بررسي بيان ژن‌هاي درگير در مسير بيوسنتزي ‌ترپن‌ها تحت تأثير متيل‌جاسمونات در سياه‌دانه(Nigella sativa)

Expression analysis of genes involved in terpenes biosynthesis in black cumin (Nigella sativa) plants treated with methyl jasmonate

سیاه‌دانه یكی از گیاهان دارویی مهم متعلق به خانواده  Ranunculaceaeمی‌باشد كه انواع متعددی از متابولیت‌های ثانویه شامل مونو ترپن‌ها و تری‌ترپن‌ها را تولید می‌كند كه در صنعت و پزشكی كاربرد دارند. در این پژوهش بیان نسبی برخی ژن‌های كلیدی مسیر ترپن‌ها شامل یك ژن مونوترپن‌سنتازی(MTS) ، ژرانیل‌دی‌فسفات‌سنتاز (GDS)، بتاآمیرین‌سنتاز (βAS) و اسكوآلن‌اپوكسیداز (SQE) تحت تیمار متیل‌جاسمونات در سیاه‌دانه بررسی شد. متیل‌جاسمونات با غلظت‌ 1/0 میلی‌مولار روی برگ‌های سیاه‌دانه كه در شرایط رشدی گلخانه‌ای قرار داشتند محلول‌پاشی شد و در زمانهای 0، 4، 8، 24، 48 و 72 ساعت نمونه‌برداری انجام شد. بعد از استخراج  RNAو سنتز cDNA واكنش RT-PCR توسط آغازگرهای اختصاصی ژن‌های مختلف انجام شد. نتایج حاصل از RT-PCR نیمه‌كمی نشان‌داد كه الگوی بیان ژن ژرانیل‌دی‌فسفات‌سنتاز متفاوت از سه ژن دیگر بود. بیان نسبی برای ژن ژرانیل‌دی‌فسفات‌سنتاز 4 ساعت پس از اعمال تیمار به حداكثر رسید و در 8 ساعت نیز در همان سطح باقی ماند و سپس میزان بیان این ژن در ساعات بعد كاهش یافت. الگوی بیان برای سه ژن مونوترپن‌سنتاز، بتاآمیرین‌سنتاز و اسكوآلن‌اپوكسیداز مشابه و دارای روند صعودی بود. نتایج حاصل از اعمال تیمار متیل‌جاسمونات‌ نشان ‌داد كه تمام ژن‌های مورد مطالعه در این تحقیق در اثر متیل جاسمونات القاء می‌شوند كه می‌تواند به‎دلیل نقش ترپن‌ها در مسیرهای دفاعی و انتقال پیام باشد. در نتیجه می‌توان تیمار متیل‌جاسمونات را برای القای مسیر بیوسنتزی ترپن‎ها و بررسی آنزیم‌ها و متابولیت‎های مرتبط با متابولیسم ترپنوییدها پیشنهاد كرد.

Black cumin (Nigella sativa) is an important medicinal plant belongs to the Ranunculaceae which produce large diversity of secondary metabolites including industrial and medicinal monoterpenes/ triterpenes. In the present work, relative gene expression of genes involved in biosynthetic pathway of terpenes including a monoterpene synthase (MTS), geranyldiphosphate synthase (GDS), β- amyrin synthase (βAS) and squaleneepoxidase(SQE) were investigated in black cumin plants treated with methyl jasmonate. The plants were grown in a greenhouse sprayed with 0.1 mM methyl jasmonate. Samples were collected at 0, 4, 8, 24, 48 and 72 hours  after applying the treatments. RT-PCR was performed by gene-specific primers after RNA extraction and cDNA synthesis. Results of semi quantitative RT-PCR showed that the expression pattern of GDS gene differed with the results of other genes. The highest gene expression of GDS was observed at 4 h and its expression remained at the same level till 8 h then dropped at next time periods. The expression patterns of monoterpene synthase, β-amyrin synthase and squaleneepoxidase showed rising trend. Gene expression analysis of the genes at transcript level using semi-quantitative PCR in black cumin leaves treated by methyl jasmonate revealedinduced-geneexpression which might show the roles of terpenes in defense mechanisms and signal transduction. Consequently, methyl jasmonate treatment can be considered to induce the terpene biosynthetic pathway and to study the enzymes/ metabolites associated with terpenoid metabolism.