ﭘﺎﺳﺦ روﻧﻮﯾﺴﯽ ژنﻫﺎي ﺳﺎﺧﺘﺎري و ﺗﻨﻈﯿﻤﯽ ﻣﺆﺛﺮ در ﺑﯿﻮﺳﻨﺘﺰ اﯾﺰوﭘﺮنﻫﺎ و ارﺗﺒﺎط آن ﺑﺎ ﺑﯿﻮﺳﻨﺘﺰ اﺳﺎﻧﺲ ﺑﻪ اﻟﯿﺴﯿﺘﻮرﻫﺎي ﺳﺎﻟﯿﺴﯿﻠﯿﮏ اﺳﯿﺪ و آﺑﺴﯿﺰﯾﮏ اﺳﯿﺪ در ﮔﯿﺎه ﻧﻌﻨﺎ ﻓﻠﻔﻠﯽ

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.

مقدمه: پيش‌سازهاي مونوترپني جهت بيوسنتز منتول از مسير پلاستيدي متيل اِريتريتول فسفات (MEP) تأمين مي‌شوند. هدف: به منظور درك بهتر متابولسيم ترپن‌ها در گياه نعنا فلفلي، اثر ساليسيليك اسيد و آبسيزيك اسيد در تغيير الگوي بيان ژن‌هاي مؤثر در بيوسنتز و ترشح مونوترپن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. روش بررسي: فراواني رونوشت ژن‌هاي مسير MEP، برخي فاكتورهاي رونويسي منتسب به خانواده‌هاي C2H2، WRKY، MYB وAP2 و همچنين دو نوع پروتئين انتقال‌دهنده ليپيد (LTP1, LTP2) در پاسخ به اليسيتورهاي ساليسيليك و آبسيزيك اسيد توسط تكنيك PCR در زمان واقعي (qRT-PCR) در زمان‌هاي 12، 24، 48، 72 و 120 ساعت بعد از اعمال تيمار در مقايسه با شاهد مورد بررسي قرار گرفت. همچنين ارزيابي كمّي و كيفي اسانس توسط دستگاه GC/MS انجام شد. نتايج: بازده اسانس و محتواي منتول تحت اثر هر دوي اليسيتورها افزايش يافت. همچنين بيان ژن‌هاي MCT و CMK در پاسخ به تيمار ساليسيليك اسيد تقويت شد و تيمار آبسيزيك اسيد نيز توانست به طور مؤثري سطح mRNA ژن‌هاي MCT و HDRرا تقويت نمايد اما بيان ساير ژن‌هاي مسير MEP به طور مثبتي تحت تأثير اين دو تيمار قرار نگرفت. از سوي ديگر بيان LTP1 و برخي عناصر تنظيمي القاء تريكوم نظير C2H2 و MYB نيز در پاسخ به هر دو تيمار افزايش يافت. اين يافته‌ها نشان مي‌دهد علاوه بر سهم پيش‌سازهاي ايزوپرني، افزايش كمي و كيفي اسانس در پاسخ به هر دو تيمار بوسيله مكانيسم‌هاي ديگري كنترل شده است. نتيجه‌گيري: اين مطالعه فرصت‌ جديدي را در آينده جهت بررسي مكانيسم تنظيم رونويسي ترپنوئيدها در راستاي بهبود خواص دارويي نعنا فلفلي فراهم مي‌آورد.

Background: In peppermint, precursors for the biosynthesis of monoterpenes are provided by plastidial methyl-erythritol-phosphate (MEP) pathways. Objective: In order to increase our understanding of terpene metabolism in M. piperita, the effect of salicylic acid (SA) and abscisic acid (ABA) in the modulation of expression pattern of genes involved in essential oil biosynthesis and secretion was investigated. Method: Transcript abundance of MEP pathway genes, some introduced transcription factors (TFs) families that probably involved in regulating MEP pathway and two genes coding lipid transfer protein (LTP1, LTP2) were monitored by quantitative real time PCR (qRT-PCR) in response to SA and ABA at 12, 24, 48, 72 and 120 h after treatments. As well as, GC/MS was employed to analysis the quality and quantity of essential oil. Results: In plants treated with SA and ABA, oil yield and menthol content increased. Transcript abundance of MCT and CMK genes increased in response to SA treatment. As well as, ABA treatment substantially enhanced mRNA level of gene encoding HDR and MCT. However, transcript levels of other MEP pathway associated genes were not positively affected by both treatments. Moreover, LTP1 transcript and some trichome activator genes which belong to MYB and C2H2 families were increased. These results suggest that, in addition to the effect of altered isoprene availability on terpenoid biosynthesis, increased quality and quantity of essential oil components in M. piperita upon SA and ABA were mediated by other mechanisms. Conclusion: These results provide future avenues for investigation of the underlying mechanism of transcriptional regulation of terpenoids to enhance therapeutic efficacy of M. piperita.