بیوسنتز لیگنان ها تحت تاثیر تیمارهای کونیفرالدهید و متیل ژاسمونات در ریشه های موئین کتان سفید (linum album)

کتان سفید (linum album) گیاهی علفی از تیره کتان می باشد که دارای ترکیبات لیگنانی مهمی از جمله لاریسی رسینول، پینورسینول، پودوفیلوتوکسین و مشتقات آن است. در این تحقیق، دو لاین ریشه موئین از کتان سفید با استفاده از آگروباکتریوم ریزوژنز سویهlba9402 و آگروباکتریوم تومفاسینس سویه c58c1 (دارای پلاسمید ri) بدست آمد. بررسی های اولیه نشان داد که 6-متوکسی پودوفیلوتوکسین در این ریشه های موئین به میزان قابل توجه ای نسبت به سایر لیگنان ها بیشتر می باشد. حضور و ساختار این ترکیب توسط کروماتوگرافی مایع به همراه طیف سنجی جرمی، طیف سنجی مغناطیس هسته ای و طیف سنجی مادون قرمز تائید شد. میزان پودوفیلوتوکسین نیز در ریشه های موئین لاین lba9402 بیشتر از ریشه های موئین لاین c58c1 بود. در ادامه، تاثیر تیمارهای کونیفرالدهید، متیلن دی اکسی سینامیک اسید (mdca) و متیل ژاسمونات بر میزان لیگنان ها، بیان برخی از ژن ها و فعالیت آنزیم های دخیل در مسیر بیوسنتزی لیگنان ها در ریشه های موئین لاینlba9402 بررسی شد. اضافه کردن کونیفرالدهید برون زاد (2 میلی مولار) به محیط کشت ریشه های موئین، موجب افزایش 27 برابری لاریسی رسینول (6/156 میکروگرم بر گرم وزن تر) نسبت به ریشه های موئین شاهد شد. همچنین تحت تاثیر این تیمار، انباشت پینورسینول در ریشه های موئین به میزان 31 میکروگرم بر گرم وزن تر مشاهده شد. میزان تولید پودوفیلوتوکسین به نسبت کمتری از دو لیگنان قبلی تحت تاثیر تیمار کونیفرالدهید قرار گرفت و افزایش 5/1 برابری این لیگنان در مقایسه با ریشه های موئین شاهد به دست آمد. بررسی های مولکولی و آنزیمی مرتبط با این نتایج نشان داد که افزایش تولید لیگنان ها در ریشه های موئین تحت تاثیر کونیفرالدهید با افزایش فعالیت آنزیم سینامیل الکل دهیدروژناز (cad) و بیان ژن پینورسینول/لاریسی رسینول ردوکتاز (plr) همراه است. افزودن پیش ماده mdca تاثیری بر میزان لیگنان ها نشان نداد، اما میزان لیگنین کل در ریشه های موئین تیمار شده افزایش یافت. به علاوه، این پیش ماده بیان ژن های فنیل آلانین آمونیا-لیاز (pal)، سینامول کوآ ردوکتاز (ccr) و cad را افزایش داد. ترکیب mdca یک بازدارنده آنزیم کومارات کوآ-لیگاز (4cl) است و احتمالاً مهار فعالیت آنزیم 4cl باعث انباشته شدن فرولیک اسید و کوماریک اسید، هدایت آن ها به مسیر بیوسنتزی لیگنین و در نهایت افزایش محتوای لیگنین در ریشه های موئین شده است. اضافه کردن متیل ژاسمونات (0.01 میلی مولار) به محیط کشت، پس از گذشت 24 ساعت، باعث انباشت بیشتر لیگنان های پینورسینول، پودوفیلوتوکسین و لاریسی رسینول در ریشه های موئین نسبت به شاهد شد. مطالعات مولکولی نشان داد که این مولکول علامت رسان با افزایش فعالیت آنزیم های pal و cad و همچنین بیان ژن های pal، cad، ccr و plr بر مسیر بیوسنتزی لیگنان ها تاثیر می گذارد. تیمار همزمان متیل ژاسمونات و کونیفرالدهید میزان پودوفیلوتوکسین، لاریسی رسینول و پینورسینول را در ریشه های موئین به طور معنی داری نسبت به ریشه های موئین شاهد افزایش داد (به ترتیب 47.5، 116و 21 میکروگرم بر گرم وزن تر). ازطرفی دیگر، در تمام گروه های بررسی شده (ریشه های موئین شاهد و تیمارشده) میزان 6-متوکسی پودوفیلوتوکسین تقریباً مشابه و نسبت به سایر لیگنان ها به طور چشمگیری بیشتر بود. در بررسی خاموش سازی ژن betv1 در ریشه های موئین، کاهش 6-متوکسی پودوفیلوتوکسین و به دنبال آن افزایش پودوفیلوتوکسین مشاهده شد. این نتایج نشان می دهد که احتمالاً این ژن در مسیر بیوسنتز لیگنان ها بر بخش لیگنانی، نه بخش فنیل پروپانوئیدی، نقش دارد.