اثر پرتودهي گاما بر بيان ژن‌هاي ساختاري دخيل در مسير ساخت آنتوسيانين در گل داوودي

Effect of gamma irradiation on the expression of structural genes involved in anthocyanin biosynthesis pathway in chrysanthemum

گل داوودي (Chrysanthemum morifolium) يكي از مهم‌ترين گياهان زينتي ايران و جهان است كه داراي ارزش تجاري بالايي مي‌باشد. با بررسي دزهاي مختلف پرتو گاما، پرتوتابي با دز بهينه 40 گري توسط چشمه كبالت 60 به گياهچه‌هاي چهار هفته‌اي يك رقم تجاري گل داوودي به نام Rambla به رنگ بنفش، باعث ايجاد سه جهش‌يافته با رنگ‌هاي بنفش پررنگ، بنفش كم‌رنگ و جگري گرديد. به منظور مطالعه اثر تغييرات سطح بيان ژن‌هاي ساختاري دخيل در مسير توليد آنتوسيانين بر رنگ جهش‌يافته‌ها، RNA نمونه‌هاي جهش‌يافته و نمونه‌هاي شاهد از گلبرگ‌هاي نسل M1V3 اين گل‌ها استخراج شد و توسط روش RT-qPCR مورد بررسي قرار گرفت. تغيير معني‌دار سطح نسبي بيان ژن‌هاي F3’H، DFR، ANS و 3GT در جهش‌يافته‌ها نسبت به نمونه شاهد، بيانگر نقش اين ژن‌ها در تغيير رنگ جهش‌يافته‌ها نسبت به نمونه شاهد بود. همبستگي محتواي آنتوسيانين كل با سطح نسبي بيان ژن‌هاي DFR، ANS و 3GT معني‌دار بود. رگرسيون گام به گام براي محتواي آنتوسيانين كل به عنوان متغير وابسته و سطح نسبي بيان ژن‌هاي ساختاري دخيل در مسير توليد آنتوسيانين به عنوان متغيرهاي مستقل نشان داد كه ژن 3GT بيشترين تاثير را بر متغير وابسته داشت. ژن F3’H، كه بيان نسبي آن در جهش‌يافته‌ها نسبت به نمونه شاهد تغيير معني‌دار نشان داد، به عنوان ژن كليدي مناسب جهت دست‌ورزي ژنتيكي به منظور ايجاد تنوع رنگ در گل داوودي معرفي مي‌گردد.

Chrysanthemums (Chrysanthemum morifolium) are an important ornamental plants in Iran and the world with a high commercial value. Among different doses of gamma irradiation, the irradiation at 40 Gy by a Cobalt-60 source to four-week-old seedlings of a purple commercial cultivar of chrysanthemum, i.e. ‘Rambla’ produced three mutants with dark purple, pale purple, and Indian red colors. To explore the effect of variations in the expression levels of the structural genes involved in the anthocyanin biosynthesis pathway on the color of the mutants, the RNA of the mutants and control plants was extracted from the petals of the M1V3 generation and studied by the RT-qPCR method. The significant changes in the relative expression levels of F3'H, DFR, ANS, and 3GT in the mutants versus the control showed the role of these genes in the petal color change. The total anthocyanin content had significant correlation with the relative expression levels of DFR, ANS, and 3GT. Stepwise regression for the total anthocyanin content as the dependent variable and the relative expression level of the structural genes involved in the anthocyanin biosynthesis pathway as independent variables showed that 3GT had the strongest impact on dependent variable. F3'H relative expression caused significant changes in the mutants versus the control and it was introduced as an appropriate key gene for genetic manipulations to create color diversity in chrysanthemums