Велики губитак гена у пластому холопаразитске биљке Цистанцхе Тубулоса (Оробанцхацеае)

Ванки Ксу, Хаимеи Цхен, Ликиа Тиан, Меи Јианг, Киаокиао Ианг, Ликианг Ванг, Басхир Ахмад и Лианг Хуанг

Да цитирају овај чланак: Ванки Ксу, Хаимеи Цхен, Ликиа Тиан, Меи Јианг, Киаокиао Ианг, Ликианг Ванг,

Ванки Ксуам, Хаимеи Цхенам, Ликиа Тиана, Меи Јианга, Киаокиао Ианга, Ликианг Ванга, Басхир Ахмадб и ЛинФанг Хуанга

Кључна истраживачка лабораторија за заштиту ресурса традиционалне кинеске медицине од Министарства просвете, Инжењерски истраживачки центар ресурса кинеске медицине, Национална управа за традиционалну кинеску медицину, Институт за развој лековитог биља, Кинеска академија медицинских наука, Пекинг Унион Медицал Цоллеге, Пекинг, Кина; боље за биотехнологију и микробиологију, Универзитет у Пешавару, Пешавар, Пакистан

АПСТРАКТАН

Велики губитак фотосинтетских гена и брза еволуциона стопа јављају се у пластомесима паразитских биљака. Холопаразитска биљкаЦистанцхе тубулосаОробанцхацеае је важан медицински ресурс који је распрострањен у сушним подручјима. У овој студији, комплетан пластом одЦ. тубулосаје секвенциониран, састављен и анализиран. Укупан пластом одЦ. тубулосабила је дуга 75.375 бп, која се састојала од пара обрнутих понављања (ИРс, 6.593 бп), великог региона са једном копијом (ЛСЦ, 32.470 бп) и малог региона са једном копијом (ССЦ, 29.719 бп). Садржао је 24 нетакнута гена за кодирање протеина, девет псеудогена и 44 гена која недостају. Поред тога, сви гени за кодирање протеина, који су били повезани са фотосинтезом и производњом енергије, били су псеудогенизовани или изгубљени. Четири рРНА гена и 24 тРНА гена су нетакнута, док је недостајало пет гена тРНА. На то је указивало филогенетско стаблоЦ. тубулосабио у блиском сродству са Ц. пхелипаеа. Наши резултати могу побољшати разумевање организације пластома, класификације и еволуције паразитских биљака.

За више информација контактирајте:Joanna.jia@wecistanche.com

Цистанцхе десертицола има много ефеката, кликните овде да бисте сазнали више

Оробанцхацеае је посебна породица која обухвата све биљке које се понашају на нивоу раста које се састоје од непаразитских, хемипаразитских и холопаразитских биљака (Кси ет ал. 2013).Цистанцхетубулоса, холопаразитска биљка Оробанцхацеае, упија воду и органску и неорганску исхрану из корена својих домаћина.Цистанцхе тубулосатрадиционално се користи као хранљиво биље. Из Ц. тубулоса је изоловано много једињења, укључујући фенилетаноидне гликозиде, угљене хидрате, лигнане, иридоиде,ехинакозид, вербаскозид, хлорогена киселина, актеозид и лутеолиза (Ионг и Пенг-Феи 2009; Фу ет ал. 2018; Гао ет ал. 2019). Ова изолована једињења су показала обилне фармаколошке ефекте, као што су неуропротективни, имуномодулаторни, анти-сенесценцијски, антиинфламаторни, анти-остеопорозни, хепатопротективни, антиоксидативни, антибактеријски, антитуморски и ефекти побољшања толеранције на глукозу ( Морикава ет ал. 2019). У поређењу са више од 3000 пластома аутотрофних организама који се могу добити из базе података Националног центра за биотехнолошку информацију, подаци са пластома паразитских биљака су ограничени. Да бисмо приказали карактеристике губитка гена и пружили нови увид у укупни еволуциони процес, анализирали смо пластоме Ц. тубулоса.

