رديابي ژن‌هاي دخيل در مسير بيوسنتزي آنتوسيانين بر اساس الگوهاي باندي هضم آنزيمي در ارقام سيب‌زميني (.Solanum tuberosum L) رنگي و سفيد

Detection of anthocyanin biosynthesis key genes and their restriction fragment patterns in colourful and white cultivars of Solanum tuberosum L.

با توجه به فوايد مصرف مواد گياهي حاوي آنتوسيانين بالا و تاثير آن بر سلامتي افراد، توليد و مصرف سيب‌زميني‌هاي با غده رنگي غني از آنتوسيانين، در سال‌هاي اخير اهميت زيادي پيدا كرده است. به‌دليل اينكه درك روابط آلل‌هاي غالب و مغلوب ژن‌هاي R، P و D براي تعيين عملكرد غده‌هاي سرشار از آنتوسيانين ضروري است، در مطالعه حاضر، آرايش ژن‌هاي آنتوسيانين 17 ژنوتيپ سيب‌زميني داراي رنگ پوست متفاوت، با استفاده از روش تكثير نواحي ژني R، P و D در اين ارقام با جفت آغازگرهاي اختصاصي و برش آنزيمي محصولات PCR بررسي شد. نتايج نشان داد كه آلل عملكردي P در ارقام بنفش غالب است و ارقام سفيد و قرمز آلل غيرعملكردي p را دارند. با وجود اينكه ارقام سفيد داراي آلل مغلوب r تشخيص داده شدند، ارقام قرمز و بنفش واجد هر دو آلل غالب R و مغلوب r بودند كه نشان داد ارقام رنگي تتراپلوييد استفاده شده هتروزايگوت بوده، ولي ژنوتيپ آن‌ها مشخص نيست. در پژوهش حاضر، بر اساس الگوي هضم آنزيمي، هيچكدام از سيب‌زميني‌هاي سفيد مورد آزمايش داراي آلل غالب D نبودند، ولي ارقام رنگي حالت هتروزايگوت با تركيب نامشخصي از دو آلل Dd را داشتند. مكان ژني D در سيب‌زميني براي تنظيم ژن‌هاي كليدي R و P در توليد آنتوسيانين و تظاهر آن در بافت غده ضروري است و به همين دليل، با وجود حضور دو ژن كليدي R و P به‌صورت غالب در ارقام سفيد، در غياب آلل غالب ژن D غده‌هاي رنگي توليد نمي‌شود. به رغم آنكه، روش تعيين الگوي هضم آنزيمي مكان‌هاي ژني ارقام سيب‌زميني، براي تفكيك نتاج ارقام رنگي از ارقام سفيد سيب‌زميني حاوي آلل‌هاي مغلوب p وr مناسب تشخيص داده شد، در پژوهش حاضر به دليل تاثير مستقيم لوكوس D در بيان ژن‌هاي P و R، تعيين غالبيت آلل D در اين ارقام ضروري مي‌باشد.

The health aspects of vegetables containing high anthocyanin has increased the consumption of colored potatoes rich in anthocyanin in recent years. Anthocyanin’s in blue and purple potatoes are derived from delphinidin, while in the red ones they are resulted from pelargonidin. Three genes, D, P and R interact for production of delphinidin and pelargonidin within the anthocyanin biosynthesis pathway that eventually results in colored potato flesh. Studying genetic and allelic relations among these three major genes provides a better understanding of anthocyanin biosynthesis pathway in potato. In this research, 17 potato genotypes of varying tuber color were used to detect the three key genes of D, P and R using specific primers and to compare their restriction fragment patterns. Results showed that purple genotypes contained the dominant allele for the P locus and the white and the red genotypes had the recessive allele. The white colored potatoes contained only the r allele in a homozygous state while the red and purple colored potatoes had both R and r alleles in a heterozygous condition masking the phenotypical presence of r. Restriction fragment patterns of the PCR products clearly revealed that none of the white potato genotypes possessed the D allele but the colored genotypes contained both D and d alleles in a heterozygous condition with an unknown allelic arrangements. D is an important regulatory gene for both P and R genes and the dominant allele D is required for their expression and anthocyanin production in the potato tuber. In other words, having dominant alleles of P and R in a potato plant does not necessarily give colored potato if the dominant allele D is not present. Albeit, restriction fragment pattern procedure discriminated the colored genotypes from the white tuber ones in P and R genes but primarily determination of D locus dominant status as a key regulatory factor in anthocyanin biosynthesis pathway is more important.