SUPERVISOR
Mohammad Saraji,Majid Talebi,Badraldinebrahim Seyed tabatabaei
محمد سراجی (استاد مشاور) مجید طالبی (استاد راهنما) بدرالدین ابراهیم سیدطباطبایی (استاد راهنما)
STUDENT
Azamalsadat Mousavi
اعظم السادات موسوی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Validation of Reference Genes for Quantitative Real-time PCR in Various Tissues of Some Artemisia Species
Artemisia is a large, diverse genus of aromatic plants with various medical and nutritional, as well as landscape usage. Artemisia species are a source of various anti-malarial, cytotoxicity, antibacterial and antifungal effects, and antioxidant properties which are due to sesquiterpene compounds. In recent decades, A. annua has been attracted a great deal of attentions because of its artemisinin which is a sesquiterpene lactone and has anti-malarial effects. The amount of artemisinin production varied in different species. Recently, artemisinin is used against a malaria pathogen, Plasmodium flasiparum , which has a multidrug resistance. Unfortunately, production of artemisinin in plants is very low and its chemical synthesis is very difficult and expensive. In recent years, many efforts have been done to increase the expression of genes and enzymes which are involved in artemisinin biosynthesis. In order to evaluate the effects of changed in expression of artemisinin producing genes, the real time polymerase chain reaction is used. This technique is sensitive enough to measure the low mRNA copy number. The errors of RNA degradation possibility, difference of RNA concentrations in different samples and also technical errors may be accrued during the real time PCR. For control of these errors, selecting an accurate method for normalization is important. Among abundant methods of normalization, using housekeeping genes as internal controls in the analysis of gene expression is in general. The expression levels of these genes should be stable in tested tissues or cells and significant changes should not be occurred under experimental conditions. However, the expression levels of these reference genes in different tissues and organs are different and for each genotype and tissue, one or several suitable internal control genes should be selected carefully. In this study, the stability expression of seven genes includes act , pal , cpr , 18S rRNA , EFl ?, UBQ and RPS9 were studied in different tissues of Artemisia species ( A. annua, A. absinthium, A. sieberi , A. dracunculus and Artemisia sp .). RNA was extracted from leaf, stem and root tissues, and cDNAs were synthesized. All data obtained from real time PCR were analyzed by Finder Norm software to estimated suitable genes. The results showed that among the various tissues of the Artemisia species, RPS9 gene is the most reliable internal control gene. Combination of UBQ and 18S rRNA genes was recognized the best combination for gene normalization among Artemisia species. These results show that housekeeping genes are regulated completely different in various kinds of plant species and they have different expression patterns. Since a reference gene with a stable expression in an organism may not be suitable for normalization of gene expression in other organisms or different experimental conditions, it is essential to varify its validity before application. The analysis of these genes in different tissues also confirmed the stability of RPS9 gene and the combination of RPS9 and 18S rRNA genes can be applied in different tissues of Artemisia genus. The amount of artemisinin measured in several species of Artemisia available in Iran, was performed with a hollow fiber micro extraction method. The results showed that the level of artemisinin in leaves were much higher than stems and also the amount of this valuable material in A. annua is more than other species. Key word : Artemisia, Artemisinin, Reference gene, Normalization, Real time PCR.
