فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمه و هدف: شناسایی تشابهات ژنتیکی و ارتولوژی ژنی بین گونه‌های مختلف درختی می‌تواند در درک تکامل ژنوم، به‌نژادی و حفاظت گونه‌ها کاربرد داشته باشد. دانش زیادی در مورد عملکرد ژنوم درختان جنگلی از طریق بررسی­های ژنومیکس مقایسه‌ای قابل استخراج است. تاکنون، گونه‌های گیاهی دارای اهمیت اقتصادی مختلفی در این زمینه به خوبی مورد پژوهش قرار گرفته‌اند، اما ژنومیکس مقایسه‌ای درختان جنگلی کمتر بررسی شده‌اند. به­نظر می‌رسد بررسی­های جامعی برای مقایسه ژنومی بین درختان صنعتی و تندرشد صنوبر (Populus trichocarpa) و اکالیپتوس (Eucalyptus grandis) متعلق به جد مشترک و کلاد گل‌سرخ‌داران (Rosids) کمتر انجام شده است؛ به‌ویژه با توجه به‌این‌که این دو گونه گیاهی مدل بوده و داده‌های زیستی آنها به‌روزرسانی می‌شود. هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی مقایسه‌ای توالی کامل ژنوم درختان صنعتی اکالیپتوس و صنوبر از نظر ویژگی­های ژنومی مهم مانند اندازه ژنوم، تعداد کروموزوم، محتوای ژنی، نشانگرهای ریزماهواره، تعداد ژن‌های خانواده ژنی ترپن سنتاز و شناسایی ژن‌های مرتبط با دو صفت مهم و مورد توجه به‌نژادگران درختان جنگلی، شامل صفات تشکیل چوب و کیفیت دیواره سلولی است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از دو فایل مربوط به توالی‌یابی کل ژنوم اکالیپتوس با شماره دسترسی مرکز ملی اطلاعات فناوری زیستی آمریکا (NCBI)  GCF-016545825.1 و صنوبر با شماره دسترسی GCF-000002775.5 استفاده شد. هر دو گونه گیاهی جزو گیاهان مدل ژنتیکی بوده و ژنوم آن‌ها در سطح کروموزوم سرهم‌بندی شده بود. در این پژوهش، به بررسی برخی مشخصات ژنومی مانند اندازه ژنوم، تعداد کروموزوم، محتوای کلیGC، تعداد کل ژن‌ها، ژن‌های رمزکننده پروتئین،RNA  های کوچک غیررمزکننده (SncRNA) و ژن‌های کاذب دو گونه تندرشد صنوبر و اکالیپتوس پرداخته شده و نمودار ون رسم شد. همچنین، توالی‌های ریزماهواره‌ای‌ با نرم‌افزار MISA در زبان برنامه‌نویسی Perl و توالی‌های مربوط به تکثیر پشت‌سرهم موجود بر روی ژنوم‌های دو گونه فوق استخراج شد.یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد اندازه ژنوم اکالیپتوس نسبت به صنوبر، بزرگتر و دارای 42619 ژن است که از این میان، 33352 ژن رمزکننده پروتئین در سراسر ژنوم وجود داشت. ژنوم صنوبر نیز واجد 34621 ژن بوده که 29617 ژن، رمزکننده پروتئین بوده است. علاوه بر آن، تعداد ژن‌های کاذب در ژنوم اکالیپتوس 9/2 برابر صنوبر بود. تعداد کروموزم‌های اکالیپتوس 11 و تعداد کروموزوم‌های صنوبر 19 عدد شمارش شده است. تعداد RNAs کوچک برای ژنوم اکالیپتوس و صنوبر به‌ترتیب 1507 و 1347 بود. بر اساس اطلاعات حاشیه­نویسی ژنوم موجود در سایت NCBI، برخی از ژن‌ها فقط در درخت اکالیپتوس و برخی از ژن‌ها فقط در درخت صنوبر یافت شدند. مطابق نمودار ون، 14484 ژن منحصر به­ فرد برای اکالیپتوس و 12114 ژن مخصوص گونه صنوبر شناسایی شد. 9133 ژن نیز مشترک بین دو گونه بوده است. تعداد کل نشانگرهای ریزماهواره شناسایی شده بر روی ژنوم اکالیپتوس 136147 عدد و برای ژنوم صنوبر 77024 عدد بود. نتایج به­دست آمده نشان می‌دهد که ژنوم‌های اکالیپتوس و صنوبر به‌ترتیب از Mb 8/3 و Mb 2/10 توالی‌های ریزماهواره­ای تشکیل شده است. جالب ‌توجه است که تعداد و تراکم نشانگرهای ریزماهواره شناسایی­شده در ژنوم اکالیپتوس به‌ترتیب 8/1 و 2/1 برابر صنوبر بود. لازم به ذکر است به تعداد 4067 نوع موتیف در اکالیپتوس و 2898 نوع موتیف در ژنوم صنوبر شناسایی شد. از دیگر نتایج این پژوهش می‌توان به وجود ارتباط عکس میان فراوانی ریزماهواره‌ها و تعداد توکلئوتیدها در میان توالی‌های ژنومی گونه‌های گیاهی مورد پژوهش اشاره کرد. به‌طوری‌که با افزایش فراوانی ریزماهواره‌ها، کاهش قابل‌توجهی در تعداد نوکلئوتیدها مشاهده شد. بر این اساس، ریزماهواره‌‌های تک و دو نوکلئوتیدی دارای بیشترین فراوانی بوده، درحالی‌که ریزماهواره‌‌های هشت و نه نوکلئوتیدی، کمترین فراوانی را داشتند. نتایج حاصل از ارزیابی انجام­شده در خصوص بررسی تفاوت حضور خانواده ژنی ترپن سنتاز در دو گونه گیاهی مورد پژوهش نیز حاکی از آن بوده است که در اکالیپتوس، 112 ژن و در صنوبر 7 ژن از خانواده ژنی فوق وجود دارد. تعداد خوشه یا همان تعداد مناطق گسترش­یافته پشت‌سرهم در ژنوم گونه اکالیپتوس 3185 عدد و برای گونه صنوبر 2575 عدد شناسایی شد. تعداد کل ژن‌های پشت‌سرهم حفظ­شده در ژنوم اکالیپتوس به اندازه 16 درصد بیشتر از ژنوم صنوبر بود. تعداد ژن‌های عملکردی و غیرعملکردی اکالیپتوس نیز بزرگتر از صنوبر بود. در تعداد زیادی از ژن‌های مرتبط با صفت مهم تشکیل چوب در دو درخت مورد پژوهش، رویداد پیرایش جایگزین با الگوهای مختلف رخ داد. در مجموع، به تعداد 59 ژن کاندید برای صفت مهم کیفیت دیواره سلولی برای دو گونه صنوبر و اکالیپتوس شناسایی شد.نتیجه‌گیری کلی: ژنومیکس مقایسه‌ای می‌تواند با در اختیار قرار دادن آلل‌های متنوع مرتبط با صفات مهم اقتصادی و اکولوژیکی، فرایند اصلاح نژاد گونه‌های درختی را سرعت بخشیده و همچنین، به حفظ گونه‌هایی که از نظر ژنتیکی متمایز و در معرض خطر انقراض هستند، کمک کند.