداً متبايناً، مقابل 39 واحداً في المنطقة TS2 الفصلت أنواع الشعير، بكل وضوح، في شجرة القرابة الوراثية، حسب نمط المجموعات الصبغية الأساسية (IXa,Xu,H). لقد عززت نتائج هذه الدراسة الرأي القائل بأن H.bulbosum هو الأقرب وراثياً للـ H.vulgare، وبيئت هذه الدراسة العلاقة القريبة بين أنواع المجموعة الصبغية 11 والشعير البري H.marinum بقيمة Bootstrap وصلت إلى 100%، ولكنها لم تشر بشكل واضح إلى العلاقة الوراثية

1

القريبة بين H.murinum من جهة، وأنواع المجموعة الصبغية | من جهة ثانية كشف تحليل منطقة ITS أنها كانت على درجة من الحساسية كافية لتحديد التباين بين الأنواع فقط، مما يظهر أهمية الاختلافات

النيوكليوتيدية في منطقة ITS كأداة مفيدة، من أجل تطوير تفاعل PCR والمسابر المشعة Probe.

تم تحليل بنية مورثة الهوردئين B، في سبع طرز من الشعير البري والمزروع عن طريق تحديد التتابعات النيوكليوتيدية لقطعة DNA من منتجات PCR مباشرة، وكشفت هذه الدراسة الاختلافات على مستوى النيوكليوتيد المفرد (SNP). أظهر تحليل التتابعات النيوكليوتيدية قبل موقع بدء النسخ Upstream (152) عن وجود العديد من تتابعات العناصر المنظمة، فقد احتوت منطقة المحفز على TATA box إلى أن المنطقة In silico أشار تحليل E-motif, N-motif و AAAG motif, CATC box و المشفرة لا تحوي على انترونات Introns، كما تتضمن كامل إطار القراءة المفتوحة ORF، الذي تراوح طولاً من 882bp إلى 9060 ، لتشفر بروتينات ناضجة، تتكون من 293 إلى 301 حمضاً أمينياً؛ احتل فيها الحمضين الأمينيين الغلوتامين والبرولين الجزء الأكبر، بمعدل وسطي 29% و 18%، على التوالي، أظهرت مقارنة تتابعات عديدات الببتيد المستنبطة من مورثة الهوردئين B لطرز الشعير المدروسة، مع تلك المنشورة مسبقاً، أن لها نفس البنية الأساسية، وهذا يمكن أن يُفسر باشتراكهما بسلف واحد، إذ يوجد على النهاية الأمينية N-terminus إشارة ببتيدية، يليها جزئين Domains رئيسين الجزء المتكرر المعتمد على تكرار الوحدة المتكررة PQQPFPQQ، وجزء النهاية الكربوكسيلية. وجدت أيضاً، ثماني أحماض أمينية سيستئين، محفوظة بشكل جيد، ضمن جميع عديدات الببتيد، إلا أن الشعير البري البصلي قد تميز بوجود وحدة إضافية من السيستئين حرة غير مرتبطة فصلت شجرة القرابة الوراثية لعديدات ببتيد الهوردئين B بين الطرز المزروعة والبرية في سبع تحت مجموعات مميزة، وقد تبين إمكانية تصنيف مورثات الهوردئين B اعتماداًالتحليل الوراثي والبيوكيميائي لمورثات الهورديئين في الشعير المزروع والبري

الملخص

استخدمت طريقة SDS-PAGE لتحليل التنوع الوراثي في بروتينات الهوردئين المشفرة من قبل عائلات متعددة المورثات، الحبوب 33 طرزاً وراثياً من الشعير المزروع والبري، تم جمعها من عدة مناطق، تراوح عدد الحزم من 8 إلى 26 حسب الطراز الوراثي، وتم تحديد 13 اليلاً مرتبطاً بالموقع Hor1 بتكرارية من 0.83 إلى 14.17% ، و 17 أليلاً مرتبطاً بالموقع Hor2 بتكرارية من 0.56 إلى 13.41%، و 7 أليلات مرتبطة بالموقع Hor3 بتكرارية 3.63 إلى 30.91% كان التنوع الوراثي الكلي للزمرة B هوردئين، الأعلى قيمة مقارنة مع الزمرتين C و D الأقل تنوعاً. فصل التحليل العنقودي، طرز الشعير، وفق نمط الجينوم الأساسي، حيث تجمعت طرز H.vulgare و H.spontaneum و H.bulbosum في عنقود واحد، بينما شكلت طرز النوعين H.murinum و H.marinum عنقوداً آخر. كشفت النتائج إمكانية استخدام هذه التعددية الشكلية في زمر الهوردئين، كأداة ناجحة في تحديد الأنماط الوراثية، وتمييزها على أساس نمط الجينوم.

