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.2024.10492.1069چکیده
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.