The expression profile of D4H and DAT genes in Catharanthus roseus in response to drought, salinity and salicylic acid

پروانش يكي از گياهان دارويي مهم است كه آلكالوييدهاي ترپنوييدي متنوعي نظير متابوليت?هاي ثانويه ضدسرطان وين?كربستين و وين بلاستين توليد مي كند. مسير بيوسنتزي آلكالوييدهاي ترپنوييدي تحت تاثير تنش‌هاي زنده و غير زنده قرار مي?گيرند. در اين تحقيق اثرات تنش‌هاي خشكي (7 روز)، شوري (150 ميلي مول NaCl)، محلول پاشي اسيد ساليسيليك (1 در 0/01 ميلي مول) و تركيب تنش‌هاي شوري و خشكي با اسيد ساليسيليك بر روي الگوي بيان ژن‌هاي D4H و DAT مورد مطالعه قرار گرفت. RNA نمونه ها از بافت برگي استخراج و cDNA براي تمام نمونه ها جهت استفاده در ريل تايم پي سي آر سنتز گرديد. تجزيه داده ها بر اساس منحني?هاي Ct نشان داد كه بيان هر دو ژن در اثر تنش‌هاي غير زنده افزايش مي‌يابد. بيشترين افزايش در بيان ژنهاي D4H و DAT (به ترتيب برابر 440 و 537 درصد) در گياهان تيمار شده با تنش خشكي نسبت به شاهد مشاهده شد. همچنين نتايج نشان داد كه اثرات تنش‌هاي شوري، خشكي + اسيد ساليسيليك و شوري + اسيد ساليسيليك در افزايش بيان ژن D4H نسبت به گياهان شاهد مثبت بود. تيمار اسيد ساليسيليك افزايش بيان ملايم تري نسبت به شاهد و ساير تيمارها نشان داد. بنابراين مي‌توان نتيجه گرفت كه تنش‌هاي غيرزنده نقش معني‌داري در افزايش بيان ژنهاي دخيل در مسير بيوسنتزي آلكالوييدهاي وين كريستين و وين بلاستين دارند.

Catharanthus roseus L. is an important medicinal plant producing several terpenoid indole alkaloids (TIAs) such as vincristine and vinblastine secondary metabolites with anticancer activity. The TIAs biosynthetic pathways are affected by biotic and abiotic stresses. In this study the effect of drought (7 days), salinity (150 mM NaCl), foliar spray of salicylic acid (10-5 M) and salicylic acid in combination with drought and salinity were investigated separately on the expression of desacetoxyvindoline- 4-hydroxylase D4H and deacetylvindoline 4-O-acetyl transferase DAT, two late vincristine and vinblastine biosynthetic pathway genes. RNA samples were extracted from leaves and cDNAs were synthesized from all samples and used for analysis in Real time PCR. Data analysis based on Ct curves showed that the expression of these genes increased by the application of abiotic stresses. The maximum increases in the mRNA levels of D4H and DAT genes (537% and 440%, respectively) were noted in plants exposed to drought stress in comparison to the control condition. Also, the results showed that the effects of salinity, drought + salicylic acid and salinity + salicylic acid stresses were positive on the increase of D4H and DAT genes expression in comparison to the control plants. Salicylic acid treatment caused a slightly higher gene expression than in control and other treatments. Therefore, it can be concluded that the application of abiotic stresses has a significant role in increasing the expression of genes involved in the biosynthetic pathway of vincristine and vinblastine alkaloids.