Цистанцхедесертицола има много ефеката наимунисистема

Свежи листови љускеЦ. тубулосаприкупљени су из префектуре Хотан (Аутономни регион Синђијанг Ујгур), Кина (78○1203600Е, 36○1901200Н). Узорци ваучера су депоновани у хербаријум Института за развој лековитог биља, Кинеске академије медицинских наука, Пекиншки универзитетски медицински колеџ (ИМД), са приступним бројевима КСЈ20170502. Приближно 500 нг ДНК је коришћено за конструисање библиотеке са величином уметања од 400 бп и секвенционирано према упутствима произвођача за ХиСек 4000 платформу. Чиста очитавања упарених крајева филтрирана су према свим пластомесима биљака забележених у бази података ГенБанк коришћењем БЛАСТн-а са граничном вредношћу од 1е — 5. Извучена очитавања су састављена коришћењем СПАдес-а (в. 3.10.1) (Банкевицх ет ал. 2012). Гранични регион је валидиран коришћењем парова прајмера који обухватају гранични регион након чега је уследила ПЦР амплификација региона и Сангер секвенцирање ПЦР производње. Гени су обележени коришћењем веб сервиса ЦпГАВАС2 (Схи ет ал. 2019) и уређивани ручно помоћу уређивача генома Аполло (Левис ет ал. 2002). Мапа круга пластома је генерисана коришћењем ОрганелларГеномеДРАВ (Лохсе ет ал. 2013), а ГЦ садржај је анализиран коришћењем ЦГВиев сервера (Грант и Стотхард 2008). У поређењу са непаразитском биљком

Ацтеосидеинцистанцхетубулоза здрављебенифитс

Оробанцхацеае Рехманниа глутиноса (НЦ_034308), гени који су били слични познатим генима који кодирају протеине, али су скраћени или садрже једну или више мутација са померањем оквира, класификовани су као псеудогени (Цусимано и Вицке 2016; Кси ет ал. 2013). Склоп генома и резултати напомена депоновани су у ГенБанк, са приступним бројевима МН614130.

Пластоме офЦ. тубулосабио је дуг 75,375 бп и показао је типичну четвороделну структуру, укључујући пар ИР (6593 бп) раздвојених ЛСЦ (32,470 бп) и ССЦ (29,719 бп) региона. Укупан ГЦ садржај био је 34,95 процената и регион ССЦ је имао већи ГЦ садржај (38.00 процената) од ИР (33,22 процената) и ЛСЦ (32.86 процената) региона. Пластоме офЦ. тубулосазадржао је 27 интактних гена за кодирање протеина, девет гена је постало псеудоген, а 44 гена су потпуно недостајала. Сви гени који се односе на кодирање фотосинтетских протеина су псеудогенизовани или изгубљени, што подржава холопаразитски начин живота Ц. тубулоса. Све четири рРНА су универзално локализоване у ССЦ региону. Укупно је остало 24 тРНК, а до пет тРНК је изгубљено током еволуције.

За анализу филогенетског положајаЦ. тубулосау оквиру породице Оробанцхацеае, конструисано је молекуларно еволуционо дрво користећи 36 врста. Дванаест заједничких протеинских секвенци је спојено и поравнато коришћењем ЦлусталВ програма (Тхомпсон ет ал. 2002). Филогенетско стабло је конструисано коришћењем софтвера Рандомизед Аццелератед Макимум Ликелихоод (РАкМЛ) (Стаматакис 2014) и МЛ

метод, са Арабидопсис тхалиана и Ницотиана табацум као излазним групама. Филогенетско стабло је то показалоЦ. тубулосаи Ц. пхелипаеа су груписани заједно (Слика 1).

Цистанцхедесертицола има много ефеката набубрегаболест

Обелодањивање изјава

Аутор(и) није пријавио потенцијални сукоб интереса.

Финансирање

Овај рад су подржали Кинеска Национална фондација за природне науке [81473315, У1812403-1-1], Кинески национални програм за истраживање основних ресурса науке и технологије [2018ФИ100701] и ЦАМС Иновациони фонд за медицинске науке [{{4} }И2М-3-015], на чему се захваљујемо.

