|
شناسایی ژنهای هاب و تنظیم مرحلهای مسیر بیوسنتز پلیفنولها در پوست نازک مغز گردو با استفاده از تحلیل شبکه همبیانی و RT-qPCR
|
هانیه شهرکی-جزینکی ، براتعلی فاخری* ، نفیسه مهدی نژاد ، مریم اله دو  |
| گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران ، fakheri@uoz.ac.ir |
|
|
چکیده: (835 مشاهده) |
پلیفنولها از مهمترین ترکیبات ثانویه در گردو بوده و نقش کلیدی در کیفیت تغذیهای و خواص آنتیاکسیدانی پوست نازک هسته گردو ایفا میکنند. با وجود اهمیت این ترکیبات، الگوی تنظیم مرحلهای ژنهای دخیل در مسیر بیوسنتز پلیفنولها و ژنهای کلیدی تنظیمکننده این مسیر در طول رشد پوست گردو بهطور کامل شناخته نشده است. در این مطالعه، الگوی بیان ده ژن کلیدی مسیر بیوسنتز پلیفنول شامل PAL، C4H، CL4، CHS، CHI، F3H، DFR، ANS، ANR و LAR در پوست نازک مغز گردو طی مراحل مختلف رشد با استفاده از تحلیل شبکه همبیانی و RT-qPCR بررسی شد. نتایج نقشه حرارتی و تحلیل همبستگی بیان ژنها نشان داد که هفته نهم پس از گلدهی نقطه اوج فعالیت مسیر بیوسنتز پلیفنول بوده و اکثر ژنهای پاییندستی مسیر در این مرحله افزایش بیان معنیداری را نشان میدهند. تحلیل شبکه همبیانی نشان داد که ژنهای CHS، CHI، F3H، DFR، ANR،C4H و CL4بهعنوان ژنهای هاب با همبستگی مثبت بسیار قوی شناسایی شدند، در حالی که ژن PAL همبستگی منفی قوی با سایر ژنها داشته و بهعنوان یک ژن تنظیمی با نقش بازخوردی احتمالی مطرح شد. نتایج RT-qPCR افزایش معنیدار بیان ژنهای هاب در هفته نهم را تأیید کرده و همخوانی بالایی با دادههای بیوانفورماتیک و تحلیل شبکه نشان داد. این مطالعه برای نخستین بار نقش محوری هفته نهم را در تنظیم هماهنگ مسیر بیوسنتز پلیفنولها در پوست نازک مغز گردو مشخص کرد. یافتههای حاضر میتواند مبنایی برای درک بهتر مکانیسمهای تنظیمی تولید پلیفنولها و شناسایی اهداف ژنتیکی جهت بهبود کیفیت و غنیسازی ترکیبات فنولیک در گردو باشد.
|
|
| واژههای کلیدی: پوست نازک گردو، پلیفنولها، مسیر بیوسنتز فلاونوئی، ژنهای هاب، تحلیل شبکه همبیانی RT-qPCR |
|
|
متن کامل [PDF 1076 kb]
(225 دریافت)
|
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
مهندسی ژنتیک گیاهی دریافت: 1404/12/1 | پذیرش: 1405/4/1 | انتشار: 1405/4/1
|
|
|
|
|
|
|
| فهرست منابع |
1. Chashman, S., Sanghvi, G., Menon, S.V., Rasheed, M., Kashyap, A., Devi, A., et al. (2025). Nutritional composition, phytochemical profile, health benefits and food applications of walnuts (Juglans regia L.). European Food Research and Technology, 251(12), 4149-4163. [ DOI:10.1007/s00217-025-04909-5] 2. Chouhan, S., Sharma, K., Zha, J., Guleria, S., & Koffas, M.A. (2017). Recent advances in the recombinant biosynthesis of polyphenols. Frontiers in Microbiology, 8, 2259. [ DOI:10.3389/fmicb.2017.02259] [ PMID] [ PMCID] 3. Croitoru, A., Ficai, D., Craciun, L., Ficai, A., & Andronescu, E. (2019). Evaluation and Exploitation of Bioactive Compounds of Walnut, Juglans regia. Curr Pharm Des, 25(2), 119-131. [ DOI:10.2174/1381612825666190329150825] [ PMID] 4. Dai, Y., Sun, X., Wang, C., Li, F., Zhang, S., Zhang, H., et al. (2021). Gene co-expression network analysis reveals key pathways and hub genes in Chinese cabbage (Brassica rapa L.) during vernalization. BMC Genomics, 22(1), 236. [ DOI:10.1186/s12864-021-07510-8] [ PMID] [ PMCID] 5. Dorak, M.T. (2007). Real-time PCR. Garland Science. Taylor & Francis Group, [ DOI:10.4324/9780203967317] 6. Ebrahimi, S., Jamei, R., Nojoomi, F., & Zamanian, Z. (2017). Persian Walnut Composition and its Importance in Human Health. International Journal of Enteric Pathogens, 6(1), 3-9. [ DOI:10.15171/ijep.2018.02] 