اثر رزمارينيك اسيد بر گلايسين بتائين، كربوهيدرات و تغيير الگوي پروتئين در كالوس سيب‌زميني (Solanum tuberosum L.) در تنش شوري در شرايط كشت در شيشه

The effect of Rosmarinic acid on glycine betaine, carbohydrate and protein pattern changes of potato (Solanum tuberosum L.) callus under in vitro condition

تنش شوري يكي از تنش‌هاي مخرب زيستي اثرگذار بر ميزان اسموليت‌هاي سازگار و الگوي پروتئيني است. در پژوهش حاضر اثر رزمارينيك اسيد كه نوعي آنتي‌اكسيدان است بر ميزان وزن تر، گلايسين بتائين، كربوهيدرات، عناصر سديم و پتاسيم، پروتئين كل و الگوي پروتئيني كالوس‌ها بررسي شد. بدين‌منظور، كالوس‌هاي سيب‌زميني رقم وايت دزيره در تيمار رزمارينيك اسيد (صفر تا 60 ميلي‌گرم بر ليتر) و سديم كلريد (صفر تا 120 ميلي‌مولار) قرار گرفت. نتايج نشان دادند كالوس‌ها در تيمار رزمارينيك اسيد و نمك، وزن تر وكربوهيدرات بيشتري نسبت به كالوس‌هاي قرارگرفته در تيمار نمك تنها داشتند. ميزان گلايسين بتائين در حضور رزمارينيك اسيد (20 ميلي‌گرم بر ليتر) در تنش شوري متوسط (90 ميلي‌مولار) به‌طور معني‌داري نسبت به نمونه‌هاي رشديافته در 90 ميلي‌مولار نمك افزايش پيدا كرد؛ هرچند در شوري 90 و 120 ميلي‌مولار به ميزان معني‌داري ميزان عنصر سديم افزايش و پتاسيم كاهش يافت، در حضور رزمارينيك اسيد، ميزان عنصر پتاسيم افزايش و عنصر سديم كاهش يافت. ميزان پروتئين نيز در حضور رزمارينيك اسيد به‌طور معناداري افزايش پيدا كرد. بررسي الگوي پروتئيني اثر مثبت رزمارينيك اسيد را بر ايجاد دو پروتئين جديد در محدودة 50 كيلودالتون نشان داد و تغيير بيان پروتئين‌ها را در محدودة 16، 17 و 25 كيلودالتون تأييد كرد. به‌طوركلي، رزمارينيك اسيد با افزايش تجمع پروتئين و كربوهيدرات محلول، كاهش ميزان سديم در سلول و تغيير الگوي پروتئيني، آثار فيزيولوژيك و بيوشيميايي خود را بر سلول‌هاي كالوس سيب‌زميني در تنش شوري نشان داد.

Salt stress is one of the most destructive abiotic stress which affects compatible osmolytes and protein pattern. In the current study, the effect of rosmarinic acid as a polyphenolic quencher on compatible solutes such as glycine betaine, total carbohydrates and protein, Na+ and K+ and fresh weight were determined to evaluate osmotic adjustment as a stress tolerance mechanism in Solanum tuberosum L. c.v. White Desire in vitro condition. In the other experiments, SDS-PAGE was performed to verify feasible hypothesis of ameliorative effects of RA on biosynthesis of proteins. In vitro-grown cells of potato were incubated on Murashige and Skoog (MS) medium containing 0, 20, 40, and 60 mg/L RA and 0, 90, and 120 mM NaCl. Data showed increase in fresh weight in 120 mM-stress calli pretreated with rosmarinic acid compare to 120 mM stressed calli. Carbohyadrate content increased notably by using RA in exposure to NaCl. The results showed a significant increase in glycine betaine in 90 mM NaCl +20 mg/L RA treated calli compared with 90 mM NaCl-stressed calli. There was a notable increase in contents of Na+ and decline in K+ content in in vitro calli cells grown under 90 and 120 mM salt levels. Interestingly, K+ contents in RA-treated calli cells were remarkably higher than Na+ contents. However, no pronounced changes in K+/ Na+ ratio were observed. Data showed that in vitro RA-treated calli responded rapidly to external RA supplement showing higher proteins contents compared to controls. SDS-PAGE data indicated a positive impact of RA on protein pattern. In vitro calli cells treated with 20 and 60 mg/l RA showed the induction of 2 new protein bands with approximately 50 KD while, 3 protein bands with approximately 16, 17 and 25 KD were down-regulated by RA. Consequently, data presented in the current study indicated a positive link between salt tolerance and improved metabolites biosynthesis in potato White Desire following RA treatment.