بررسي مقدار اينولين و بيان ژن‌هاي دخيل در بيوسنتز اينولين در ريشه و كشت سوسپانسيون سلولي كاسني (Cichorium intybus L.)

Inulin content and expression of the genes involved in inulin biosynthesis in root and cell suspension culture of Chicory (Cichorium intybus L.)

كشت‌هاي سوسپانسيون سلولي به‌عنوان يك فن كشت درون شيشه‌اي، به‌طور گسترده‌اي در گياهانبراي توليد متابوليت‌هاي اوليه و ثانويه استفاده مي‌شوند. فروكتان‌ها يكي از متابوليت‌هاي گياهي هستند كه به مقدار زياد در خانواده كلاهپرك‌سانان، به‌خصوص در ريشه‌ي كاسني ذخيره مي‌شوند. در اين پژوهش، مقدارگلوكز، فروكتوز، ساكارز، 1-كتوز، نيستوز، اينولين، ميانگين درجه‌ پلي‌مريزاسيون آن و بيان ژن‌هاي درگير در توليد اينولين (1-SST، 1-FFT، 1-FEHIو1-FEHII) در ريشه و كشت سوسپانسيون سلولي كاسني بررسي شدند. نتايج نشان داد كه مقدار و ميانگين درجه پلي‌مريزاسيون اينولين در سوسپانسيون سلولي، كمتر از ريشه است. تجزيه‌واكنش زنجيره اي پليمراز در زمان واقعي (qRT-PCR) نشان داد كه بيان ژن 1-FFT در سوسپانسيون سلولي نسبت به ريشه­ گياه، به‌طور معناداري كاهش‌يافته است. براي ساير ژن‌ها، تفاوت معني­داري بين ريشه و سوسپانسيون سلولي مشاهده نشد. مقادير بالاي گلوكز و فروكتوز در سوسپانسيون سلولي نشان­دهنده­ فعاليت آنزيم­هاي تجزيه كننده­ فروكتان (1-FEHI و 1-FEHII) است. بنابراين مقدار و ميانگين درجه پلي‌مريزاسيون كمتر اينولين در سوسپانسيون سلولي مي‌تواند ناشي از بيان كم ژن 1-FFT و افزايش فعاليت ژن­هاي 1-FEH باشد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه اگرچه مقدار اينولين در سوسپانسيون سلولي كمتر از ريشه است، اما كشت­هاي سوسپانسيون سلولي، از قابليت توليد اينولين را در مدت زمان كوتاه دارا برخوردارند. كليدواژه‌ها

Plant cell suspension cultures are widely used as an in vitro culture technique for primary and secondary metabolites production. Fructans are one of the herbal metabolites that considerably accumulate in the Asteraceae family, especially in chicory root. In this study, the amount of glucose, fructose, sucrose, 1-kestose, nystose, inulin, mean degree of polymerization (mDP) of inulin and expression of genes involved in inulin biosynthesis (1-SST, 1-FFT, 1-FEHI, and 1-FEHII) were investigated in the roots and the cell suspension cultures of chicory. The results showed that inulin quantity and the mDP of inulin in cell suspension cultures are less than roots. Quantitative Real-time Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR) analysis showed that the gene expression of 1-FFT was significantly down-regulated in the cell suspension cultures compared to the root. For other genes, no significant differences were detected between the roots and cell suspension cultures. High quantity of fructose and glucose in cell suspension culture indicates the high activity of fructan hydrolyzed enzymes (FEHI and 1-FEHII), therefore, lower inulin content and mean degree of polymerization could be due to low expression of 1-FFT gene and high activity of 1-FEHs. The results showed that the quantity of inulin in cell suspension culture is lower than roots, but cell suspension cultures have desirable capabilities in inulin production in a short time.