Gwo pèt jèn nan plastom nan plant oloparazit Cistanche Tubulosa (Orobanchaceae)

Wanqi Xu, Haimei Chen, Lixia Tian, ​​Mei Jiang, Qiaoqiao Yang, Liqiang Wang, Bashir Ahmad & Liang Huang

Pou site atik sa a: Wanqi Xu, Haimei Chen, Lixia Tian, ​​Mei Jiang, Qiaoqiao Yang, Liqiang Wang,

Wanqi Xuam, Haimei Chenam, Lixia Tiana, Mei Jianga, Qiaoqiao Yanga, Liqiang Wanga, Bashir Ahmadb ak LinFang Huanga

aKey Research Laboratory of Traditional Chinese Medicine Resources Protection from Ministè Edikasyon, Jeni Research Center of Chinese Medicine Resource, National Administration of Chinese Medicine Traditional Chinese, Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Peking Union Medical College, Beijing, Lachin; pi bon pou Biotechnologie ak Mikwobyoloji, University of Peshawar, Peshawar, Pakistan

REZIME

Gwo pèt jèn fotosentetik ak vitès evolisyonè rapid rive nan plastom plant parazit yo. Plant oloparazit laCistanche tubulosanan Orobanchaceae se yon resous medsin enpòtan ki distribiye nan zòn arid yo. Nan etid sa a, plastom konplè a nanC. tubulosate sekans, rasanble, ak analize. Plastom total la nanC. tubulosate 75,375 bp nan longè, ki fòme ak yon pè nan repete Envèse (IRs, 6,593 bp), yon gwo rejyon yon sèl-kopi (LSC, 32,470 bp), ak yon ti rejyon yon sèl-kopi (SSC, 29,719 bp). Li te genyen 24 jèn entak ki kode pwoteyin, nèf pseudogenes, ak 44 jèn ki manke. Anplis de sa, tout jèn yo kode pwoteyin, ki te gen rapò ak fotosentèz ak pwodiksyon enèji, yo te pseudogenised oswa pèdi. Kat jèn rRNA ak 24 jèn tRNA yo te entak pandan se tan senk jèn tRNA te manke. Pye bwa a filogenetik te endike saC. tubulosate gen rapò ak C. phelypaea. Rezilta nou yo ka amelyore konpreyansyon yo genyen sou òganizasyon plastom, klasifikasyon, ak evolisyon plant parazit yo.

Pou plis enfòmasyon tanpri kontakte:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola gen anpil efè, klike isit la pou konnen plis

Orobanchaceae se yon fanmi espesyal ki gen tout plant konpòtman kwasans nivo ki gen ladan plant ki pa parazit, emiparazit ak oloparazit (Xi et al. 2013).Cistanchetubulosa, yon plant oloparazit nan Orobanchaceae yo, absòbe dlo ak nitrisyon òganik ak inòganik nan rasin lame li yo.Cistanche tubulosase tradisyonèlman itilize kòm remèd fèy nourisan. Yon anpil nan konpoze yo te izole nan C. tubulosa, ki gen ladan glikozid feniletanoid, idrat kabòn, lignans, iridoid,echinacoside, verbascoside, asid chlorogenic, acteoside, ak luteolysis (Yong ak Peng-Fei 2009; Fu et al. 2018; Gao et al. 2019). Konpoze izole sa yo te montre efè famasi abondan, tankou neuroprotective, imunomodulateur, anti-senescence, anti-enflamatwa, anti-osteyopowoz, epatoprotection, anti-oksidatif, anti-bakteri, anti-timè ak glikoz-tolerans-amelyore efè. Morikawa et al. 2019). Konpare ak plis pase 3000 plastom òganis ototwofik ki ka jwenn nan baz done Sant Nasyonal pou Enfòmasyon sou Biotechnologie, done ki soti nan plastom plant parazit yo limite. Pou dekri karakteristik pèt jèn yo epi bay nouvo apèsi sou pwosesis evolisyonè an jeneral, nou analize plastom C. tubulosa.

