Gandhimathi A 1, Margaret Sunitha S 1, Pritha Ghosh 1, Harini K 1, Hariprasanna Meenakshi Iyer S 1, Adwait Joshi G 1, Snehal Karpe D 1, Mahita J 1, Manoharan Malini 1, Oommen Mathew K 2, Eshita Mutt 1, Mahantesha Naika 1, Nithin Ravooru 1, Sathyanarayanan Nitish 1, Shaik Naseer Pasha 1, Upadhyayula Raghavender S 1, Rajas Rao M 1, Mohamed Shafi K 1, Prashant Shingate N 1, Anshul Sukhwal 2, Atul Upadhyay K 1, Rithvik Vinekar и Ramanathan Sowdhamini 1 *

геном

1 Национален център за биологични науки (TIFR), GKVK Campus, Бангалор, Карнатака, Индия

2 SASTRA University, Tirumalaisamudram, hanjavur, Tamil Nadu, India

* Автор-кореспондент: Ramanathan Sowdhamini
Национален център за биологични науки (TIFR), GKVK Campus, Бангалор-560 065, Карнатака, Индия
Електронна поща: [имейл защитен]

Дата на получаване: 01 януари 2016 г .; Приета дата: 22 януари 2016 г .; Дата на публикуване: 25 януари 2016 г.

Цитат: Gandhimathi A, Sunitha SM, Ghosh P, et al. Проект за геном на Cissus quadrangularis за изясняване на лекарствените ценности. Herb Med. 2016 г., 2: 1. doi: 10.21767/2472-0151.10007

Резюме

Cissus quadrangularis е a лечебно растение принадлежащи към семейство Vitaceae и често се срещат в тропическите райони на Индия, Цейлон, Източна Африка, Малайзия и Тайланд. Той е посочен като Veldt Grape и е традиционно лекарство за здраве на ставите и костите и показва обещание за насърчаване на темповете на растеж на костите. Цялото растение се използва за орална рехидратация, докато лист, стъбло, и екстракти от корени от това растение са важни при управлението на различни заболявания. Доказано е, че това многогодишно растение е много ефективно при различни човешки заболявания като остеопороза, астма, кашлица, хемороиди и гонорея. Тук докладваме първата чернова на геномната последователност на Cissus quadrangularis от сорт I вариант - TUH № 189, който ще осигури генетичната основа за изучаване на важните активни компоненти на растението. Събрахме чернови геном от 313 Mb, който покрива 64,27% от най-близкия геном на Vitis vinifera и 36 325 протеина бяха идентифицирани чрез анотиране на генома.

Ключови думи

Вторични метаболити; Анотация на генома; Повторете елементи; Монтаж

ВЪВЕДЕНИЕ

Технологиите за секвениране от следващо поколение (NGS) позволиха бързото и ефективно развитие на геномни ресурси за немоделни или осиротели растителни видове [1-3]. Изследването на местни растителни геноми за дешифриране на геномната характеристика и генетичната основа на неговите активни съединения с доказана лекарствена ефективност е сравнително нова област на изследване. Растителните вторични метаболити от голям репертоар от растения са замесени в широк спектър от човешки заболявания, включително рак, диабет, бактериални, паразитни и гъбични инфекции. Пътищата, участващи в производството на метаболитите, трябва да бъдат дешифрирани на молекулярно ниво, като се използва информация за генома. Анализът на целия геном на важни растителни видове, роден в Индия, е първата голяма стъпка в постигането на пълно молекулярно разбиране за тяхната лекарствена стойност. Геномната информация е много ограничена в областта на лечебните растения и ни предоставя златна възможност да изследваме генетичния състав и да започнем с цялостен анализ на целия геном.

