اثر تنش خشکی بر بیان ژن های مهم در سنتز تری ترپنوئیدها در گیاه شیرین بیان

شیرین بیان از گیاهان دارویی با ارزش و بومی ایران است. تریترپنوئیدها از جمله متابولیتهای ثانویه مهم موجود در این گیاه هستند. گلیسیریزین یک تریترپنوئید ساپونین بوده و به فراوانی در قسمت زیرزمینی گیاه شیرین بیان یافت می شود. در این تحقیق با اعمال تنش خشکی به این گیاه، تاثیر تنش بر روی بیان ژنهای مهم مسیر بیوسنتزی تریترپنوئیدها بررسی شد. ژنهای مورد بررسی سکوآلن سینتاز، بتا-آمیرین سینتاز، لوپئول سینتاز و سیکلوآرتنول سینتاز بودند. سکوآلن سینتاز از پیش ماده فارنسیل پیروفسفات، سکوآلن را تولید می کند. سکوآلن پس از تبدیل به 2و3-اکسیدوسکوآلن، تحت تاثیر سه آنزیم دیگر ذکر شده به ترتیب به تریترپنوئیدهای، بتا-آمیرین، لوپئول و سیکلوآرتنول تبدیل می شود. بتا-آمیرین تحت تاثیر آنزیمهای دیگری در نهایت گلیسیریزین را تولید می کند. تنش به دو صورت اعمال شد، یکی تحت شرایط آزمایشگاه و توسط محلول پلی اتیلن گلیکول بر روی گیاهچه های شیرین بیان و همچنین به صورت تنش خشکی بر روی گیاهان گلدانی شیرین بیان تحت شرایط گلخانه. تنش در شرایط آزمایشگاه در چهار تیمار زمانی 0، 4، 8 و 24 ساعت بر روی گیاهچه های 8 روزه صورت گرفت. تنش در گلخانه در چهار تیمار 2، 16، 26 و 28 روز بدون آبیاری بر روی گیاهان ده ماه انجام شد. برای بررسی شدت تنش، میزان رطوبت نسبی گیاهچه ها و گیاهان و همچنین میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در برگ ها و استولون های نمونه های گلدانی اندازه گیری شد. با روش pcr نیمه کمی (semi-quantitative pcr) میزان بیان ژنهای سکوآلن سینتاز، بتا-آمیرین سینتاز، لوپئول سینتاز و سیکلوآرتنول سینتاز نمونه ها تحت تنش اسمزی و خشکی بررسی شد و در آخر میزان گلیسیریزین در استولون های نمونه های گلدانی به وسیله hplc اندازه گیری شد. با اندازه گیری رطوبت نسبی نمونه های گیاه چه و نمونه های گلدانی شیرین بیان مشخص شد که اعمال تنش موفقیت آمیز بوده است. میزان آنزیم آسکوربات پراکسیداز در برگ های گیاه، در نمونه های 16، 26 و 28 روز بدون آبیاری نسبت به شاهد مربوطه افزایش یافت و در قسمت زیرزمینی گیاه در نمونه های 26 و 28 روز بدون آبیاری نسبت به شاهد مربوطه افزایش پیدا کرد. ایجاد تنش در نمونه های گیاه چه، افزایش میزان بیان آنزیم های سکوآلن سینتاز و بتا-آمیرین سینتاز تحت تنش خشکی را در پی داشت . میزان mrna سیکلوآرتنول سینتاز در شرایط تنش در گیاه چه ها تغییری نشان نداده و تقریبا ثابت بود. در نمونه های گلدانی تنش ایجاد شده موجب افزایش بیان آنزیم های سکوآلن سینتاز و بتا-آمیرین سینتاز شد. در بتا-آمیرین سینتاز میزان بیان در نمونه 16 روز بدون آبیاری بیشتر از نمونه 28 روز بعد از آبیاری بود. بیان ژن سیکلوآرتنول سینتاز تحت شرایط تنش در نمونه گلدانی نسبت به شاهد تغییری نشان نداده و ثابت بود. نتایج به دست آمده از ایجاد تنش در نمونه های گلدانی و گیاه چه، هر دو نشان دادند که بیان دو ژن سکوآلن سینتاز و بتا-آمیرین سینتاز تحت تنش خشکی افزایش پیدا کرد. و در هر دو نمونه میزان بیان ژن سیکلوآرتنول سینتاز ثابت بود. با اندازه گیری میزان گلیسیریزین در استولون ای گیاهان گلدانی شاهد و تحت تنش خشکی مشخص شد میزان این ماده موثره در نمونه 28 روز بدون آبیاری افزایش پیدا کرده است.