شماره مدرك
21235
شماره راهنما
18185
پديد آورنده
قطبي، فاطمه سادات
عنوان
توالييابي، تحليل مقايسهاي و مطالعه فيلوژنتيكي ژنوم كلروپلاست گونههاي Stachys persica و Stachys germanica
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
بيوتكنولوژي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
دوازده، 61ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
Stachys , فيلوژنتيك , پلاستوميكس مقايسهاي , فشار انتخابي , ريزماهوارههاي كلروپلاست
تاريخ ورود اطلاعات
1405/06/17
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
بيوتكنولوژي كشاورزي
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/06/22
كد ايرانداك
23247247
چكيده فارسي
جنس Stachys، كه يكي از گروههاي بزرگ و از نظر طبقهبندي پيچيده در خانواده نعناعيان محسوب ميشود، شامل گونههاي متعددي است كه در طب سنتي بسيار ارزشمند تلقي ميشوند. با اين حال، روابط تكاملي آنها اغلب به دليل پيچيدگيهاي مورفولوژيكي مبهم است. اين مطالعه براي پرداختن به اين چالشهاي سيستماتيك با هدف توليد منابع ژنومي ضروري براي دو گونه مهم و ارزشمند دارويي S. persica و S. germanica، استفاده از آنها براي شناسايي نشانگرهاي DNA و تعيين روابط فيلوژنتيكي انجام شد. بدين منظور، DNA كل از بافت برگ تازه استخراج شده و ژنومهاي كامل كلروپلاست با استفاده از پلتفرم Illumina HiSeq توالييابي شدند. پس از ارزيابي كيفيت، ژنومها به روش de novo با استفاده از GetOrganelle مونتاژ و با تركيبي از CPGAVAS2 و GeSeq حاشيهنويسي شدند. ژنومهاي حاصل، با هفت گونه ديگر از اين جنس مقايسه شدند. در اين تحليل، ساختار ژنومي، فراواني ريزماهواره¬ها (SSR)، الگوهاي استفاده از كدون (با استفاده از مقادير RSCU)، تنوع نوكلئوتيدي (Pi) با روش پنجره لغزان و نشانههاي انتخاب مثبت (با استفاده از مدلهاي EasyCodeML) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مطالعه ژنومهاي كاملاً پايدار و چهاربخشي را نشان دادند كه تغييرات بينگونهاي ناشي از جابهجايي در نواحي IR و تمركز ريزماهواره¬ها در نواحي غير كدكننده است. تجزيه و تحليل تنوع نوكلئوتيدي، نواحي بسيار متغير مانند فاصله بين ژني trnL-trnF و ژنهاي matK و ycf1 را به عنوان نشانگرهاي DNA كانديد اميدواركننده براي تمايز گونهاي شناسايي كرد. علاوه بر اين، تجزيه و تحليل فشار انتخاب، كدونهاي خاصي را در ژن petB به عنوان تحت انتخاب مثبت شناسايي كرد. در نهايت، يك درخت فيلوژنتيكي با استفاده از روش حداكثر درستنمايي در IQ-TREE با استفاده از توالي تمام ژنهاي كدكننده پروتئين بازسازي شد و پشتيباني از گرهها از طريق بوت استرپ ارزيابي گرديد. اين چارچوب فيلوژنوميك، وضوح بالاتري نشان داد و وجود گونه¬هاي مختلف جنس Stachys را به عنوان يك كلاد خواهري تأييد نمود. نتايج حاصل گونه S. germanica را به عنوان خواهر S. byzantina قرار داد و S. persica به عنوان نزديكترين خويشاوند آنها شناسايي شد. ارزيابي فيلوژنتيكي باركدهاي شناسايي شده (matK، ycf1، rpl16 )، قدرت تفكيكپذيري برتر دادههاي كل ژنوم را تأييد كرد.
چكيده انگليسي
The genus Stachys, a large and taxonomically intricate group within the Lamiaceae family, includes numerous species valued in traditional medicine, yet their evolutionary relationships are often obscured by morphological complexity. To address these systematic challenges, this study aimed to generate essential genomic resources for two medicinally important species, S. persica and S. germanica, and to employ them for resolving phylogenetic relationships, identifying informative DNA barcodes, and uncovering genomic signatures of evolution. We therefore extracted high-quality total DNA from fresh leaf tissue and sequenced the complete chloroplast (cp) genomes on an Illumina HiSeq platform. Following quality filtering, the genomes were de novo assembled using GetOrganelle and annotated with a combination of CPGAVAS2 and GeSeq. These new genomes were then subjected to a detailed comparative analysis against seven other congeneric species, investigating genome structure, codon usage via Relative Synonymous Codon Usage (RSCU) values, simple sequence repeat (SSR) distribution, nucleotide diversity (Pi) calculated via sliding window analysis in CPStools, and signatures of positive selection using site-specific models in EasyCodeML Our findings revealed highly conserved, quadripartite genomes, with interspecific variation arising from shifts at inverted repeat boundaries and a concentration of SSRs in non-coding regions. Critically, sliding window analysis identified hypervariable regions, such as the trnL-trnF intergenic spacer and the matK and ycf1 genes, as promising candidate DNA barcodes for species discrimination. Additionally, selection pressure analysis identified specific codons within the petB gene as under positive selection. Finally, a maximum likelihood phylogenetic tree was reconstructed in IQ-TREE using the concatenated sequence of all protein-coding genes, with node support assessed via ultrafast bootstrapping. This phylogenomic framework provided robust resolution, confirming Stachys monophyly and precisely placing S. germanica as sister to S. byzantina, with S. persica as their closest relative. Importantly, comparative phylogenetic tests of individual barcode loci (matK, ycf1, rpl16) confirmed the superior resolving power of the whole-genome data. In conclusion, this study provides foundational chloroplast genomes for S. persica and S. germanica, delivering a resolved phylogeny, candidate molecular markers for identification, and insights into the genomic evolution of this valuable genus.
استاد راهنما
ابوذر سورني
استاد داور
مجيد طالبي , محمد مهدي مجيدي