تم دراسة العلاقة الوراثية بين 12 طرازاً من الشعير المزروع والبري؛ تمثل أربعة أنواع شعير هي: من خلال تحديد التتابعات النيوكليوتيدية ،)H.vulgare, H.bulbosum, H.marinum, H.murinum( المنطقة الفاصل الداخلي المنسوخ ITS15. ITS)، وأظهرت هذه الدراسة تميز كل من المنطقتين، ITS2 و 5.85 بطول ثابت عند جميع الطرز 223bp و 163bp على التوالي، بينما تراوح طول المنطقة 1 ITS من 220 إلى 222، بسبب طفرات الحذف والإدخال وتضمنت المنطقة ITS2 القيم الأكبر لكل من محتوى السيتوزين والغوانين GC ، ونسبة الاستبدالات المتحولة والمستعرضة، مقارنة مع ITSI في حين احتوت المنطقة ITS1 على 46 نيوكليوتيداً متبايناً، مقابل 39 واحداً في المنطقة TS2 الفصلت أنواع الشعير، بكل وضوح، في شجرة القرابة الوراثية، حسب نمط المجموعات الصبغية الأساسية (IXa,Xu,H). لقد عززت نتائج هذه الدراسة الرأي القائل بأن H.bulbosum هو الأقرب وراثياً للـ H.vulgare، وبيئت هذه الدراسة العلاقة القريبة بين أنواع المجموعة الصبغية 11 والشعير البري H.marinum بقيمة Bootstrap وصلت إلى 100%، ولكنها لم تشر بشكل واضح إلى العلاقة الوراثية

1

القريبة بين H.murinum من جهة، وأنواع المجموعة الصبغية | من جهة ثانية كشف تحليل منطقة ITS أنها كانت على درجة من الحساسية كافية لتحديد التباين بين الأنواع فقط، مما يظهر أهمية الاختلافات

النيوكليوتيدية في منطقة ITS كأداة مفيدة، من أجل تطوير تفاعل PCR والمسابر المشعة Probe.

تم تحليل بنية مورثة الهوردئين B، في سبع طرز من الشعير البري والمزروع عن طريق تحديد التتابعات النيوكليوتيدية لقطعة DNA من منتجات PCR مباشرة، وكشفت هذه الدراسة الاختلافات على مستوى النيوكليوتيد المفرد (SNP). أظهر تحليل التتابعات النيوكليوتيدية قبل موقع بدء النسخ Upstream (152) عن وجود العديد من تتابعات العناصر المنظمة، فقد احتوت منطقة المحفز على TATA box إلى أن المنطقة In silico أشار تحليل E-motif, N-motif و AAAG motif, CATC box و المشفرة لا تحوي على انترونات Introns، كما تتضمن كامل إطار القراءة المفتوحة ORF، الذي تراوح طولاً من 882bp إلى 9060 ، لتشفر بروتينات ناضجة، تتكون من 293 إلى 301 حمضاً أمينياً؛ احتل فيها الحمضين الأمينيين الغلوتامين والبرولين الجزء الأكبر، بمعدل وسطي 29% و 18%، على التوالي، أظهرت مقارنة تتابعات عديدات الببتيد المستنبطة من مورثة الهوردئين B لطرز الشعير المدروسة، مع تلك المنشورة مسبقاً، أن لها نفس البنية الأساسية، وهذا يمكن أن يُفسر باشتراكهما بسلف واحد، إذ يوجد على النهاية الأمينية N-terminus إشارة ببتيدية، يليها جزئين Domains رئيسين الجزء المتكرر المعتمد على تكرار الوحدة المتكررة PQQPFPQQ، وجزء النهاية الكربوكسيلية. وجدت أيضاً، ثماني أحماض أمينية سيستئين، محفوظة بشكل جيد، ضمن جميع عديدات الببتيد، إلا أن الشعير البري البصلي قد تميز بوجود وحدة إضافية من السيستئين حرة غير مرتبطة فصلت شجرة القرابة الوراثية لعديدات ببتيد الهوردئين B بين الطرز المزروعة والبرية في سبع تحت مجموعات مميزة، وقد تبين إمكانية تصنيف مورثات الهوردئين B اعتماداً٥:٢٣

825

القريبة بين H.murinum من جهة، وأنواع المجموعة الصبغية | من جهة ثانية كشف تحليل منطقة ITS أنها كانت على درجة من الحساسية كافية لتحديد التباين بين الأنواع فقط، مما يظهر أهمية الاختلافات النيوكليوتيدية في منطقة ITS كأداة مفيدة، من أجل تطوير تفاعل PCR والمسابر المشعة Probe

