بهینه‌سازی روش ذوب با وضوح بالا: مطالعه موردی روی ژن مسئول تبدیل اولئیک اسید به لینولئیک اسید در گلرنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه نانوبیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 دانشیار، گروه زیست شناسی سامانه‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

3 گروه زیست‌شناسی سامانه‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

چکیده

هدف: روش ذوب با وضوح بالا (HRM) یک ابزار مقرون به صرفه، اختصاصی و سریع است که برای تجزیه و تحلیل انواع توالی، غربالگری و ژنوتیپ‌سنجی کاربرد دارد. این روش بر اساس خواص ذوب DNA دو رشته‌ای، تغییرات نوکلئوتیدی کوچک را تشخیص می‌دهد. هدف پژوهش حاضر، بهینه‌سازی آزمون HRM برای ژنوتیپ‌سنجی گلرنگ از نظر محتوای اولئیک اسید است. نقش ژن FAD2-1، اضافه کردن یک پیوند دوگانه در سوبسترای اولئیک اسید و تبدیل آن به لینولئیک اسید است. در رقم‌های با محتوای بالای اولئیک اسید، وجود یک SNP در این ژن گزارش شده که موجب به‌وجود آمدن کدون خاتمه زودرس و از کار افتادن آنزیم حاصل می‌شود. بنابراین تشخیص صحیح و سریع ژنوتیپ‌های دارای SNP مذکور در ژن FAD2-1 می‌تواند راه‌کار مناسبی برای تشخیص ژنوتیپ‌های گلرنگ با محتوای بالای اولئیک اسید باشد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، روش HRM با استفاده از دو رنگ فلورسنت اواگرین و سایبرگرین، سه غلظت مختلف DNA ژنومی الگو و دو جفت آغازگر مختلف به‌نام HRM1 و HRM2 (که قطعه حاصل از تکثیر با استفاده از آن‌ها دربردارنده SNP مذکور بوده و به‌ترتیب شامل 117 و 265 جفت باز می‌باشد) روی هشت ژنوتیپ گلرنگ انجام شد تا شرایط مناسب برای تفکیک منحنی ذوب برای ژنوتیپ‌های دارای SNP و بدون آن مشخص شود.
نتایج: در مقایسه آغازگرهای HRM1 و HRM2، آغازگر HRM1 به‌دلیل تولید قطعه کوچک 117 جفت بازی، تفکیک را بهتر از آغازگر HRM2 که قطعه بزرگتر 265 جفت بازی تولید می‌کرد، انجام داد و در مقایسه رنگ اواگرین و سایبرگرین، اواگرین توانست در یک واکنش PCR، ژنوتیپ‌های بیشتری را به‌درستی تفکیک کند. همچنین، غلظت DNA در محدوده مورد بررسی تأثیر چندانی در تفکیک منحنی‌های ذوب نداشت.
نتیجه‌گیری: این مقاله یافته‌های پیشین را تایید و گسترش می‌دهد که تفکیک منحنی‌های ذوب برای قطعات تکثیر‌شده کوچک‌تر بهتر صورت می‌گیرد و رنگ اواگرین جایگزین مناسبی برای رنگ سایبرگرین بوده و با استفاده از رنگ اواگرین می‌توان به کارآیی بهتری دست یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of high-resolution melting method: a case study on the gene responsible for converting oleic acid to linoleic acid in safflower

نویسندگان [English]

  • Mahdi Pil-Aghaee 1
  • Zahra-Sadat Shobbar 2
  • Seyed Saeed Pourdad 3
1 PhD Student, Department of Nanobiotechnology, Faculty of Biological Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran.
3 Professor, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Objective
High-resolution melting (HRM) analysis is an affordable, specific, and rapid tool for analyzing various sequences, screening,  and genotyping. This method detects small nucleotide changes based on the melting properties of double-stranded DNA. This study aimed to optimize the HRM assay for safflower genotyping concerning oleic acid content. The FAD2-1 gene introduces a double bond into the oleic acid substrate, converting it into linoleic acid. In high-oleic acid varieties, a single nucleotide polymorphism (SNP) in this gene has been reported to introduce a premature stop codon, leading to enzyme inactivation. Therefore, accurately detecting genotypes carrying this SNP in the FAD2-1 gene could be a reliable method for identifying safflower genotypes with high oleic acid content.
Materials and Methods
HRM analysis was performed using two fluorescent dyes (EvaGreen and SYBR Green), three different concentrations of template genomic DNA, and two pairs of primers (HRM1 and HRM2, producing amplicons of 117 bp and 265 bp, respectively) on eight safflower genotypes. The aim was to determine the optimal conditions for distinguishing genotypes based on the presence or absence of the target SNP in the melting curves.
Results
Between the two primer sets, HRM1, which amplified a smaller 117 bp fragment, provided better differentiation among genotypes than HRM2, which amplified a larger 265 bp fragment. In comparing fluorescent dyes, EvaGreen enabled more apparent discrimination of genotypes in a single reaction than SYBR Green. Furthermore, genomic DNA concentration did not significantly affect the melting curve distinction within the tested range.
Conclusion
This study confirms and extends previous findings, demonstrating that smaller amplicons yield better melting curve distinction. EvaGreen fluorescent dye is also a suitable alternative to SYBR Green, providing improved genotyping efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • EvaGreen
  • Genotyping
  • Melting curve
  • Real-Time PCR
  • Single nucleotide polymorphism