بررسي بيان ژن هاي 1- دئوكسي- دي- گزيلولوز 5- فسفات ردوكتاز ايزومراز (DXR)، سابينن سينتاز (Tctps1) و آلفاترپينئول سينتاز (Tctps5) در ارتباط با بيوسنتز تيمول و كارواكرول در گياه آويشن باغي (Thymus vulgaris) تحت تنش كم آبي

Expression of Genes 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate Reductoisomerase (DXR), Sabinen Synthase (Tctps1) and α- terpineol Synthase (Tctps5) and its Relation to Thymol and Carvacrol Biosynthesis in Thymus vulgaris under Water Deficit Stress

مقدمه: تيمول و كارواكرول دو متابوليت ثانويه ارزشمند گياه دارويي آويشن باغي (Thymus vulgaris) است كه توليد آن در گياه به شدت تحت تاثير فاكتورهاي ژنتيكي و محيطي است. هدف: بررسي تاثير تنش كم آبي بر بيان 3 ژن مهم مسير بيوسنتز تيمول و كارواكرول، صفات فيتوشيميايي و فيزيولوژيك گياه آويشن باغي بود. روش بررسي: اين آزمايش در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي در 4 تيمار و 3 تكرار در گلخانه تحقيقاتي پژوهشكده گياهان دارويي جهاد دانشگاهي انجام شد. تيمارها شامل شرايط 100 درصد (شاهد)، 70 درصد (تنش ملايم)، 40 درصد (تنش متوسط) و 20 درصد ظرفيت زراعي (تنش شديد) بود. بررسي بيان ژن ها با روش qRTPCR بررسي شد و آناليز اسانس توسط روش HPLC انجام شد. همچنين صفات فيزيولوژيك محتواي كلروفيل، محتواي نسبي آب برگ، درصد نشت الكتروليت و محتواي كاروتنوئيد مورد سنجش قرار گرفت. نتايج: نتايج نشان داد تنش كم آبي اثر معني داري (P≤ 0.05) بر بيان ژن هاي مورد مطالعه داشت. بيش ترين ميزان بيان ژن هاي DXR)) و (Tctps5) در تيمار 70 درصد ظرفيت زراعي و بيشترين ميزان بيان ژن (Tctps1) در تيمار 40 درصد ظرفيت زراعي مشاهده شد. همچنين بيشترين ميزان تيمول و كارواكرول در تيمار 70 درصد ظرفيت زراعي مشاهده شد. از سوي ديگر بيشترين ميزان كلروفيل در تيمار شاهد و بيشترين ميزان كاروتنوئيد در تيمار 70 درصد ظرفيت زراعي به دست آمد. همچنين در صفات محتوي نسبي آب و نشت الكتروليت تفاوت معني داري ميان تيمارهاي اعمال شده مشاهده نشد. نتيجه گيري: سطح رطوبت 70 درصد ظرفيت زراعي از طريق افزايش بيان ژن هاي ابتدا و انتهاي مسير بيوسنتزي MEP باعث افزايش توليد متابوليت هاي ثانويه تيمول و كارواكرول شده است.

Background: Thymol and Carvacrol are the two important secondary metabolites from Thymus vulgaris that productions of them are controlled by genetic and environmental factors. Objective: Evaluation of Water stress effects on expression of three important genes of thymol and carvacrol biosynthetic pathway and also physiological and phytochemical properties of Thymus vulgaris. Methods: The present study was conducted in a randomized complete block design with 4 treatments and 3 replications in Institute of Medicinal Plants، ACECR، Karaj. For this purpose، the treatments were selected as control (FC)، 70% of FC، 40% of FC، and 20% of FC. Gene expression was studied using real-time PCR method، and HPLC was applied to essence analysis. Also physiological characteristic including chlorophyll content، relative water content، electrolyte leakage percentage and carotenoids content were analyzed. Results: The results revealed that water stress significantly influenced the gene expression (P≤ 0.05). The highest gene expression of DXR and Tctps5 was observed in 70% of FC، while the highest one of TvTPS1 was recorded in 40% of FC. Moreover، the maximum thymol and carvacrol was found in 70% of FC. In other hand the highest chlorophyll content and corotenoids content were obtained in 100% and 70% of FC respectively. Also there were not significant differences between treatments for relative water content and electrolyte leakage percentage. Conclusion: The 70% of FC through influencing of genes in the firs and last of MEP pathway increased thymol and carvacrol production.