7. Ghasemi-Nezhad, L., Goli, S.A.H., & Soleimanian-Zad, S. (2025). Improving phenolics extractability from pomegranate seed meal applying roasting and cold plasma pretreatment; their application in mayonnaise as antioxidant and antimicrobial agents. Applied Food Research, 5(1), 101050. [ DOI:10.1016/j.afres.2025.101050] 8. Hardman, W.E., Primerano, D.A., Legenza, M.T., Morgan, J., Fan, J., & Denvir, J. (2019). Dietary walnut altered gene expressions related to tumor growth, survival, and metastasis in breast cancer patients: A pilot clinical trial. Nutrition Research, 66, 82-94. [ DOI:10.1016/j.nutres.2019.03.004] [ PMID] 9. Huang, R., Zhou, Y., Jin, F., Zhang, J., Ji, F., Bai, Y., et al. (2022). Metabolome and transcriptome profiling unveil the mechanisms of polyphenol synthesis in the developing endopleura of walnut (Juglans regia L.). International Journal of Molecular Sciences, 23(12), 6623. [ DOI:10.3390/ijms23126623] [ PMID] [ PMCID] 10. Jahanban-Esfahlan, A., Ostadrahimi, A., Tabibiazar, M., Amarowicz, R. (2019). A comparative review on the extraction, antioxidant content and antioxidant potential of different parts of walnut (Juglans regia L.) fruit and tree. Molecules, 24(11), 2133. [ DOI:10.3390/molecules24112133] [ PMID] [ PMCID] 11. Jin, Q., Gao, S., Mo, R., Sheng, F., Zhang, Q., Wu, C., et al. (2022). A preliminary study for identifying genes associated with pellicle development in Xinjiang walnut (Juglans regia L.). Horticulture, 8(9), 784. [ DOI:10.3390/horticulturae8090784] 12. Khalil, N.Z., Kong, N., & Fricke, H. (2024). The influence of GNP on the mechanical and thermomechanical properties of epoxy adhesive: Pearson correlation matrix and heatmap application in data interpretation. Polymer Composites, 45(10), 8997-9018. [ DOI:10.1002/pc.28390] 13. Mao, Y., Luo, J., & Cai, Z. (2025). Biosynthesis and Regulatory Mechanisms of Plant Flavonoids: A Review. Plants, 14(12), 1847. [ DOI:10.3390/plants14121847] [ PMID] [ PMCID] 14. Motulsky, H. (2003). Prism 4 statistics guide-statistical analyses for laboratory and clinical researchers. GraphPad Software Inc, San Diego, CA, 122-126. 15. Nagar, S., Dey, S., Das, A., & Basu, S. (2023). Flavonoids: Recent Advances and Applications in Crop Breeding. In Flavonoid Metabolism - Recent Advances and Applications in Crop Breeding. IntechOpen. [ DOI:10.5772/intechopen.107565] 16. Ni, Z.-J., Zhang, Y.-G., Chen, S.-X., Thakur, K., Wang, S., Zhang, J.-G., et al. (2022). Exploration of walnut components and their association with health effects. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 62(19), 5113-5129. [ DOI:10.1080/10408398.2021.1881439] [ PMID] 17. Rahimipanah, M., Hamedi, M., & Mirzapour, M. (2011). Analysis of some factors affecting the phenolic compounds extracted from green husk of walnut (Juglans regia L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 27 (3), 419-430. [ DOI:10.22092/ijmapr.2011.6383 [in Persian].] 18. Sanchez-Gonzalez, C., Ciudad, C.J., Noe, V., Izquierdo-Pulido, M. (2017). Health benefits of walnut polyphenols: An exploration beyond their lipid profile. Crit Rev Food Sciences Nutrition, 57(16), 3373-3383. [ DOI:10.1080/10408398.2015.1126218] [ PMID] 19. Soneson, C., & Delorenzi, M. A (2013). Comparison of methods for differential expression analysis of RNA-seq data. BMC Bioinformatics, 9, 14:91. https://doi.org/ 10.1186/1471-2105-14-91.