Cistanchedeserticola gen anpil efè sou laiminitèsistèm

Echèl fre fèy nanC. tubulosayo te ranmase nan Prefecture Hotan (Rejyon Otonòm Xinjiang Uygur), Lachin (78○1203600E, 36○1901200N). Espesimèn bon yo te depoze nan èrbyòm Enstiti pou Devlopman Plant Medsin, Akademi Chinwa Syans Medikal, Peking Union Medical College (IMD), ak nimewo asansyon XJ20170502. Apeprè 500 ng ADN yo te itilize pou konstwi yon bibliyotèk ak yon gwosè insert 400 bp ak sekans dapre enstriksyon manifakti a pou platfòm HiSeq 4000. Lekti pwòp pè yo te filtre kont tout plastom plant ki anrejistre nan baz done GenBank la lè l sèvi avèk BLASTn ak yon koupe valè 1e - 5. Yo te rasanble lekti ekstrè yo lè l sèvi avèk SPAdes (v. 3.10.1) (Bankevich et al. 2012). Rejyon fwontyè a te valide lè l sèvi avèk pè primè ki kouvri rejyon fwontyè a ki te swiv pa anplifikasyon PCR nan rejyon yo ak sekans Sanger nan pwodiksyon PCR la. Jèn yo te anote lè l sèvi avèk sèvis wèb CpGAVAS2 (Shi et al. 2019) epi modifye manyèlman lè l sèvi avèk editè genomic Apollo (Lewis et al. 2002). Kat sèk plastom yo te pwodwi lè l sèvi avèk OrganellarGenomeDRAW (Lohse et al. 2013), epi yo te analize kontni GC lè l sèvi avèk CGView Server (Grant and Stothard 2008). An konparezon ak plant la ki pa parazit nan

Acteosidenansistanchsante tubulosabenefis

Orobanchaceae Rehmannia glutinosa (NC_034308), jèn ki te sanble ak jèn ki kode pwoteyin men yo te tronke oswa ki gen youn oswa plis mitasyon frameshift, yo te klase kòm pseudogenes (Cusimano and Wicke 2016; Xi et al. 2013). Asanble genomic ak rezilta anons yo te depoze nan GenBank, ak nimewo asansyon MN614130.

Plastom nanC. tubulosate 75,375 bp nan longè epi li te montre yon estrikti kwadriparti tipik, ki gen ladan yon pè nan IRs (6593 bp) separe pa LSC (32,470 bp) ak SSC (29,719 bp) rejyon an. Kontni GC total la te 34.95 pousan epi rejyon SSC la te gen yon kontni GC ki pi wo (38.00 pousan) pase rejyon IR (33.22 pousan) ak LSC (32.86 pousan). Plastom nanC. tubulosakenbe 27 jèn pwoteyin-kode entak, nèf jèn te vin pseudogenes, ak jèn 44 te manke nèt. Tout jèn ki gen rapò ak kode pwoteyin fotosentetik yo te pseudogenised oswa pèdi, ki sipòte fòm nan oloparazit nan C. tubulosa. Tout kat rRNA yo te lokalize inivèsèl nan rejyon SSC la. Yon total de 24 tRNAs rete, ak jiska senk tRNAs te pèdi pandan tout evolisyon an.

Pou analize pozisyon filojenetik nanC. tubulosanan fanmi Orobanchaceae, yo te konstwi yon pye bwa evolisyonè molekilè ak 36 espès. Douz sekans pwoteyin pataje yo te konkatene ak aliyen lè l sèvi avèk pwogram ClustalW (Thompson et al. 2002). Pye bwa filogenetik la te konstwi lè l sèvi avèk lojisyèl Randomized Accelerated Maximum Likelihood (RAxML) (Stamatakis 2014) ak ML la.

metòd, ak Arabidopsis thaliana ak Nicotiana tabacum kòm outgroup yo. Pye bwa filogenetik la te montre saC. tubulosaak C. phelypaea te gwoupe ansanm (Figi 1).

Cistanchedeserticola gen anpil efè sourenmaladi

Deklarasyon divilgasyon

Pa gen okenn konfli potansyèl de enterè ki te rapòte pa otè a (yo).

