پديد آورندگان :
فابريكي اورنگ، صديقه دانشگاه بين المللي امام خميني قزوين - گروه ژنتيك و به نژادي گياهي , درگاهي، صالحه دانشگاه بين المللي امام خميني قزوين - گروه ژنتيك و به نژادي گياهي , پورابوقداره، عليرضا دانشگاه تهران - پرديس كشاورزي و منابع طبيعي كرج - گروه زراعت و اصلاح نباتات
كليدواژه :
افزايش بيان ژن , سنگوئينارين , محرك , نانوذرات
چكيده فارسي :
شيره گياهي و اندام هاي ماميران كبير (Chelidonium majus L.) غني از آلكالوئيدهاي ايزوكوئينولين مي باشند كه سنگوئينارين از گروه بنزوفنانتريدين ها از مهم ترين متابوليت هاي آن است كه تجمع آن عمدتا در ريشه گزارش شده است. بيوسنتز سنگوئينارين نيازمند هفت مرحله واكنش از پيش ماده اس- رتيكولين مي باشد كه توسط آنزيم هاي بربرين بريدج (BBE)، شيلانتيفولين سنتتاز (CFS)، استيلوپين سنتتاز (STS)، تتراهيدروپروتوبربرين متيل ترانسفراز (TNMT)، پروتوپين هيدروكسيلاز (P6H) و دي هيدروبنزوفنانتريدين اكسيداز (DBOX) صورت مي گيرد. مطالعه مسيرهاي بيوسنتزي و شناسايي عوامل تاثيرگذار در افزايش توليد متابوليت هاي ثانويه از گام هاي مهم در مهندسي متابوليت مي باشد. نانوذرات دسته جديدي از محرك ها هستند كه به عنوان تحريك كننده توليد متابوليت هاي ثانويه محسوب مي شوند. بدين منظور اثر نانودي اكسيد تيتانيوم در تغيير بيان ژن هاي مسير بيوسنتزي سنگوئينارين ماميران كبير در قالب آزمايش فاكتوريل با سه فاكتور غلظت نانو دي اكسيد تيتانيوم، مرحله محلول پاشي و زمان پس از القاي محرك مورد بررسي قرار گرفت. تجزيه واريانس بيان ژن هاي STS، P6H، BBE و MSH تفاوت معني داري در اثر غلظت هاي نانودي اكسيد تيتانيوم، مدت زمان پس از محلول پاشي، دوره محلول پاشي، اندام هاي مختلف گياه و اثرات متقابل آن ها در سطوح احتمال پنج و يك درصد نشان داد. ميزان تجمع رونوشت هاي STS و P6H در ريشه نسبت به برگ و ساقه دو تا سه برابر و رونوشت ژن هاي BBE و MSH در ريشه چهار برابر ساقه بود. در مجموع هر سه اندام مورد مطالعه، غلظت 500 ميلي گرم در ليتر نانودي اكسيد تيتانيوم به ترتيب افزايش 63، 66، 500 و 91 درصدي در بيان ژن هاي STS، P6H، BBE و MSH نسبت به تيمار شاهد نشان دادند. زمان هاي 24 و 48 ساعت نسبت به 72 ساعت پس از محلول پاشي باعث حداكثر بيان در هر چهار ژن مورد مطالعه شده و غلظت 500 ميلي گرم در ليتر نانودي اكسيد تيتانيوم براي ژن هاي STS، P6H و BBE و 1000 ميلي گرم در ليتر براي ژن MSH بيش ترين افزايش بيان را نشان دادند. نتايج اين تحقيق نشان داد كه نانوذره دي اكسيد تيتانيوم در افزايش توليد سنگوئينارين ماميران كبير از طريق تنظيم ژن هاي مسير بيوسنتزي آن موثر مي باشد.
چكيده لاتين :
Plant organs and latex of greater celandine are rich in isoquinolin alkaloids that sanguinarine, a member of benzofenanthridine, is one of the most important metabolites, which its accumulation mainly reported in the roots. Sanguinarine biosynthesis requires seven enzymatic steps from the pre-substance s-reticulin using berberine bridge enzyme (BBE), cheilanthifoline synthase (CFS), stylopine synthase (STS), tetrahydroprotoberberine cis- N-methyltransferase (TNMT), protopine 6- hydroxylase (P6H), S-cis-N-methylstylopine 14-hydroxylase (MSH) and dihydro benzophenanthridine oxidase (DBOX). The study of biosynthetic pathways and the identification of factors affecting the production of secondary metabolites are important steps in metabolite engineering. Nanoparticles are a new category of elicitors that act as inducers for the production of secondary metabolites. For this purpose, the effect of titanium dioxide nanoparticles was investigated on the expression changes of the celandine sanguinarine biosynthetic pathway genes in a factorial experiment with three factors included titanium dioxide concentrations, spraying period and post-induction time. Analysis of variance for the expression of STS, P6H, BBE and MSH genes revealed significant differences in titanium dioxide concentrations, post-induction times, spraying period, different organs and their interactions at P≤0.05, 0.01 levels of probability. The accumulation of STS and P6H transcripts in the roots was 2-3 times higher than the leaves and stems, and also the transcripts of the BBE and MSH genes was four times higher in the root than the stem. Totally, the concentration of 500 mg/L titanium dioxide increased the expression of STS, P6H, BBE and MSH genes by 63, 66, 500 and 91%, respectively, relative to control treatment. The 24 and 48 hours post-induction time resulted in maximum expression in all four studied genes in comparison to 72 hours post-induction time, and 500 mg/L titanium dioxide showed the highest expression for STS, P6H and BBE genes, and 1000 mg/L for MSH gene. From the results it can be concluded that titanium dioxide nanoparticles are effective in increasing the production of celandine sanguinarine through the regulation of its biosynthetic pathway genes.
