نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 عضو هیات علمی دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام

3 استادیار گروه علوم و زیست فناوری گیاهی دانشکده علوم و فناوری زیستی شهید بهشتی، تهران، ایران

4 استادیار پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی، تهران، ایران

چکیده

بعنوان یک موتانت طبیعی، برخی از ارقام برنج دارای رنگ دانه قهوهای و/یا رنگ ساقه و برگ بنفش میباشند. رنگ قهوهای برونبر به دلیل تجمع رنگیزه پروآنتوسیانیدین و رنگ بنفش ساقه و برگ بواسطهی تجمع آنتوسیانین ایجاد میشود. این رنگیزهها که متعلق به دسته فلاونوئیدها بوده از طریق مسیر فنیل پروپانوئید ساخته میشوند و ژنهای ساختاری و تنظیمی زیادی در بیوسنتز آنها نقش دارند. در این پژوهش، جایگاههای کروموزومی دخیل در ایجاد رنگ قهوهای پریکارپ دانه و رنگ بنفش ساقه و برگ گیاه برنج با روش نقشهیابی ارتباطی با استفاده از 44000 نشانگر SNP در 282 رقم شناسایی شد. براساس اطلاعات پایگاه داده ژنهای آنوتیت شده برنج وهمچنین نتایج نقشهیابی ارتباطی، 30 جایگاه کروموزومی شامل ژنهای کدکنندهی آنزیمهای چالکون سنتتاز، چالکون ایزومراز، لوکوآنتوسیانیدین ردوکتاز، bHLH، MYB، WDR ، و B-box بعنوان ژنهای احتمالی دخیل در ایجاد رنگ قهوهای برونبر دانه برنج شناسایی شدند. با استفاده از همین روش، 39 جایگاه کروموزومی شامل: ژنهای کدکنندهی آنزیمهای bHLH ، MYB ، WDR، B-box، F3H، چالکون ایزومراز و گلیکوزیل ترانسفراز برای تجمع رنگیزه ارغوانی در ساقه و 23 جایگاه کروموزومی شامل: ژنهای کدکنندهی آنزیمهای bHLH، Myb، WD40، B-box و گلیکوزیل ترانسفراز برای تجمع رنگیزه ارغوانی در برگهای برنج معرفی شدند.همچنین با توجه به اینکه ژنهای ساختاری و تنظیمی بسیاری در مسیر بیوسنتز این رنگیزهها نقش دارند، به نظر میرسد که در هر کدام از ارقام موجود یک یا تعدادی از این ژنهای معرفی شده میتوانند ژن کلیدی در تجمع این رنگیزهها در آن رقم باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification of novel genes involved in anthocyanin and proanthocyanidin pigments accumulation in rice tissues using genome-wide association study (GWAS)

نویسندگان [English]

  • Reza Haghi 1
  • Arash fazeli 2
  • Asadallah Ahmadikhah 3
  • Vahid Shariati 4

1 Agronomy and Plant Breeding Department, agricultural faculty, Ilam University

2 Scientific member at faculty of agriculture, Ilam university

3 Assistant Professor, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshty University, Tehran, Iran

4 4- Assistant Professor, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran

چکیده [English]

As natural mutants, some rice varieties have brown pericarp and/or purple stem and leaves. The brown and purple colors caused by the accumulation of proanthocyanidin and anthocyanin pigments, respectively, belong to flavonoids. The anthocyanin and proanthocyanidin pigments are biosynthesized by the phenylpropanoid pathway and are modulated by several structural and regulatory gene families. In this study chromosome loci involved in the accumulation of anthocyanidin pigments in purple stems and leaves and the accumulation of proanthocyanidin pigments in brown pericarp were identified using 44K SNP array in 282 rice varieties based on association mapping method. Based on genes annotation database of rice and significant SNP signals obtained from association mapping analysis, 30 chromosome positions including Chalcone isomerase, Chalcone synthase, Leucoanthocyanidin reductase, bHLH, MYB, WDR, and B-Box coding genes were identified as candidate influencer genes in proanthocyanidin pigmentation in the rice grain pericarp. According the mentioned method, 39 genes were introduced as likely involved genes in purple stem appearance including, bHLH, MYB, WDR, B-Box, F3H, ChI, Glucosyltransferase and also 23 genes were detected for leaf pigmentation, including bHLH, Myb, WD40, B-Box and Glucosyltransferase coding genes. Considering to this fact that progenitor and domesticating process for all the rice cultivars are not the same, and many structural and regulatory genes are introduced for controlling anthocyanin pigment accumulation, it seems that in different cultivars, one or some of these introduced genes can be influencer gene for the accumulation of this pigment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anthocyanin
  • association mapping
  • Proanthocyanidin
  • Rice
  • SNP