بررسی برهم کنش و ترسیم آنتولوژی ژنی پروتئین های درگیر در تنش های غیر زیستی با رهیافت بیوانفورماتیک در سویا
First Statement of Responsibility
خشایار حبیبی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
کشاورزی
Date of Publication, Distribution, etc.
۱۳۹۹
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۷۹ص
Accompanying Material
سی دی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی رشته بیوتکنولوژی کشاورزی
Date of degree
۱۳۹۹/۰۷/۱۵
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
چکیده: سویاL.) (Glycine max یکی از مهم¬ترین دانه¬های روغنی در جهان و ایران می¬باشد که امروزه از نظر محتوای پروتئین و روغن و هم¬چنین توانایی تثبیت نیتروژن بسیار مود توجه قرار گرفته و برنامه¬های اصلاحی زیادی بر روی آن انجام شده است. با توجه به اینکه تنش خشکی به¬عنوان یک محدودیت بزرگ در تولید و عملکرد پایدار محصولات گیاهی از جمله سویا محسوب می¬شود، شناسایی ژنوتیپ¬های متحمل به کم¬آبی می¬تواند یک راهکار ارزشمند در مقابله با این معضل باشد. گیاهان برای مقابله با اثرات تنش¬خشکی مکانیسم¬های متفاوتی را به¬کار می¬گیرند و ارتباط مکانیسمی ژن¬های دخیل و پروتئین¬های تحت بیان آن¬ها برای مقابله با اثرات تنش حائز اهمیت است. شناخت ژن¬ها، پروتئین¬ها و فرآیند¬هایی که آن¬ها در سیستم¬های بیولوژیک به تنهایی یا در ارتباط با هم انجام می¬دهند تحت عنوان آنتولوژی ژن سازمان¬دهی شده و شبکه¬ای از ارتباطات زیست¬شناختی ترسیم می¬شود. در این پژوهش ابتدا پروتئین¬های درگیر در تحمل به تنش خشکی از داده پایگاه UniProtKB/SwissProt که از زیرمجموعه¬های سایت ExPASy می¬باشد استخراج شدند و اطلاعات پروتئینی، نظیر شماره دسترسی، تعداد اسید آمینه¬های شرکت کننده در توالی اسید¬آمینه¬ای این پروتئین¬ها، نام ژن¬های کد¬کننده این پروتئین¬ها، نقش پروتئین¬ها در گیاه سویا بدست آمد. پروتئین¬های درگیر در مسیر پاسخ به تنش خشکی، با نام¬های Elongation factor Tu)، Photosystem I subunit PsaD، ATP synthase subunit alpha، (Rubisco activase پروتئین¬های شناسایی شده در برگ گیاه سویا، (Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase، Triosephosphate isomerase، پروتئین¬های شناسایی شده در هیپوکوتیل گیاه سویا (Pyruvat kinase) ، Isocitrate dehydrogenase (NADP) )، Seed linoleate 9S-lipoxygenase Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) پروتئین¬های شناسایی شده در ریشه گیاه سویا از طریق دو نرم¬افزار بیوانفورماتیکی STRING و Cytoscape - ClueGO مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی برهم¬کنش پروتئین¬های موجود در برگ، هیپوکوتیل و ریشه گیاه سویا با یکدیگر با استفاده از نرم¬افزار STRING مشاهده شد که از 10 پروتئین درگیر در مسیر پاسخ به تنش خشکی شناسایی شده، همه پروتئین¬ها به¬جز پروتئین (Seed linoleate 9S-lipoxygenase)، با یکدیگر بر¬هم¬کنش دارند و همه این پروتئین¬ها، پروتئین¬های درگیر در متابولیسم و تولید انرژی هستند. در مورد شبکه برهم¬کنش پروتئینی در اندام برگ، هیپوکوتیل و ریشه گیاه سویا با استفاده از نرم¬افزار Cytoscape - ClueGO مشاهده شد که گروه ژن¬های ATP synthase subunit alpha, chloroplastic در برگ دارای بیشترین درصد واژگان از سطح آنتولوژی (86/42)، دو گروه Photosystem I subunit PsaD و Elongation Factor Tu هر دو به طور مساوی (29/14) دارای کم¬ترین درصد، در مورد هیپوکوتیل گروه ژن¬های Pyruvat kinase دارای بیش¬ترین درصد واژگان از سطح آنتولوژی (82/81)، گروه Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase دارای کمترین درصد واژگان از سطح آنتولوژی با درصد (18/18)، همچنین در مورد ریشه، گروه ژن¬های Isocitrate dehydrogenase (NADP) دارای بیش¬ترین درصد واژگان از سطح آنتولوژی (78/77) و گروه ژن¬های Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase دارای کم¬ترین درصد واژگان از سطح آنتولوژی با درصد (22/22) به لحاظ عملکرد ژن¬ها می¬باشند. با بررسی این شبکه¬ها می¬توان به تعداد بسیار بیشتری از ژن¬هایی که با ژن-های هدف مورد مطالعه این¬گونه تحقیقات، هم بیان و در مسیرهای بیولوژیکی مشابه قرار دارند پی برد. به¬دلیل چند ژنی بودن مکانیسم عمل تنش¬های غیر زیستی، هر چه میزان ژن¬های مورد بررسی به¬صورت هدف¬مند بیشتر باشد شناخت از مسیرها و فرآیندهای مولکولی، متابولیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی این ژن¬ها در مکانیسم تحمل به تنش¬های غیر زیستی هم¬چون تنش خشکی بهتر و موثرتر خواهد بود.
Text of Note
AbstractAbiotic stresses are important factors that affect different crops including cultivated and horticultural ones. Drought stress also is one of the most considerable among these stresses. Plants use different mechanisms to react to the stress effects, and the mechanistic association of the genes involved in this process and the proteins under their expression, are significant to tolerate the stress effects. Identification of genes, proteins, and processes that genes perform in biological systems individually or concerning each other is organized as a gene ontology and a network of biological connections is drawn under this term. In this study, proteins involved in the response to drought stress, including; Elongation factor Tu, Photosystem I subunit PsaD, ATP synthase subunit alpha, Rubisco activase, Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Triosephosphate isomerase, Pyruvate kinase, Isocitrate dehydrogenase Seed linoleate 9S-lipoxygenase (NADP) were investigated by bioinformatics applications using STRING and the Cytoscape plugin; ClueGO. In the study of protein interactions in leaves, hypocotyl, and root of soybean with each other using STRING, it was observed that 9 of 10 proteins (except Seed linoleate 9S-lipoxygenase) interact with each other and all these proteins are involved in metabolism and energy production. In the case of GO visualization and terms content, the ATP synthase subunit alpha (chloroplastic) gene group had the highest percentage of terms (42.86%) at the cellular component level. In the case of hypocotyl, the Pyruvate kinase gene group had the highest percentage of terms (81.81%) at the molecular function level. In the case of roots, the Isocitrate dehydrogenase (NADP) gene group has the highest percentage of terms (77.78%) at the level of the cellular component. By determination of the ontology, the biological processes regulation is identified as one of the most important processes responding to drought stress in soybean.
OTHER VARIANT TITLES
Variant Title
Investigation of interaction and gene ontology visualization of proteins involved in abiotic stresses with bioinformatics approach in soybean