تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای الکتروفورز دو بعدی پروتئین‌های آندوسپرم و جنین برنج با استفاده از نرم افزار Image Master

نویسندگان

1 دانشیار اصلاح‌نباتات، دانشکده فنی مهندسی، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام‌نور، تهران-ایران.

2 استادیار بیوتکنولوژی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

doi
10.22126/cbb.2024.10492.1069
چکیده

مقدمه: گیاه برنج (Oryza sativa L.) در تغذیه بیش از نیمی از جمعیت جهان نقش اساسی را ایفا می­کند. به دلیل کوچک بودن ژنوم این گیاه نسبت به سایر غلات در پژوهش­های زیستی به عنوان یک گیاه مدل و هم­چنین در عرصه زراعت یک گیاه اساسی  به شمار می­رود. پروتئین­های ذخیره­ای موجود لایه آلورون در دانه برنج شامل آلبومین و گلوبولین و در آندوسپرم آن شامل پروتئین­های پرولامین و گلوتلین می­باشد. با توجه به اهمیت مصرف برنج­های محلی در ایران و هم­چنین میزان تولید این گیاه مهم اقتصادی در کشور، در این مطالعه با هدف تعیین تنوع و تفاوت بیان لکه­های پروتئینی در بازه  اسیدیته خطی چهار تا هفت با استفاده از تکنیک الکتروفورز دو بعدی از برنج بومی گیلان استفاده گردید. مواد و روش‌ها: جهت تعیین پروفایل پروتئین­های موجود در آندوسپرم و جنین دانه برنج از روش ایزوالکتریک فوکوسینگ (IEF) به همراه ژل پلی­اکریل­آمید (SDS-PAGE) استفاده گردید. جهت تعیین تعداد پروتئین­ها و هم­چنین شناسائی لکه­های پروتئینی بین بافت دو نمونه جنین و آندوسپرم برنج، تطبیق لکه­های پروتئینی با توجه به میزان بیان آن­ها در تصاویر حاصل از ژل الکتروفورز دو بعدی از نرم افزار Image master استفاده گردید. برای این منظور رقم حسن­سرایی از مرکز تحقیقات برنج گیلان تهیه گردید و اجرای بخشی از آزمایش، جداسازی نمونه­ها و استخراج پروتئین کل سال 1401 در آزمایشگاه دانشگاه پیام نور اسدآباد انجام شد. در نهایت نمونه­های پروتئینی استخراج شده جهت انجام مراحل الکتروفورز دوبعدی با استفاده از دستگاه ایزوالکتریک فوکوسینگ به پژوهشکده سلامت دانشکده داروسازی انتقال داده شدند. یافته‌ها: بر اساس نتایج حاصل از آنالیز ژل­های دو بعدی، بخش وسیعی از لکه­های پروتئینی در بازه پی اچ چهار تا هفت حضور داشته­اند. در بررسی پروفایل پروتئینی نمونه­های بافت جنین و آندوسپرم  بر اساس نشانگرهای پروتئینی استاندارد با وزن مولکولی و نقطه ایزوالکتریک مشخص در مرحله دوم الکتروفورز دو بعدی 284 لکه پروتئینی در جنین و 123 لکه پروئینی در آندوسپرم بر اساس وزن مولکولی و نقطه ایزوالکتریک شناسائی شدند. از بین لکه­های شناسائی شده تعداد 57 لکه پروتئینی مشترک افزایش و کاهش بیان را بین دو نمونه نشان دادند. حضور لکه­های پروتئینی باقی مانده در دو نمونه اختلاف معنی­داری بین محتوای پروتئین در جنین و آندوسپرم را نشان دادند. نتیجه‌گیری: جهت تعیین احتمالی نوع پروتئین بر اساس نقطه ایزوالکتریک و وزن مولکولی لکه­های پروتئینی و تغییرات بیان بین لکه­ها با استفاده از نرم افزار، جستجو در بانک­های اطلاعاتی پروتئینی انجام شد و پروتئین­های احتمالی تولید شده در بافت جنین و آندوسپرم شناسایی شدند. پروتئین­هایی که در بافت آندوسپرم و جنین برنج در الکتروفورز دو بعدی شناسایی شدند شامل پروتئین­های ذخیره­ای دانه پیش سازهای گلوتلین، گلوتلین­های اسیدی و قلیایی، گلوبولین­ها، پرولامین­ها، HSPs و Hypothetical Proteins بودند.  بنابراین از این طریق می­توان میزان بیان پروتئین­ها و هم­چنین مسیرهای بیوسنتزی آن­ها را نیز شناسایی نمود.