فناوری زیستی در کشاورزی

فناوری زیستی در کشاورزی

مطالعه خانواده ژنی لیپواکسیژناز (LOX) در گستره ژنوم یونجه یک‌ساله (Medicago truncatula)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 دانش آموخته کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
چکیده
لیپوکسیژنازها (LOXs; EC1.13.11.12) خانواده‌ای از دی‌اکسیژنازهای حاوی آهن یا منگنز هستند که اکسیژن‌رسانی اسیدهای چرب غیراشباع چندگانه (PUFAs) را کاتالیز می‌کنند. در گیاهان، این آنزیم‌ها توسط یک خانواده چندژنی کد شده و نقش مهمی در رشد، نمو و پاسخ به تنش‌های زیستی و غیرزیستی دارند. این پژوهش با هدف تعیین ویژگی های تکاملی و اعضای خانواده ژنی LOX در یونجه یک‌ساله و عملکرد آن در پاسخ به تنش‌های زیستی و غیرزیستی انجام گرفت. در این مطالعه خانواده ژنی LOX در یونجه یک‌ساله (Medicago truncatula) شناسایی و ویژگی‌های عمومی آن‌ها، روابط فیلوژنی، ساختار ژنی، دومین‌های حفاظت شده، عناصر تنظیم‌کننده سیس ناحیه پروموتری، تنظیم بیان پس از رونویسی و بیان مطالعه گردید. 25 ژن همولوگ LOX در گیاه یونجه از این خانواده ی ژنی شناسایی شد که این ژن‌ها بر اساس روابط فیلوژنتیکی با نخود، لوبیا، سویا، برنج، آرابیدوپسیس و ذرت به زیرگروه‌های 9-LOX، 13-LOX تیپ یک و 13-LOX تیپ دو تقسیم می‌شوند. ژن‌های LOX مورد مطالعه دارای دارای دمین‌های حفاظت شده لیپواکسیژناز و PLAT/LH2 هستند. همچنین نتایج این تحقیق حاکی از وجود این حفاظت شدگی در سایر قسمت‌ها نظیر ساختار ژنی، فاز اینترون و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی پروتئین‌های کد شده به‌وسیله این ژن‌ها بود. وجود چندین عنصر تنظیمی سیس پاسخ به هورمون‌ها و تنش‌ها نظیر ERE، MYB و MYC در پروموتر ژن‌های LOX نشان‌دهنده نقش این ژن‌ها در نمو گیاه و پاسخ آن‌ها به تنش‌های محیطی می‌باشد. علاوه‌بر این، انواع مولکول‌های miRNA شناسایی شده، بیانِ پس از رونویسی ژن‌های LOX را از طریق برش یا ممانعت از ترجمه تنظیم می‌کند. این مطالعه اطلاعات ارزشمندی را برای درک بهتر کارکردهای ژن‌های LOX و کشفیات بیشتر خانواده ژنی LOX یونجه یک‌ساله فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

A Genome-Wide Analysis of Lipoxigenase (LOX) Gene Family in Medicago truncatula

نویسندگان English

Solmaz Azizi 1
ّFarshid Chamani Balabiglo 2
Hamid Bagheri 2
1 PhD, Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Master Graduate, Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده English

Lipoxygenases (LOXs; EC1.13.11.12) are a family of iron- or manganese-containing dioxygenases that catalyze the oxygenation of polyunsaturated fatty acids (PUFAs). In plants, these enzymes are encoded by a multigene family and play key roles in growth, development, and responses to biotic and abiotic stresses. This study aimed to determine the evolutionary characteristics and members of the LOX gene family in Medicago truncatula (annual medicago) and their function in stress responses. The LOX gene family in M. truncatula was identified, and their general characteristics, phylogenetic relationships, gene structure, conserved domains, cis-regulatory elements in the promoter region, post-transcriptional regulation, and expression were studied. Twenty-five homologous LOX genes were identified and classified into 9-LOX, 13-LOX type I, and 13-LOX type II subgroups based on phylogeny with chickpea, bean, soybean, rice, Arabidopsis, and maize. The LOX genes contained conserved lipoxygenase and PLAT/LH2 domains. Conservation was also observed in gene structure, intron phase, and physicochemical properties of the encoded proteins. The presence of cis-regulatory elements responsive to hormones and stresses (e.g., ERE, MYB, MYC) in LOX promoters suggests their roles in plant development and environmental stress responses. Additionally, various identified miRNAs regulate post-transcriptional expression of LOX genes via cleavage or translational inhibition. This study provides valuable information for understanding LOX gene functions and further exploration of the LOX gene family in M. truncatula.

کلیدواژه‌ها English

Medicago truncatula
Lipoxygenase
Gene family
Promoter
Abiotic stress