اثر نانوذره اكسيد روي بر ويژگي‌هاي فيزيولوژيكي، ميزان توليد رزمارينيك‌اسيد و بيان ژن‌هاي TAT و 4-Cl در گياه بادرنجبويه (Melissa officinalis L.)

Effect of Zinc Oxide nanoparticle on physiological characteristics, rosmarinic acid production and expression of TAT and 4-Cl genes in Lemongrass (Melissa officinalis L.)

هدف: هدف از اين مطالعه بررسي تاثير نانو­اكسيد­ روي بر خصوصيات رشدي و فيزيولوژيكي، ميزان توليد رزمارينيك­ اسيد و بيان ژن­ هاي كليدي در مسير بيوسنتزي اين تركيب در گياه بادرنجبويه است. مواد و روش ها: در اين مطالعه، دانه ­رست­ه اي 30 روزه بادرنجبويه با غلظت­ هاي صفر، 0/06 و 0/12 ميلي‌گرم بر ليتر نانوذره‌­اكسيد­ روي تيمار شدند و سپس پارامترهاي رشدي، ميزان رنگيزه­ هاي فتوسنتزي، پرولين، گلايسين بتائين، پروتئين، فعاليت آنزيم­ هاي آنتي ­اكسيدانتي و ميزان توليد رزمارينيك ­اسيد مورد بررسي قرار گرفت. هم‌چنين بيان ژن‌هاي كليدي در مسير بيوسنتزي رزمارينيك­اسيد با روش Real-time PCR بررسي شد. نتايج: نتايج حاكي از اين است كه تيمار نانو­ذره ‌اكسيد­روي باعث افزايش رنگيزه ­هاي فتوسنتزي كلروفيلي، كاروتنوئيدها و فعاليت آنتي ­اكسيدانتي اين گياه شد. هم‌چنين بيش‌ترين ميزان پرولين و گلايسين بتائين نيز تحت غلظت 0/12 ميلي‌گرم بر ليتر اين تيمار به‌دست آمد. هم‌چنين نانوذره‌اكسيد­ روي باعث افزايش بيان ژن­ هاي مسير بيوسنتزي رزمارينيك ­اسيد (TAT و 4-Cl) و در نتيجه افزايش مقدار اين تركيب شد. نتيجه گيري: براساس نتايج اين تحقيق نانوذره‌ اكسيدروي مي ­تواند بر مراحل رشدي و فيزيولوژيكي گياه بادرنجبويه اثر گذاشته و بنابراين مي­ توان از آن به‌منظور افزايش توليد رزمارينيك ­اسيد استفاده كرد.

Aim: The aim of this study was to investigate the effect of Zinc oxide nanoparticles on growth and physiological characteristics, rosmarinic acid production and the expression of key genes in the biosynthetic pathway of this compound in lemongrass. Material and Methods: In this study, 30-day-old seedlings of lemongrass were treated with concentrations of 0, 0.06 and 0.12 mg/l Zinc oxide nanoparticles, and then growth parameters, photosynthetic pigments, proline, Glycine betaine, protein, activity of antioxidant enzymes and production of rosmarinic acid were examined. Also, the expression of key genes in the rosmarinic acid biosynthetic pathway was examined by real-time PCR. Results: The results indicate that Zinc oxide nanoparticles treatment increased chlorophyll photosynthetic pigments, carotenoids and antioxidant activity of this plant. Also, the highest amount of proline and glycine betaine was obtained at a concentration of 12 mg/L of this treatment. Zinc oxide nanoparticles also increased the expression of rosmarinic acid biosynthetic pathway genes (TAT and 4-Cl) and thus increased this compound. Conclusion: Based on the results of this study, Zinc oxide nanoparticles can affect the growth and physiological stages of lemongrass and therefore it can be used to increase the production of rosmarinic acid.