Изјава о доступности података

Подаци који подржавају налазе ове студије депоновани су у ГенБанк, са приступним бројевима МН614130. хттпс://ввв.нцби.нлм. них.гов/нуццоре/МН614130.1/.

Референце

Банкевицх А, Нурк С, Антипов Д, Гуревицх АА, Дворкин М, Куликов АС, Лесин ВМ, Николенко СИ, Пхам С, Прјибелски АД, ет ал. 2012. СПАдес: нови алгоритам за склапање генома и његове примене на једноћелијско секвенцирање. Ј Цомпут Биол. 19(5):455–477.

МИТОХОНДРИЈАЛНА ДНК ДЕО Б 2681

Цусимано Н, Вицке С. 2016. Масивни интрацелуларни пренос гена током редукције генома пластида у незеленим Оробанцхацеае. Нев Пхитол. 210(2):680–693.

Фу З, Фан Кс, Ванг Кс, Гао Кс. 2018. Цистанцхес Херба: преглед његове хемије, фармакологије и фармакокинетике. Ј Етхнопхармацол. 219:233–247.

Гао И, Гуо ЛН, Ма СЦ, Лиу Ј, Зхенг Ј, Зан К. 2019. Компаративне студије три врсте Цистанцхе на основу УПЛЦ специфичног хроматограма и одређивања главних компоненти. Зхонггуо Зхонг Иао За Зхи. 44(17):3749–3757.

Грант ЈР, Стотхард П. 2008. ЦГВиев сервер: компаративни геномички алат за кружне геноме. Нуклеинске киселине Рес. 36 (Веб сервер): В181–В184.

Левис СЕ, Сеарле СМЈ, Харрис Н, Гибсон М, Ииер В, Рицхтер Ј, Виел Ц, Баирактароглу Л, Бирнеи Е, Цросби МА, ет ал. 2002. Аполо: уређивач белешки низа. Геноме Биол. 3(12): ИСТРАЖИВАЊЕ0082.

Лохсе М, Дрецхсел О, Кахлау С, Боцк Р. 2013. ОрганелларГеномеДРАВ – пакет алата за генерисање физичких мапа генома пластида и митохондрија и визуелизацију скупова података експресије. Нуклеинске киселине Рес. 41 (проблем са веб сервером): В575–В581.

Морикава Т, Ксие Х, Пан И, Ниномииа К, Иуан Д, Јиа Кс, Иосхикава М, Накамура С, Матсуда Х, Мураока О. 2019. Преглед биолошки активних природних производа из пустињске биљке Цистанцхе тубулоса. Цхем Пхарм Булл. 67(7):675–689.

Схи Л, Цхен Х, Јианг М, Ванг Л, Ву Кс, Хуанг Л, Лиу Ц. 2019. ЦПГАВАС2, интегрисани анотатор и анализатор секвенце пластома. Нуклеинске киселине Рес. 47(В1): В65–В73.

Стаматакис А. 2014. РАкМЛ верзија 8: алат за филогенетичку анализу и пост-анализу великих филогенија. Биоинформатика. 30(9): 1312–1313.

Тхомпсон ЈД, Гибсон ТЈ, Хиггинс ДГ. 2002. Вишеструко поравнање секвенци коришћењем ЦлусталВ и ЦлусталКс. Цурр Протоц Биоинформатицс. Поглавље 2: 2.3.1–2.3.22.

Кси Л, Ти-Цао З, Кин К, Зхумеи Р, Јиаиуан З, Такахиро И, Масами Х, Цраббе МЈЦ, Јианкианг Л, Ианг З. 2013. Комплетна секвенца генома хлоропласта холопаразита Цистанцхе десертицола (Оробанцхацеае) открива губитак гена и хоризонтално пренос гена са свог домаћина Халокилон аммодендрона (Цхеноподиацеае). ПЛоС Оне. 8(3):е58747

Ионг Ј, Пенг-Феи Т. 2009. Анализа хемијских састојака у Цистанцхеу

врсте. Ј Цхроматогр А. 1216(11):1970–1979.