https://doi.org/10.1186/1471-2105-14-91 [ DOI:10.1186/1471-2105-14-91.] [ PMID] [ PMCID] 20. Schmittgen, T.D., & Livak, K.J. (2008). Analyzing real-time PCR data by the comparative CT method. Nature Protocols, 3(6), 1101-1108. [ DOI:10.1038/nprot.2008.73] [ PMID] 21. Sheng, F., Hu, B., Jin, Q., Wang, J., Wu, C., & Luo, Z. (2021). The Analysis of Phenolic Compounds in Walnut Husk and Pellicle by UPLC-Q-Orbitrap HRMS and HPLC. Molecules, 26(10), 3013. [ DOI:10.3390/molecules26103013] [ PMID] [ PMCID] 22. Wang, P., Zhong, L., Yang, H., Hou, X., Wu, C., Zhang, R., et al. (2022). Systematic transcriptomic and metabolomic analysis of walnut (Juglans regia L.) fruit to trace variations in antioxidant activity during ripening. Scientia Horticulturae, 295, 110849. [ DOI:10.1016/j.scienta.2021.110849] 23. Wang, Y., Jiang, W., Li, C., Wang, Z., Lu, C., Cheng, J., et al. (2024). Integrated transcriptomic and metabolomic analyses elucidate the mechanism of flavonoid biosynthesis in the regulation of mulberry seed germination under salt stress. BMC Plant Biology, 24(1), 132. [ DOI:10.1186/s12870-024-04804-3] [ PMID] [ PMCID] 24. Wu, S., Mo, R., Wang, R., Li, Q., Shen, D., & Liu, Y. (2023). Identification of key antioxidants of free, esterified, and bound phenolics in walnut kernel and skin. Foods, 12(4), 825. [ DOI:10.3390/foods12040825] [ PMID] [ PMCID] 25. Zhao, Y., Li, M.-C., Konaté, M.M., Chen, L., Das, B., Karlovich, C., et al. (2021). TPM, FPKM, or normalized counts? A comparative study of quantification measures for the analysis of RNA-seq data from the NCI patient-derived models' repository. Journal of Translational Medicine, 19(1), 269. [ DOI:10.1186/s12967-021-02936-w] [ PMID]
|
|
| ارسال نظر درباره این مقاله |
|
|
|
|
Shahraki-Jazinaki H, Fakheri B, Mahdinezhad N, Allahdou M. Identification of hub genes and stepwise regulation of the polyphenol biosynthesis pathway in thin skin of walnut kernel using co-expression network analysis and RT-qPCR. , gebsj. 2026; 14 (2) :234-247 URL: http://gebsj.ir/article-1-541-fa.html
شهرکی-جزینکی هانیه، فاخری براتعلی، مهدی نژاد نفیسه، اله دو مریم. شناسایی ژنهای هاب و تنظیم مرحلهای مسیر بیوسنتز پلیفنولها در پوست نازک مغز گردو با استفاده از تحلیل شبکه همبیانی و RT-qPCR. , مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی. 1404; 14 (2) :234-247 URL: http://gebsj.ir/article-1-541-fa.html
|