ارزيابي بيان ژن منتون منتول ردوكتاز تحت تاثير تنش خشكي، شوري و دما در گياه نعناع فلفلي (Mentha piperita)

The effects of drought, salinity, and temperature stresses on the expression of menthone menthol reductase gene in Peppermint (Mentha piperita L.)

نعناع فلفلي (Mentha piperita) يكي از مهمترين گياهان دارويي توليد كننده متابوليت ­هاي ثانويه است. منتول يك جزء مهم از منوترپن ­هاي اسانس نعناع فلفلي است كه كاربرد گسترده­ اي در صنايع داروسازي و مصارف صنعتي دارد. اين منوترپن ارزشمند توسط آنزيم منتون منتول ردوكتاز(MMR) توليد مي­ شود. رشد گياه و همچنين بيان اين ژن تحت تأثير عوامل تنش ­زاي محيطي دستخوش تغيير مي ­شود. در اين تحقيق ريزوم­ هاي گياه نعناع فلفلي پس از ضدعفوني سطحي، در ظروف حاوي محيط كشت MS با مقادير 0، 50 و 100 ميلي‌مولار كلريد سديم و 0، 50، 100 و 150 ميلي‌مولار مانيتول كاشته شدند و بعد در اتاقك هاي رشد با دماهاي 23، 26 و 29 درجه سانتي­گراد قرار گرفتند. سه هفته پس از اعمال تنش ­ها، بيان ژن برگ گياهان كشت شده با روش Real Time PCR اندازه ­گيري شد و اطلاعات حاصل آناليز شد. نتايج بيانگر اين بود كه بيان ژن منتون منتول ردوكتاز در غلظت­ هاي پايين كلريد سديم كاهش يافته ولي در غلظت 100 ميلي­مولار نسبت به گياه شاهد 97 درصد افزايش داشته است. ولي بيان اين ژن در غلظت­هاي بالاي مانيتول و همچنين دماي بالا به حداقل سطح خود رسيده است. با توجه به اهميت نعناع فلفلي در صنايع داروسازي و صنعتي، افزايش توليد منتول با اعمال تيمارهاي مختلف حائز اهميت مي­باشد. با توجه به نتايج حاصل، تركيب ­هاي تيماري با صفر ميلي‌مولار مانيتول،50 ميلي‌مولار كلريد سديم و دماي 23 درجه سانتي‌گراد باعث افزايش 93 درصدي بيان ژن منتون منتول ردوكتاز نسبت به گياه شاهد شد و پيش­بيني مي­شود كه توليد منتول به حداكثر ميزان خود برسد.

Peppermint (Mentha piperita) is one of the most important medicinal plants producing secondary metabolites. Menthol is an important component of peppermint essential oil monoterpenes, which is widely used in pharmaceutical and industrial applications. This monoterpene is produced by the Menthone Menthol Reductase (MMR) enzyme. Plant growth as well as the expression of this gene are affected by environmental stresses. In this study, peppermint rhizomes were first surface-sterilized and cultured in MS medium supplemented with sodium chloride (zero, 50, and 100 mM) and mannitol (zero, 50, 100, and 150 mM). Then they were placed in growth chambers at 23, 26, and 29°C. Three weeks after applying stresses, the expression of this gene in the leaves of the plants was measured using Real-Time PCR, and the obtained data were analyzed. According to the results, the expression of the MMR gene decreased at low concentrations of sodium chloride but increased by 97% at high concentration of 100 mM compared to the control. However, the expression of this gene has reached a minimum level of expression at high concentrations of mannitol as well as at high temperatures. Due to the importance of peppermint in the pharmaceutical industry, increasing the production of menthol through applying different treatments is important. Based on the obtained results, the treatment with mannitol (zero mM) and sodium chloride (50 mM) at 23°C increased the expression of the MMR gene by 93% compared to the control and it seems that the menthol production has reached its maximum level.