بررسی بیان ژن آنزیم های سینامات 4-هیدروکسیلاز، 4-کومارات کوآ لیگاز و فنیل آلانین آمونیالیاز در گیاه دارویی آگاستاکه

آگاستاکه (agastache foeniculim [pursh] kuntze) گیاهی علفی، چندساله و متعلق به خانواده نعناعیان (lamiaceae) می باشد. ماده موثره آن از نوع اسانس است که در برگ ها و گل ها ساخته می شود. متیل چاویکول، به عنوان جزء اصلی اسانس است که در صنایع عطرسازی و طعم دهندگی دارای اهمیت است. این ترکیب از طریق مسیر فنیل پروپانوئیدی که مسیر بیوسنتزی اغلب ترکیبات فنلی است ساخته می شود. در این مسیر سه واکنش اصلی وجود دارد 1) آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز (pal)، برای تولید ترانس سینامیک اسید، آمین زدایی فنیل آلانین را کاتالیز می کند 2) آنزیم سینامات 4-هیدروکسیلاز (c4h)، ترانس سینامیک اسید را به p-کوماریک اسید تبدیل می کند 3) آنزیم 4-کومارات کوآلیگاز (4cl)، p-کوماریک اسید را برای ساختن p-کوماریل coa مصرف می کند. واکنش های متوالی کاتالیز شده توسط این سه آنزیم مسیر فنیل پروپانوئیدی عمومی را تشکیل می دهند. جاسمونیک اسید و متیل استر آن، متیل جاسمونات، ترکیباتی سیکلوپنتانونی از مشتقات اسید لینولنیک می باشند که از طریق مسیر اکتادکانوئید ساخته می شوند. شواهدی وجود دارد که جاسمونیک اسید و متیل جاسمونات به عنوان یک گروه از انتقال دهندگان مهم پیام در دفاع از گیاه در برابر زخم، حشره، حمله پاتوژن و غیره می باشند. این مولکول های سیگنال در برخی از مسیر های انتقال پیام که القا کننده آنزیم های خاص کاتالیز کننده واکنش های بیوسنتزی برای تشکیل ترکیبات دفاعی هستند، دخالت می کنند و منجر به القای واکنش های دفاعی می گردند. در این پژوهش، تاثیر متیل جاسمونات بر مقدار و محتوای اسانس آگاستاکه و بر فعالیت آنزیم های pal و 4cl، مقدار فنل کل و مقدار پروتئین کل بررسی شد و تاثیر آن بر بیان ژن های pal، c4h و 4cl مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و در شرایط هیدروپونیک انجام شد و گیاهان در معرض غلظت های مختلف متیل جاسمونات ( 0، 1/0و mm1) قرار گرفتند. همچنین در این پژوهش، قسمتی از cdna ی مربوط به هر یک از ژن های pal، c4h و 4cl برای اولین بار از این گیاه جداسازی و تعیین توالی شد. نتایج نشان داد که بعد از گذشت 24 ساعت از شروع تیمار، متیل جاسمونات با غلظت mm1/0 در مقایسه با غلظت mm1 و شاهد، درصد اسانس را به طور معنی داری افزایش داد با این وجود، غلظت های مختلف متیل جاسمونات پس از گذشت 24 ساعت از تیمار، تاثیر معنی داری بر مقدار متیل چاویکول نداشتند. ادامه آزمایش با غلظت mm1/0 متیل جاسمونات نشان داد که بعد از گذشت 48 ساعت از شروع تیمار، گیاهان دریافت کننده متیل جاسمونات در مقایسه با گیاهان شاهد همین زمان، دارای مقادیر بیشتری متیل چاویکول بودند اما بعد از سپری شدن 72 ساعت از تیمار، با گیاهان شاهد همین زمان از نظر مقدار متیل چاویکول اختلافی نداشتند. همچنین بعد از گذشت 24 ساعت از شروع تیمار، فعالیت آنزیم pal در گیاهان تیمار شده با mm1 متیل جاسمونات، در مقایسه با گیاهان شاهد و تیمار شده با mm1/0 متیل جاسمونات به طور معنی داری افزایش یافت. به طور مشابه، فعالیت آنزیم 4cl نیز بعد از گذشت 24 ساعت از تیمار با mm1متیل جاسمونات، در مقایسه با شاهد و تیمار mm1/0، به طور معنی داری افزایش یافت. با این وجود تیمارهای متیل جاسمونات هیچ اثر معنی داری بر مقدار فنل کل بعد از گذشت 8 ، 12 و 24 ساعت از تیمار در مقایسه با تیمارهای شاهد هر یک از زمان های یاد شده نداشتند. مقدار پروتئین کل با تیمارهای 1 یا mm1/0 متیل جاسمونات بعد از گذشت 24 ساعت از تیمار در مقایسه با شاهد، به طور معنی داری افزایش یافت. متیل جاسمونات با هر دو غلظت 1 و mm1/0، باعث افزایش بیان ژن های pal، c4h و 4cl در محدوده زمانی 8 و 12 ساعت پس از کاربرد آن در مقایسه با تیمار شاهد مربوط به همان زمان شد. نتایج این تحقیق پیشنهاد می کند که متیل جاسمونات با تاثیر بر بیان ژن ها (pal، c4h و 4cl) و فعالیت آنزیم های (pal و 4cl) مسیر بیوسنتز فنیل پروپانوئیدی احتمالا موجب افزایش متیل چاویکول در گیاهان آگاستاکه در سیستم کشت هیدروپونیک گردید.