امروز دوشنبه 30 اردیبهشت 1398

اثرات نانومحرک دی اکسید تیتانیوم بر الگوی بیان ژن‌های مسیر بیوسنتز سنگوئینارین در مامیران کبیر (Chelidonium majus L.)

The effects of titanium dioxide nano-elicitor on the expression profile of sanguinarin biosynthesis pathway genes in greater celandine (Chelidonium majus L.)

MGJ-18-B-00542

ژنتیک گیاهی

پژوهشی کامل

Fa

 

 

شیره گیاهی و اندام‌های مامیران کبیر (Chelidonium majus L.) غنی از آلکالوئیدهای ایزوکوئینولین می‌باشند که سنگوئینارین از گروه بنزوفنانتریدین‌ها از مهم‌ترین متابولیت‌های آن است که تجمع آن عمدتا در ریشه گزارش شده‌است. بیوسنتز سنگوئینارین نیازمند هفت مرحله واکنش از پیش ماده اس- رتیکولین می‌باشد که توسط آنزیم‌های بربرین بریدج (BBE)، شیلانتیفولین سنتتاز (CFS)، استیلوپین سنتتاز (STS)، تتراهیدروپروتوبربرین متیل ترانسفراز (TNMT)، پروتوپین هیدروکسیلاز (P6H) و دی‌هیدروبنزوفنانتریدین اکسیداز (DBOX) صورت می‌گیرد. مطالعه مسیرهای بیوسنتزی و شناسایی عوامل تاثیرگذار در افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه از گام‌های مهم در مهندسی متابولیت می‌باشد. نانوذرات دسته جدیدی از محرک‌ها هستند که به‌عنوان تحریک کننده تولید متابولیت‌های ثانویه محسوب می‌شوند. بدین منظور اثر نانودی اکسید تیتانیوم در تغییر بیان ژن‌های مسیر بیوسنتزی سنگوئینارین مامیران کبیر در قالب آزمایش فاکتوریل با سه فاکتور غلظت نانو دی‌اکسید تیتانیوم، مرحله محلول‌پاشی و زمان پس از القای محرک مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه واریانس بیان ژن‌های STS، P6H، BBE و MSH تفاوت معنی‌داری در اثر غلظت‌های نانودی‌اکسید تیتانیوم، مدت زمان پس از محلول‌پاشی، دوره محلول‌پاشی، اندام‌های مختلف گیاه و اثرات متقابل آن‌ها در سطوح احتمال پنج و یک درصد نشان داد. میزان تجمع ‌رونوشت‌های STS و P6H در ریشه نسبت به برگ و ساقه دو تا سه برابر و رونوشت‌ ژن‌های BBE و MSH در ریشه چهار برابر ساقه بود. در مجموع هر سه اندام مورد مطالعه، غلظت 500 میلی‌گرم در لیتر نانودی اکسید تیتانیوم به‌ترتیب افزایش 63، 66، 500 و 91 درصدی در بیان ژن‌های STS، P6H، BBE و MSH نسبت به تیمار شاهد نشان دادند. زمان‌های 24 و 48 ساعت نسبت به 72 ساعت پس از محلول‌پاشی باعث حداکثر بیان در هر چهار ژن مورد مطالعه شده و غلظت 500 میلی‌گرم در لیتر نانودی‌اکسید تیتانیوم برای ژن‌های STS، P6H و BBE و 1000 میلی‌گرم در لیتر برای ژن MSH بیش‌ترین افزایش بیان را نشان دادند. نتایج این تحقیق نشان داد که نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم در افزایش تولید سنگوئینارین مامیران کبیر از طریق تنظیم ژن‌های مسیر بیوسنتزی آن مؤثر می‌باشد.

Plant organs and latex of greater celandine are rich in isoquinolin alkaloids that sanguinarine, a member of benzofenanthridine, is one of the most important metabolites, which its accumulation mainly reported in the roots. Sanguinarine biosynthesis requires seven enzymatic steps from the pre-substance s-reticulin using berberine bridge enzyme (BBE), cheilanthifoline synthase (CFS), stylopine synthase (STS), tetrahydroprotoberberine cis- N-methyltransferase (TNMT), protopine 6- hydroxylase (P6H), S-cis-N-methylstylopine 14-hydroxylase (MSH) and dihydro benzophenanthridine oxidase (DBOX). The study of biosynthetic pathways and the identification of factors affecting the production of secondary metabolites are important steps in metabolite engineering. Nanoparticles are a new category of elicitors that act as inducers for the production of secondary metabolites. For this purpose, the effect of titanium dioxide nanoparticles was investigated on the expression changes of the celandine sanguinarine biosynthetic pathway genes in a factorial experiment with three factors included titanium dioxide concentrations, spraying period and post-induction time. Analysis of variance for the expression of STS, P6H, BBE and MSH genes revealed significant differences in titanium dioxide concentrations, post-induction times, spraying period, different organs and their interactions at P≤0.05, 0.01 levels of probability. The accumulation of STS and P6H transcripts in the roots was 2-3 times higher than the leaves and stems, and also the transcripts of the BBE and MSH genes was four times higher in the root than the stem. Totally, the concentration of 500 mg/L titanium dioxide increased the expression of STS, P6H, BBE and MSH genes by 63, 66, 500 and 91%, respectively, relative to control treatment. The 24 and 48 hours post-induction time resulted in maximum expression in all four studied genes in comparison to 72 hours post-induction time, and 500 mg/L titanium dioxide showed the highest expression for STS, P6H and BBE genes, and 1000 mg/L for MSH gene. From the results it can be concluded that titanium dioxide nanoparticles are effective in increasing the production of celandine sanguinarine through the regulation of its biosynthetic pathway genes.

نویسندگان مقاله
ناممحل خدمتپست الکترونیکی

صدیقه فابریکی اورنگ
s fabriki ourang

s.ourang910[AT]gmail.com نویسنده مسئول

صالحه درگاهی
s dargahi

نویسنده مسئول

علیرضا پورابوقداره
a pour aboghadare

نویسنده مسئول

مقالات چاپ شده