جداسازی و تعیین توالی دو ژن CCD4a و CCD4b در زعفران وحشی

ترکیبات آپوکاروتنوئیدی عملکردهای ارتباطی متنوعی را در گیاهان موجب می‌شوند. آپوکاروتنوئیدها نتیجه برش آنزیمی کاروتنوئیدها هستند که توسط دی‌اکسیژنازهای کاروتنوئیدی (CCD) کاتالیز می‌شوند. خانواده CCD4 بزرگترین خانواده‌CCD ‌های گیاهی است. در این پژوهش DNA ژنومی از برگ‌های تازه زعفران وحشی Crocus haussknechtii BOISS استخراج و به عنوان الگو جهت تکثیر دو ژن CCD4a و CCD4b در واکنش PCR استفاده شد. محصولات PCR پس از تخلیص توالی‌یابی شدند. سپس توالی ژن‌ها با ژن زعفران زراعی موجود در بانک ژن مقایسه شد و درخت فیلوژنتیکی مربوط به توالی آنها ترسیم گشت. همچنین مقایسه اسیدهای آمینه پروتئین‌ها و ترسیم ساختار فضایی پروتئین این دو ژن انجام پذیرفت. نتایج نشان دادکه تعداد نوکلئوتید در ژن CCD4a برابر با 2402 و در ژن CCD4b 2373 کیلو باز است. دندروگرام مربوط به توالی ژن CCD4a نشان داد که گونه‌ها براساس شباهت در ترتیب اسیدهای نوکلئیک به 5گروه مجزا تقسیم شدند که بیشترین شباهت مربوط به ژنCCD4a زعفران زراعی ایرانی و به میزان 82/ 99 بود. همچنین نمودار دندروگرام برای ژن CCD4b به سه گروه تقسیم‌بندی شد که کمترین فاصله این ژن با ژن‌های گونه‌های زعفران بود. با مشخص شدن نواحی اگزونی، توالی پروتئینی ژن‌های CCD4a و CCD4b تعیین شد که تعداد اسیدهای آمینه آنها به ترتیب برابر با 577 و 567 بود. یافته‌هـای ایـن تحقیـق مـی‌توانـد اطلاعـات بـا ارزشـی در رابطـه بـا رفتـار و واکـنش آنـزیم‌‌های CCD4a و CCD4b در مسـیر سـنتز آپوکاروتنوئیدهای C.haussknechtii فراهم کند و همچنین می‌‌تواند در برنامه‌های انتقال ژن از زعفران وحشی به زعفران زراعی مفید باشد.

Apocarotenoid compounds cause various communication functions in plants. Apocarotenoids are the result of enzymatic cleavage of carotenoids catalyzed by carotenoid dioxygenases (CCD). The CCD4 family is the largest family of plant CCDs. In this research, genomic DNA was extracted from fresh leaves of wild saffron Crocus haussknechtii BOISS and used as a template for amplification of CCD4a and CCD4b genes in PCR reaction. PCR products were sequenced after purification. Then, the gene sequence was compared with the saffron gene available in the gene bank and a phylogenetic tree related to their sequence was drawn. In addition, the amino acids of proteins were compared and the spatial structure of the protein of these two genes was drawn. The results showed that the number of nucleotides in CCD4a gene is equal to 2402 and in CCD4b gene is 2373 kb. The dendrogram related to the sequence of CCD4a gene showed that the species were divided into 5 separate groups based on the similarity in the sequence of nucleic acids, and the highest similarity was related to the CCD4a gene of Iranian agricultural saffron with a rate of 99.82. In addition, the dendrogram diagram for the CCD4b gene was divided into three groups, with the lowest distance between this gene and the genes of saffron species. By defining the exon regions, the protein sequence of CCD4a and CCD4b genes was determined, and their number of amino acids was equal to 577 and 567, respectively. The findings of this research can provide valuable information regarding the behavior and reaction of CCD4a and CCD4b enzymes in the synthesis of C. haussknechtii apocarotenoids and can be used in gene transfer programs from wild saffron to saffron be a useful crop.