Finansman

Travay sa a te sipòte pa Fondasyon Nasyonal Syans Natirèl Lachin nan [81473315, U1812403-1-1], Pwogram Envestigasyon Nasyonal Syans ak Teknoloji Resous Fondamantal nan Lachin [2018FY100701], ak Fon Inovasyon CAMS pou Syans Medikal [{{4} }I2M-3-015], ke yo rekonèt avèk rekonesans.

Deklarasyon disponiblite done yo

Done ki sipòte rezilta etid sa a yo depoze nan GenBank, ak nimewo admisyon MN614130. https://www.ncbi.nlm. nih.gov/nuccore/MN614130.1/.

Referans

Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, Lesin VM, Nikolenko SI, Pham S, Prjibelski AD, et al. 2012. SPAdes: yon nouvo algorithm asanble genomic ak aplikasyon li nan sekans sèl selil. J Comput Biol. 19(5):455–477.

PATI B 2681 ADN MITOKONDRIYAL

Cusimano N, Wicke S. 2016. Masif transfè jèn intraselilè pandan rediksyon genomic plastid nan nongreen Orobanchaceae. Nouvo Phytol. 210(2):680–693.

Fu Z, Fan X, Wang X, Gao X. 2018. Cistanches Herba: yon apèsi sou pwopriyete chimi, farmakoloji, ak farmakokinetik li yo. J Etnopharmacol. 219:233–247.

Gao Y, Guo LN, Ma SC, Liu J, Zheng J, Zan K. 2019. Etid konparatif nan twa espès Cistanche ki baze sou UPLC chromatogram espesifik ak detèminasyon nan eleman prensipal yo. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 44(17):3749–3757.

Grant JR, Stothard P. 2008. Sèvè CGView la: yon zouti genomik konparatif pou genòm sikilè. Asid Nukleik Res. 36 (Sèvè Web): W181–W184.

Lewis SE, Searle SMJ, Harris N, Gibson M, Iyer V, Richter J, Wiel C, Bayraktaroglu L, Birney E, Crosby MA, et al. 2002. Apollo: yon editè annotation sekans. Genomic Biol. 3(12): RESEARCH0082.

Lohse M, Drechsel O, Kahlau S, Bock R. 2013. OrganellarGenomeDRAW-yon seri zouti pou jenere kat fizik nan plastid ak jenom mitokondriyo ak vizyalize seri done ekspresyon. Asid Nukleik Res. 41 (pwoblèm sèvè entènèt): W575–W581.

Morikawa T, Xie H, Pan Y, Ninomiya K, Yuan D, Jia X, Yoshikawa M, Nakamura S, Matsuda H, Muraoka O. 2019. Yon revizyon nan pwodwi natirèl byolojik aktif ki soti nan yon plant dezè Cistanche tubulosa. Chem Pharm Bull. 67(7):675–689.

Shi L, Chen H, Jiang M, Wang L, Wu X, Huang L, Liu C. 2019. CPGAVAS2, yon sekans plastom entegre annotator ak analizeur. Asid Nukleik Res. 47(W1): W65–W73.

Stamatakis A. 2014. RAxML vèsyon 8: yon zouti pou analiz filojenetik ak apre analiz de gwo filojeni. Bioenfòmatik. 30(9): 1312–1313.

Thompson JD, Gibson TJ, Higgins DG. 2002. Aliyman sekans miltip lè l sèvi avèk ClustalW ak ClustalX. Curr Protoc Bioinformatics. Chapit 2: 2.3.1–2.3.22.

Xi L, Ti-Cao Z, Qin Q, Zhumei R, Jiayuan Z, Takahiro Y, Masami H, Crabbe MJC, Jianqiang L, Yang Z. 2013. Ranpli sekans klowoplast genomic holoparasite Cistanche deserticola (Orobanchaceae) revele pèt jèn ak orizontal. transfè jèn soti nan Haloxylon ammodendron lame li a (Chenopodiaceae). PLoS Youn. 8(3):e58747

Yong J, Peng-Fei T. 2009. Analiz de constituants chimik nan Cistanche

espès yo. J Chromatogr A. 1216 (11): 1970–1979.