تم تحليل بنية مورثة الهوردئين B، في سبع طرز من الشعير البري والمزروع عن طريق تحديد التتابعات النيوكليوتيدية لقطعة DNA من منتجات PCR مباشرة، وكشفت هذه الدراسة الاختلافات على مستوى النيوكليوتيد المفرد (SNP). أظهر تحليل التتابعات النيوكليوتيدية قبل موقع بدء النسخ Upstream (152) عن وجود العديد من تتابعات العناصر المنظمة، فقد احتوت منطقة المحفز على TATA box إلى أن المنطقة In silico أشار تحليل E-motif N-motif AAAG motif CATC box المشفرة لا تحوي على انترونات Introns، كما تتضمن كامل إطار القراءة المفتوحة ORF، الذي تراوح طولاً من 882bp إلى 90660 ، لتشفر بروتينات ناضجة، تتكون من 293 إلى 301 حمضاً أمينياً؛ احتل فيها الحمضين الأمينيين الغلوتامين والبرولين الجزء الأكبر، بمعدل وسطي 29% و 18%، على التوالي. أظهرت مقارنة تتابعات عديدات الببتيد المستنبطة من مورثة الهوردئين B لطرز الشعير المدروسة، مع تلك المنشورة مسبقاً، أن لها نفس البنية الأساسية، وهذا يمكن أن يفسر باشتراكهما يسلف واحد، إذ يوجد على النهاية الأمينية N-terminus إشارة ببتيدية، يليها جزئين Domains رئيسين الجزء المتكرر المعتمد على تكرار الوحدة المتكررة PQQPFPQQ، وجزء النهاية الكربوكسيلية، وجدت أيضاً، ثماني أحماض أمينية سيستئين، محفوظة بشكل جيد، ضمن جميع عديدات الببتيد، إلا أن الشعير البري البصلي قد تميز بوجود وحدة إضافية من السيستئين حرة غير مرتبطة فصلت شجرة القرابة الوراثية لعديدات ببتيد الهوردئين B بين الطرز المزروعة والبرية في سبع تحت مجموعات مميزة، وقد تبين إمكانية تصنيف مورثات الهوردتين B اعتماداً على النهاية الكربوكسيلة، إذ تجمعت تتابعات النهاية الكربوكسيلية المتشابهة ضمن نفس تحت المجموعة كما انفرد الشعير البري H.marinum بنهايته الكربوكسيلية المميزة ضمن مجموعة مستقلة، وبشكل عام كان لتشابه الغلوتينين LMWG في القمح الطري، مع بنية مورثة الهوردئين B، أن يقترح تأثيراً مشابهاً للهوردئين B في صناعة الخبز.

2

إن الاختلافات في مستويات التعبير المورثي للهوردئين B و C خلال خمس مراحل من تشكل نسيج السويداء في حبوب الشعير، باستخدام تفاعل البوليمراز السلسلي الكمي بالزمن الحقيقي (RT-PCR)، قد حددت مسارات تراكم مختلفة.

تم الكشف عن نسخ مورثة الهوردئين B عند الطرز المزروعة في اليوم السادس بعد الإزهار، حيث تراكمت هذه النسخ إلى اليوم 25 بعد الإزهار، بينما ازداد عدد نسخ الـ mRNA تدريجياً، عند الشعير البري، حتى اليوم 20 بعد الإزهار، ليتناقص بعدها في اليوم 25 كان مستوى التعبير المورثي المورثة الهوردئين B في الطرز البرية أعلى منه في الطرز المزروعة بشكل معنوي من اليوم 14 حتى اليوم 20 بعد الإزهار . بينما لم يلاحظ أي تعبير المورثة الهوردئين ، في اليوم السادس بعد الإزهار بشكل عام، تبين تشابه هذه الطرز بالمسار العام لمنحني معدل تراكم نسخ الهوردئين ، فقد تزايد من اليوم 10 إلى اليوم 25

أشارت نتائج هذه الدراسة إلى أن تعبير مورثني الهوردئين B.C يتعلق بالزمن والطراز الوراثي، مما يسمحباستغلال محفز مورثات عائلة بروتينات الهوردئين في الهندسة الوراثية، وزيادة كفاءة برامج تربية الشعير، من خلال تحسين نوعية حبوب الشعير اعتماداً على الاستخدام النهائي لها، إما حبوباً للعلف أو غذاء للإنسان أو في التصنيع الغذائي.