سال 18، شماره 72 و S12 - ( Supplement 12 1398 )
سال 18 شماره 72 و S12 صفحات 165-153 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Maleki S, Taheri H. Transcriptional Response of Structural and Regulatory Genes Involved in Isoprene Biosynthesis and its Relation to Essential Oil Biosynthesis in Response to Salicylic Acid and Abscisic Acid in Mentha piperita L.. J. Med. Plants 2019; 18 (72) :153-165
URL: http://jmp.ir/article-1-2144-fa.html
URL: http://jmp.ir/article-1-2144-fa.html
مالکی سکینه، طاهری هنگامه. پاسخ رونویسی ژن‌های ساختاری و تنظیمی مؤثر در بیوسنتز ایزوپرن‌ها و ارتباط آن با بیوسنتز اسانس به الیسیتورهای سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید در گیاه نعنا فلفلی. فصلنامه گياهان دارویی. 1398; 18 (72) :153-165
سکینه مالکی1 
، هنگامه طاهری* 2
، هنگامه طاهری* 2
1- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران
2- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران ، taheri@asnrukh.ac.ir
2- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران ، taheri@asnrukh.ac.ir
چکیده: (3075 مشاهده)
مقدمه: پیش‌سازهای مونوترپنی جهت بیوسنتز منتول از مسیر پلاستیدی متیل اِریتریتول فسفات (MEP) تأمین می‌شوند.
هدف: به منظور درک بهتر متابولسیم ترپن‌ها در گیاه نعنا فلفلی، اثر سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید در تغییر الگوی بیان ژن‌های مؤثر در بیوسنتز و ترشح مونوترپن‌ها مورد بررسی قرار گرفت.
روش بررسی: فراوانی رونوشت ژن‌های مسیر MEP، برخی فاکتورهای رونویسی منتسب به خانواده‌های C2H2، WRKY، MYB وAP2 و همچنین دو نوع پروتئین انتقال‌دهنده لیپید (LTP1, LTP2) در پاسخ به الیسیتورهای سالیسیلیک و آبسیزیک اسید توسط تکنیک PCR در زمان واقعی (qRT-PCR) در زمان‌های 12، 24، 48، 72 و 120 ساعت بعد از اعمال تیمار در مقایسه با شاهد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ارزیابی کمّی و کیفی اسانس توسط دستگاه GC/MS انجام شد.
نتایج: بازده اسانس و محتوای منتول تحت اثر هر دوی الیسیتورها افزایش یافت. همچنین بیان ژن‌های MCT و CMK در پاسخ به تیمار سالیسیلیک اسید تقویت شد و تیمار آبسیزیک اسید نیز توانست به طور مؤثری سطح mRNA ژن‌های MCT و HDRرا تقویت نماید اما بیان سایر ژن‌های مسیر MEP به طور مثبتی تحت تأثیر این دو تیمار قرار نگرفت. از سوی دیگر بیان LTP1 و برخی عناصر تنظیمی القاء تریکوم نظیر C2H2 و MYB نیز در پاسخ به هر دو تیمار افزایش یافت. این یافته‌ها نشان می‌دهد علاوه بر سهم پیش‌سازهای ایزوپرنی، افزایش کمی و کیفی اسانس در پاسخ به هر دو تیمار بوسیله مکانیسم‌های دیگری کنترل شده است.
نتیجه‌گیری: این مطالعه فرصت جدیدی را در آینده جهت بررسی مکانیسم تنظیم رونویسی ترپنوئیدها در راستای بهبود خواص دارویی نعنا فلفلی فراهم می‌آورد.
هدف: به منظور درک بهتر متابولسیم ترپن‌ها در گیاه نعنا فلفلی، اثر سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید در تغییر الگوی بیان ژن‌های مؤثر در بیوسنتز و ترشح مونوترپن‌ها مورد بررسی قرار گرفت.
روش بررسی: فراوانی رونوشت ژن‌های مسیر MEP، برخی فاکتورهای رونویسی منتسب به خانواده‌های C2H2، WRKY، MYB وAP2 و همچنین دو نوع پروتئین انتقال‌دهنده لیپید (LTP1, LTP2) در پاسخ به الیسیتورهای سالیسیلیک و آبسیزیک اسید توسط تکنیک PCR در زمان واقعی (qRT-PCR) در زمان‌های 12، 24، 48، 72 و 120 ساعت بعد از اعمال تیمار در مقایسه با شاهد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ارزیابی کمّی و کیفی اسانس توسط دستگاه GC/MS انجام شد.
نتایج: بازده اسانس و محتوای منتول تحت اثر هر دوی الیسیتورها افزایش یافت. همچنین بیان ژن‌های MCT و CMK در پاسخ به تیمار سالیسیلیک اسید تقویت شد و تیمار آبسیزیک اسید نیز توانست به طور مؤثری سطح mRNA ژن‌های MCT و HDRرا تقویت نماید اما بیان سایر ژن‌های مسیر MEP به طور مثبتی تحت تأثیر این دو تیمار قرار نگرفت. از سوی دیگر بیان LTP1 و برخی عناصر تنظیمی القاء تریکوم نظیر C2H2 و MYB نیز در پاسخ به هر دو تیمار افزایش یافت. این یافته‌ها نشان می‌دهد علاوه بر سهم پیش‌سازهای ایزوپرنی، افزایش کمی و کیفی اسانس در پاسخ به هر دو تیمار بوسیله مکانیسم‌های دیگری کنترل شده است.
