بررسي برخي تغييرات بيوشيميايي مسير فنيل پروپانوئيدي اندام‌هاي گياه نيشكر (Saccharum officinarum) طي مراحل نموي

A study of some biochemistry changes of phenylpropanoid pathway in sugarcane (Saccharum officinarum) organs during developmental stages

فنیل پروپانوئیدها به عنوان متابولیت‌های ثانویه گیاهان طی مراحل نموی و در پاسخ به شرایط تنش‌زا سنتز می‌شوند. تركیبات فنیل پروپانوئیدی گیاهان در ساختار رنگیزه‌ها، آنتی‌اكسیدان‌ها و تركیبات محافظت كننده یافت می‌شوند و در رشد، مورفوژنز و پاسخ به تنش‌ها نقش تنظیمی دارند. در پژوهش حاضر، نمونه‌برداری از پهنك برگ، غلاف برگ، ساقه و ریشه گیاه نیشكر Saccharum officinarum واریته CP69-1062 در چهار مرحله نموی: جوانه‌زنی، پنجه‌زنی، رشد طولی و بلوغ انجام گردید و نمونه‌ها از لحاظ فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL)، تركیبات فنلی، فلاونوئیدی و فلاونول جهت تعیین تغییرات بیوشیمیایی مسیر فنیل پروپانوئیدی طی مراحل نمو بررسی شد. بررسی روند تغییرات فعالیت آنزیم در اندام‌‌های مختلف طی مراحل نمو، بیانگر فعالیت بالای آنزیم PAL در برگ در تمام مراحل نمو و در غلاف برگ طی مرحله پنجه‌زنی است. فعالیت آنزیم در ساقه، طی مرحله رشد طولی و در ریشه طی مرحله جوانه‌زنی افزایش یافت. در روند تغییر‌ات میزان فنل كل، بیشترین میزان فنل كل در برگ طی مراحل جوانه‌زنی و بلوغ، در غلاف برگ طی مرحله جوانه‌زنی، در ساقه طی مرحله رشد طولی و در ریشه طی مرحله بلوغ بود. بیشترین میزان فلاونوئید و فلاونول در هر چهار مرحله نموی به طور معنی‌داری در برگ‌ها مشاهده شد. علت تفاوت میزان این تركیب‌‌ها در سطح اندام‌های مختلف را می‌توان به‌دلیل وجود هتروژنیتی در بافت‌های مختلف و ویژگی‌های شیمیایی و بیوشیمیایی این تركیب‌‌ها نسبت داد. PAL به‌عنوان یك آنزیم مسیر فنیل پروپانوئیدی، نقش اساسی در نمو نیشكر به‌ویژه بافت‌های چوبی شده دارد.

Phenylpropanoid compounds as secondary metabolites are synthesized by plants during development and in response to stress. Phenylpropanoids contribute to the compounds of plant pigmentation, antioxidants and protective agents and also play a regulatory role in growth and morphogenesis. In this research, samples of blade and sheath of leaf, , stem, and root of Saccharum officinarum (cultivar CP69-1062) during the germination, tillering, grand growth, and maturation stages were prepared. In order to studying biochemical changes of phenylpropanoid compounds during development of sugarcane, PAL activity enzyme, phenolic, flavonoids and flavonols component in samples were analyzed. The study of changes of enzyme activity in different tissues during developmental stages showed high enzyme activity of PAL in leaves during all of developmental stages and in sheath during grand growth stage. Enzyme activity was increased in stem during grand growth stage and in root during germination stage. Results indicated that changes of concentration of total phenol and the maximum amount of total phenol were detected in leaf during germination and maturation stages, in sheath during germination stage, in stem during grand growth stage and in root during maturation stage (p<0.05). The maximum amount of flavonoids and flavonols were observed significantly in leaves during all of developmental stages. This variation may originate by the existing heterogeneity in different parts of plants and also chemical and biochemical features of this compound. In conclusion, PAL, as a rate-limiting enzyme of the phenylpropanoid pathway, displays critical role in the development of sugarcane, particularly in lignified tissues.