تجزيه بيان ژن‌هاي بيوسنتزي تيمول و كارواكرول در بافت‌هاي مختلف آويشن باغي (Thymus vulgaris)

Expression analysis of biosynthetic genes of thymol and carvacrol in different tissues of thyme (Thymus vulgaris)

آویشن باغی (Thymus vulgaris) یكی از مهمترین گیاهان دارویی است كه بیش از 20 نوع تركیب شیمیایی مهم شناخته شده دارد. ژن 1-دی اكسی دی زایلوز 5-فسفات ردوكتوایزومراز (DXR) به‎عنوان نقطه كنترلی مهم در مسیر MEP عمل می­كند، زیرا اولین مرحله اصلی و متمایزكننده مسیر MEP می­باشد. گاماترپینن جزء كلیدی اسانس در آویشن باغی می­باشد، كه حدود 30% از اسانس را تشكیل می­دهد و به‎وسیله گاماترپینن سنتاز تولید می‎شود. سیتوكروم‌های مختلف از P450s شامل CYP71D178 و CYP71D180 است كه با واسطه گاماترپینن در بیوسنتز تیمول و كارواكرول دخیل هستند. این پژوهش، با هدف بررسی الگوی بیان ژن­های دخیل در بیوسنتز تیمول و كارواكرول شامل DXR، گاماترپینن سنتاز، CYP71D178وCYP71D180در بافت‏های گل و برگ آویشن باغی انجام شد. در این مطالعه الگوی بیان این ژن­هادر بافت‏های گل و برگ با استفاده از تكنیك RT-PCR نیمه­كمیبررسی شد. میزان بیان ژن در بافت گل نسبت به برگ برای ژن‏های DXR، گاماترپینن سنتاز، CYP71D178 و CYP71D180 به‎ترتیب 7/1، 7/2، 9/1 و 2 برابر بیشتر بود و شدت بیان ژن­های مختلف نیز با هم متفاوت بود. میزان بیان این ژن‏ها در كرك‏های غده‏ای بالا بود. بنابراین بیان بالا در بافت گل احتمالاً به‎دلیل تراكم بالای كرك­های غده­ای می‏باشد. با توجه به این نتایج میزان اسانس بیشتر در گل نسبت به برگ می­تواند ناشی از بیان بیشتر ژن­های بررسی شده در گل نسبت به برگ باشد.

Thymus vulgaris is one of the most important medicinal plants with more than 20 types of known important chemical compositions. A gene named 1-deoxy-d-xylulose 5-phosphate reductoisomerase (DXR) acts as an important control point, as this is the first committed step in the MEP pathway. γ-terpinene is a key component in essential oil of thyme which constituted up to 30% of the essential oil in the species and is biosynthesized via γ-terpinene as a penultimate precursor. Different cytochrome P450 including CYP71D178 and CYP71D182 are involved in the biosynthesis of thymol and carvacrol in thyme and oregano via the γ-terpinene as an intermediate. The aim of the present work was to study the expression patterns of genes involved in thymol and carvacrol biosynthesis including DXR, γ-terpinene synthase, CYP71D178 and CYP71D180 genes in flowers and leaves of thyme. Gene expression analysis of DXR, γ-terpinene synthase, CYP71D178 and CYP71D180 genes were carried out by semi-quantitative RT-PCR technique. The relative gene expression of flowers compared with leaves for DXR, γ-terpinene synthase, CYP71D178 and CYP71D180 genes were 1.7, 2.7, 1.9 and 2 fold higher, respectively and the gene expression intensity varied for each gene. Expression of aforementioned genes in glandular trichomes were high, hence the higher gene expression in flowers might be related to higher density of glandular trichomes. Based on these results, higher content of essential oils in flowers compared to leaves is most likely further related to the higher expression of related genes in flowers rather than leaves.