جنس آرتمیزیا شمار زیادی از گیاهان معطر را شامل می شود که مصارف گوناگون داروئی و تغذیه ای دارند و حتی در فضای سبز نیز کاربرد دارند. گونه های مختلف آرتمیزیا دامنه وسیعی از اثرات شامل اثر ضد مالاریایی، فعالیت سیتوتوکسیک، ضد باکتریایی، ضد قارچی و خاصیت آنتی اکسیدانی دارند، که بدلیل وجود سزکوئی ترپن در آنهاست. در دهه های اخیر Artemisia annua به خاطر دارا بودن آرتمیزینین که یک لاکتون سز کوئی ترپن است و خاصیت ضد مالاریایی دارد، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. میزان تولید آرتمیزینین در گونه های مختلف متفاوت است اخیراً آرتمیزینین برای استفاده در برابر عامل مولد مالاریای مقاوم به داروهای چندگانه Plasmodium flasiparum استفاده می شود. متاسفانه تولید آرتمیزینین در گیاه بسیار پایین است و سنتز شیمیایی آن نیز بسیار مشکل و پرهزینه است. در سالهای اخیر کوششهای زیادی در زمینه افزایش بیان ژنها و آنزیمهای دخیل در بیوسنتز آرتمیزینین صورت گرفته است. به جهت بررسی میزان تغییرات بیان ژنهای تولید کننده آرتمیزینین در اثر عوامل یاد شده از واکنش زنجیره ای پلیمراز کمی در زمان حقیقی استفاده می گردد. این تکنیک حساسیت کافی برای اندازه گیری تعداد کم نسخه های mRNA را دارد. در واکنش Real time PCR، خطاهای ناشی از تجزیه شدن احتمالی RNA، تفاوت غلظتRNA در نمونه های مختلف، کارایی واکنشRT-PCR و همچنین خطاهای تکنیکی در مراحل انجام آزمایش ممکن است ایجاد شود. در نتیجه به منظور کنترل این خطاها انتخاب روش دقیقی برای نرمال سازی اهمیت دارد. در میان روشهای متعدد نرمال سازی، استفاده از ژنهای خانه دار به عنوان کنترل کننده های داخلی در آنالیز بیان ژن عمومیت دارد. سطوح بیان این ژن ها باید در بافت یا سلول مورد آزمایش نسبتا ثابت باشد و نباید تغییر معنی داری تحت شرایط آزمایش رخ دهد. اما میزان بیان این ژنهای مرجع در میان بافتها و اندامهای مختلف متفاوت است و برای هر نوع ژنوتیپ و بافتی، باید یک یا چند ژن کنترل کننده داخلی مناسب به دقت انتخاب شود. در مطالعه حاضر ثبات بیان هفت ژن UBQ ,EF1? ,18s rRNA ,cpr ,pal ,act و RPS9 در بافتهای مختلف گونه های A. annua ، A. absinthium ، A. sieberi ، A. dracunculus و Artemisia sp بررسی شد. پس ازاستخراج RNA از سه بافت برگ، ساقه و ریشه، ساخت cDNA انجام گرفت. داده های حاصل از واکنش Real time PCR بوسیله نرم افزار Norm Finder به منظور ارزیابی مناسب بودن ژن های مورد نظر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که در میان بافت های گونه های مختلف آرتمیزیا، ژن RPS9 معتبرترین ژن کنترل داخلی است. استفاده از ژن های ترکیبی 18S rRNA و UBQ بهترین ترکیب برای نرمال سازی ژن ها در میان گونه های آرتمیزیا شناخته شد. این نتایج نشان می دهند که ژن های خانه دار به صورت کاملا متفاوتی در بین گونه های مختلف گیاهی تنظیم می شوند و الگوی بیانی متفاوتی دارند. بنابراین یک ژن مرجع با بیان ثابت در یک موجود ممکن است برای نرمال سازی بیان ژن در دیگر موجودات تحت شرایط آزمایش مناسب نباشد و اعتبارسنجی آن قبل از استفاده ضروری به نظر می رسد. تجزیه و تحلیل این ژنها در میان بافتهای مختلف، باز هم پایداری ژن RPS9 را اثبات نمود. همچنین ترکیب ژن های RPS9 و 18S rRNA در بافت های مختلف گیاهان جنس آرتمیزیا می تواند به کار رود. همچنین اندازه گیری میزان آرتمیزینین چند گونه آرتمیزیای موجود در ایران، که به روش ریز استخراج با فیبر تو خالی انجام گرفت نشان داد آرتمیزینین در برگها بیشتر از ساقه وجود دارد و نیز مقدار این ماده ارزشمند در گونه A. annua از گونه های دیگر بیشتر می باشد. واژه های کلیدی : آرتمیزیا، آرتمیزینین، ژن مرجع، نرمال سازی، PCR در زمان حقیقی