افزايش بيان ژن h6h و توليد تروپان آلكالوئيدها در كشت ريشه‌هاي موئين گياه دارويي بذرالبنج مشبك تهييج شده با عصاره‌ي قارچ فوزاريوم گرامينه‌روم

h6h gene transcript enhancement and production of tropane alkaloids in Hyoscyamus reticulatus L. hairy root cultures elicited by Fusarium graminearum extract

گياه بذرالبنج مشبك (.Hyoscyamus reticulatus L.) منبع غني از آلكالوئيدهاي تروپاني هيوسيامين و اسكوپولامين مي باشد. در پژوهش حاضر، ريشه‌هاي موئين از ريزنمونه‌هاي كوتيلدون دو هفته‌اي، گياه بذرالنج مشبك با استفاده از سويه A7 آگروباكتريوم رايزوژنز تهيه شدند. اثر غلظت‌هاي مختلف (صفر، 5، 10 و 20 ميلي‌گرم بر ليتر) عصاره قارچ فوزاريوم گرامينه‌روم در زمان‌هاي مختلف (24، 48 و 72 ساعت) بر ميزان رشد، فعاليت آنزيم‌هاي آنتي اكسيداني، ميزان فنل كل، ميزان آلكالوئيدهاي تروپاني و ميزان بيان ژن هيوسيامين-6- بتا هيدروكسيلاز(h6h) در ريشه‌هاي موئين بذرالبنج مشبك بررسي گرديد. نتايج آناليز داده‌ها نشان داد كه ميزان وزن تر و خشك تحت تاثير غلظتهاي بالاي محرك عصاره قارچ فوزاريوم كاهش يافت. فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني شامل كاتالاز، گاياكول پراكسيداز و آسكوربات پراكسيداز و همچنين ميزان فنل كل در ريشه‌هاي موئين تيمار شده، در مقايسه با شاهد افزايش يافت. نتايج آناليز GC نشان داد كه در تيمار قارچ فوزاريوم بيشترين ميزان هيوسيامين و آسكوپولامين (27/5 و 40/40 درصد به ترتيب) در غلظت‌هاي 5 و 10 ميلي‌گرم برليتر و زمان 48 ساعت بدست آمدند. نتايج آناليز بيان RT-PCR نشان داد كه بيشترين ميزان بيان اين ژن در تيمار عصاره قارچ فوزاريوم در غلظت 10 ميلي‌گرم برليتر در 48 ساعت مشاهده شد. براساس اين نتايج چنين استنباط مي‌شود كه محرك‌ عصاره قارچ فوزاريوم گرامينه‌روم مي‌تواند به عنوان محرك موثر جهت توليد متابوليت‌هاي ثانويه گياهي از جمله آلكالوئيدهاي تروپاني مورد استفاده قرار گيرد.

Hyoscyamus reticulatus L. is a main source of tropane alkaloids, hyoscyamine and scopolamine. In the present study, hairy roots were prepared from two-weekly cultures of cotyledon transformed by A7 strain of Agrobacterium rhizogenes. The effect of different concentrations of Fusarium graminearum extract (0, 5, 10 and 20 mg/L) at different exposure times (24, 48 and 72 hours) on growth rate, antioxidant enzymes activity, total phenol, tropane alkaloids contents and expression level of Hyoscyanamine-6-beta-hydroxylase (h6h) gene were investigated. Data analysis results showed that fresh and dry weight under influence of high concentrations of Fusarium fungus extract was reduced. The activity of antioxidant enzymes including catalase, guaiacol peroxidase and ascorbate peroxidase as well as total phenol content in treated hairy roots was enhanced compared to control. GC analysis showed that the highest levels of hyoscyamine and scopolamine (27.5 and 40.41% respectively) were found in 5 and 10 mg of elicitor at 48 h exposure time. RT-PCR expression analysis results revealed that the highest expression of this gene was obtained in Fusarium fungus extract (10 mg/l) at 48 h exposure time. Based on these results, it is concluded that the Fusarium graminearum elicitor can be used as an effective stimulant for the production of secondary metabolites, including tropane alkaloids.