نتیجه‌گیری: این مطالعه فرصت جدیدی را در آینده جهت بررسی مکانیسم تنظیم رونویسی ترپنوئیدها در راستای بهبود خواص دارویی نعنا فلفلی فراهم می‌آورد.
واژه‌های کلیدی: Mentha piperita L.، پروتئین انتقال‌دهنده لیپید، فاکتورهای رونویسی، متیل اِریتریتول فسفات، منتول
نوع مطالعه: پژوهشی |
موضوع مقاله:
بيوتكنولوژی
دریافت: 1397/3/5 | پذیرش: 1397/9/20 | انتشار: 1398/12/17
دریافت: 1397/3/5 | پذیرش: 1397/9/20 | انتشار: 1398/12/17
فهرست منابع
1. Lawrence BM. Monoterpene interrelationships in the Mentha genus: a biosynthetic discussion. In: Mookherjee BD, Mussinan CJ (eds) Essential oils. Allured, Wheaton, IL, 1981, pp: 1-81.
2. Lange BM, Wildung MR, Stauber EJ, Sanchez C, Pouchnik D and Croteau R. Probing essential oil biosynthesis and secretion by functional evaluation of expressed sequence tags from mint glandular trichomes. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000; 97: 2934-2939. [DOI:10.1073/pnas.97.6.2934]
3. McCaskill D and Croteau R. Monoterpene and sesquiterpene biosynthesis in glandular trichomes of peppermint (Mentha piperita) rely exclusively on plastid-derived isopentenyl diphosphate. Planta. 1995; 197: 49-56. [DOI:10.1007/BF00239938]
4. Turner GW, Gershenzon J and Croteau RB. Distribution of Peltate Glandular Trichomes on Developing Leaves of Peppermint. Plant Physiol. 2000; 124 (2): 655-64. [DOI:10.1104/pp.124.2.655]
5. Kader, JC. Lipid-transfer proteins: A puzzling family of plant proteins. Trends Plant Sci. 1997; 2: 66-70. [DOI:10.1016/S1360-1385(97)82565-4]
6. Jin J, Panicker D, Wang Q, Kim M.J, Liu J, Yin J.L, Wong L, Jang I.C, Chua N.H. and Sarojam R. Next generation sequencing unravels the biosynthetic ability of Spearmint (Mentha spicata) peltate glandular trichomes through comparative transcriptomics. BMC Plant Biol. 2013; 14: 292. [DOI:10.1186/s12870-014-0292-5]
7. Patra B, Schluttenhofer C, Wu Y, Pattanaik S and Yuan L. Transcriptional regulation of secondary metabolite biosynthesis in plants. Biochim Biophys Acta. 2013; 1829 (11): 1236-1247. [DOI:10.1016/j.bbagrm.2013.09.006]
8. Nazar R, Umar S and Khan NA. Exogenous salicylic acid improves photosynthesis and growth through increase in ascorbate-glutathione metabolism and S assimilation in mustard under salt stress. Plant Signal. Behav. 2015; 10: e1003751. [DOI:10.1080/15592324.2014.1003751]
9. Canet JV, Dobon A, Roig A and Tornero P. Structure-function analysis of npr1 alleles in Arabidopsis reveals a role for its paralogs in the perception of salicylic acid. Plant Cell Environ. 2010; 33: 1911-1922. [DOI:10.1111/j.1365-3040.2010.02194.x]
10. Cutler SR, Rodriguez PL, Finkelstein RR and Abrams S.R. Abscisic acid: emergence of a core signaling network. Annu. Rev. Plant Biol. 2010; 61: 651-679. [DOI:10.1146/annurev-arplant-042809-112122]
11. Akagi T, Katayama-Ikegami A, Kobayashi S, Sato A, Kono A and Yonemori K. Seasonal abscisic acid signal and a basic leucine zipper transcription factor, DkbZIP5, regulate proanthocyanidin biosynthesis in persimmon fruit. Plant Physiol. 2012; 158: 1089-1102. [DOI:10.1104/pp.111.191205]
12. Livak KJ and Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) method. Methods 2001; 25: 402-408. [DOI:10.1006/meth.2001.1262]
13. Pfaffl, M. A new mathematical for relative quantification in realtime RT-PCR. Nucleic Acids Res. 2001; 29: e45. [DOI:10.1093/nar/29.9.e45]
14. Adam RP. Identification of essential oil components by gas chromatography/ mass spectrometry, 4th Edition. Allured Publ., Carol Stream, IL. 2007, pp: 1-50.