Cissus quadrangularis, принадлежащ към семейство Vitaceae, често се среща в тропическите райони на Индия, Цейлон, Източна Африка, Малайзия и Тайланд [4]. Това е едногодишна или многогодишна билка, цели листа, оцветени в зеленикав оттенък и изисква топъл тропически климат и се размножава чрез стъблени резници. Обикновено се нарича „костери“, „Asthisamdhani“ на санскрит и „Hadjod“ на хинди. Той е бил използван от обикновените хора в Индия за насърчаване на процеса на заздравяване на фрактурите [5]. Всички части на растенията се използват с лечебна цел под формата на екстракти и прахове [6]. Традиционно, Cissus quadrangularis се използва от много години за насърчаване на заздравяването на костите и тъканите, като аналгетик, за лечение на инфекции, като анаболен и за насърчаване на загуба на тегло и управление на теглото [7]. В допълнение към лечебното свойство на костите, Cissus quadrangularis има антиостеопоротичен [8], антиоксидантен [9], антимикробен [10], аналгетичен и противовъзпалителен [11], инсулиноустойчив [12], противоязвен и стомашно-защитни свойства [13] (маса 1).

S Без характеристики Стойност
1 Размер на генома (bp) 312 971 854
2 Общ брой скелета 336 794
3 Общ брой contigs 753 355
4 GC съдържание (%) 35,90%
5 N50 (bp) 5,714
6 Кодиращ регион на протеини 36 325

Маса 1: Характеристики на сглобяването и анотирането на генома на Cissus quadrangularis.

Фитохимичният анализ на Cissus quadrangularis разкрива наличието на няколко медикаментозно важни растителни вторични метаболити, включително α - и β-амирин, β-ситостерол, кверцетин, кемпферол, производни на стилбена, квадрагуларини A, B, C, ресвератрол и големи количества калций и витамин - С [14-16]. Цялата литература обсъжда информацията за определени растителни тъкани и специфични вторични метаболити за тяхната замесена роля в лечението на болести. До този момент няма ясна информация за наличието на вторични метаболити на генетично ниво и на ниво метаболитни пътища за Cissus quadrangularis. Тук докладваме черновата на генома на Cissus quadrangularis и тези данни ще улеснят по-изчерпателния анализ за дешифриране на гени и пътища, участващи в производството на медицински важни вторични метаболити.

Методи

Геномната ДНК на Cissus quadrangularis беше извлечена от листните проби, използвайки комплект за екстракция на геномна ДНК Qiagen Plant. Крайната ДНК проба се елуира с вода без нуклеаза и качеството на пробите се тества с помощта на Nanodrop (GE NanoVue). Концентрацията на извлечените проби беше

50 ng/μL, измерено от флуорометъра Qubit. Черновата на генома беше секвенирана, като се използва сдвоена крайна (PE) библиотека с размер на вмъкване 350 bp от платформата Illumina HiSeq 1000. Получихме 336 794 четения от PE библиотеката и FASTX-Toolkit (https://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/) беше използван за проверка на качеството на четенията. Нискокачествените показания бяха изрязани и качественият резултат под Q20 беше отхвърлен. Отчитанията с добро качество бяха допълнително използвани за сглобяване на ново геном, използвайки SOAP denovo2 [17]. За сглобяването на генома бяха приложени различни К-мери от 23 до 59, с размер на стъпка от две. Сглобеният чернови геном беше допълнително използван за функционално анотиране с помощта на програмата MAKER [18] с инструмент за предсказване на ген AUGUSTUS [19], който беше обучен на Arabidopsis thaliana.

Резултати

Получихме най-доброто сглобяване от 312 Mb при K-mer от 31. Скелето N50 е 5.7 Kb, 6206 скелета с дължина над 100 bp и с най-дългата дължина на скелето от 111 Kb. Повтарящите се елементи в сглобения геном бяха идентифицирани с помощта на Repeat Scout (версия 1.0.5) [20] и Repeat-Masker (https: // www. Repeatmasker.org/) (версия 4.0.3). 18,20% от сглобения геном е маскиран поради съществуването на повтарящи се елементи.

По тръбопровода MAKER първоначално бяха предвидени общо 62 719 гена. След отстраняване на излишъка при 100% идентичност на последователността, използвайки CD-HIT, 36 325 протеина бяха разпознати като краен протеом. Програмата CEGMA [21] беше приложена за идентифициране на основния набор от основни еукариотни гени. Около 53% (132 от 248) от тези основни гени са идентифицирани от нашия геном. Проектният геном на Cissus quadrangularis се депозира в NCBI (номер за присъединяване на био проба SAMN03223842). В ход са по-нататъшни работи по характеризиране на свързаните с метаболитните пътища гени за изясняване на техния функционален контекст и ортологичната връзка на предсказаните протеини.