15. Yang YX, Ahammed GJ, Wu C, Fan SY and Zhou YH. Crosstalk among Jasmonate, Salicylate and Ethylene Signaling Pathways in Plant Disease and Immune Responses. Curr. Protein Pept. Sci. 2015; 16: 450-461. [DOI:10.2174/1389203716666150330141638]
16. Zhang X, Dong J, Liu H, Wang J, Qi Y and Liang Z. Transcriptome Sequencing in Response to Salicylic Acid in Salvia miltiorrhiza. PLoS One. 2016; 11 (1): e0147849. [DOI:10.1371/journal.pone.0147849]
17. Kyndt T, Nahar K, Haeck A, Verbeek R, Demeestere K and Gheysen G. Interplay between Carotenoids, Abscisic Acid and Jasmonate Guides the Compatible Rice-Meloidogyne graminicola Interaction. Front Plant Sci. 2017; 8: 951. [DOI:10.3389/fpls.2017.00951]
18. Todd AT, Liu E, Polvi SL, Pammett RT and Page J.E. A functional genomics screen identifies diverse transcription factors that regulate alkaloid biosynthesis in Nicotiana benthamiana. Plant J. 2010; 62: 589-600 [DOI:10.1111/j.1365-313X.2010.04186.x]
19. Li J, Brader G and Palva ET. The WRKY70 transcription factor: a node of convergence for jasmonate-mediated and salicylate-mediated signals in plant defense. Plant Cell. 2004; 16: 319-331. [DOI:10.1105/tpc.016980]
20. Wu S, Schalk M, Clark A, Miles RB, Coates R and Chappell J. Redirection of cytosolic or plastidic isoprenoid precursors elevates terpene production in plants. Nat. Biotechnol. 2006; 24: 1441-1447. [DOI:10.1038/nbt1251]
21. Yu ZX, Li JX, Yang CQ, Hu WL, Wang LJ and Chen XY. The jasmonate-responsive AP2/ERF transcription factors AaERF1 and AaERF2 positively regulate artemisinin biosynthesis in Artemisia annua L. Mol. Plant. 2012; 5: 353-365. [DOI:10.1093/mp/ssr087]
22. VomEndt D, Soares e, Silva M, Kijne JW, Pasquali G and Memelink J. Identification of a bipartite jasmonate-responsive promoter element in the Catharanthus roseus ORCA3 transcription factor gene that interacts specifically with AT-Hook DNA-binding proteins. Plant Physiol. 2007; 144: 1680-1689. [DOI:10.1104/pp.107.096115]
23. Ouwerkerk P.B.F, Trimborn T.O, Hilliou F and Memelink J. Nuclear factors GT-1 and 3AF1 interact with multiple sequences within the promoter of the Tdc gene from Madagascar periwinkle: GT-1 is involved in UV light-induced expression. Mol. Gen. Genet. (MGG), 1999; 261: 610-622. [DOI:10.1007/s004380050003]
24. Suttipanta N, Pattanaik S, Kulshrestha M, Patra B, Singh SK and Yuan L. The transcription factor CrWRKY1 positively regulates the terpenoid indole alkaloid biosynthesis in Catharanthus roseus. Plant Physiol. 2011; 157: 2081-2093. [DOI:10.1104/pp.111.181834]
25. Pulice G, Pelaz S and Matías-Hernández L. Molecular Farming in Artemisia annua, Promising Approach to Improve Anti-malarial Drug Production. Front Plant Sci. 2016; 7: 329. [DOI:10.3389/fpls.2016.00329]
26. Matias-Hernandez L, Aguilar-jaramillo AE, Cigliano RA, Sanseverino W and Pelaz S. Flowering and trichome development share hormonal and transcription factor regulation. J. Exp. Bot. 2016; 67: 1209-1219. [DOI:10.1093/jxb/erv534]
27. Dempsey DMA and Klessig DF. Salicylic acid, active oxygen species and systemic acquired resistance in plants. Trends Cell Biol. 1994; 4: 334-338. [DOI:10.1016/0962-8924(94)90235-6]
28. Zhao J, Matsunaga Y, Fujita K, Sakai K. Signal transduction and metabolic flux of β-thujaplicin and monoterpene biosynthesis in elicited Cupressus lusitanica cell cultures. Metab. Eng. 2006; 8: 14-29. [DOI:10.1016/j.ymben.2005.09.002]
29. Mannan A, Liu CZ, Arsenault PR, Towler MJ, Vail DR, Lorence A and Weathers PJ. DMSO triggers the generation of ROS leading to an increase in artemisinin and dihydroartemisinic acid in Artemisia annua shoot cultures. Plant Cell Rep. 2010; 29: 143-152. [DOI:10.1007/s00299-009-0807-y]
30. Zare Mehrjerdi M, Bihamta M.R, Omidi M, Naghavi M.R, Soltanloo H & Ranjbar M. Effects of exogenous methyl jasmonate and 2-isopentenyladenine on artemisinin production and gene expression in Artemisia annua, TURK. J. Bot. 2013; 37: 499-505.
31. Kim TH, Kim MC, Park JH, Han SS, Kim, BR, Moon BY, Cho SH. Differential expression of rice lipid transfer protein gene (LTP) classes in response to abscisic acid, salt, salicylic acid, and the fungal pathogen Magnaporthe grisea. J. Plant Biol. 2006; 49 (5): 371-375. [DOI:10.1007/BF03178814]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
