بررسي بيان ژن 1-دئوكسي-دي-زايلوز 5-فسفات سنتاز و ژن چند عملكردي TcGLIP در گياه پيرتروم (Chrysanthemum cinerariaefolium Vis.) در پاسخ به متيل جاسمونات

Gene expression analysis of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase and TcGLIP multifunctional genes in pyrethrum (Chrysanthemum cinerariaefolium Vis.) under methyl jasmonate treatment

ژن 1-دئوكسی-دی-زایلوز 5-فسفات سنتاز و ژن چند عملكردی GLIP (TcGLIP) دو ژن كلیدی در مسیر بیوسنتزی "پیرترین‌ها" می‌باشند كه دارای خاصیت حشره‌كشی می‌باشند. ژن DXS در مسیر MEP با استفاده از پیروات و گلیسر آلدهید 3-فسفات باعث تولید 1-دئوكسی-دی-زایلوز 5-فسفات می‌گردد و ژن TcGLIP نیز در انتهای مسیر بیوسنتزی دخالت می‌كند و مولكول‌های كریزانتمیل كوآ (Chrysanthemyl CoA) و پیرترلون (Pyrethrolone) توسط دو مسیر MEP و لیپوكسی ژناز را به یكدیگر متصل می‌كند و باعث تولید پیرترین نوع 1 می‌شود. با توجه به اهمیت بالای پیرترین‌ها، بررسی و شناخت بیشتر این متابولیت‌ها حائز اهمیت می‌باشد. هدف از این مطالعه، جداسازی ژن DXS در گیاه پیرتروم (Chrysanthemum cinerariaefolium Vis.) از خانواده گل‌ستاره‌ای‌ها و بررسی بیان دو ژن DXS و TcGLIP تحت تیمار متیل جاسمونات بود. در این تحقیق ابتدا توالی‌های نوكلئوتیدی ژن 1-دئوكسی-دی-زایلوز 5-فسفات سنتاز گونه‌های گیاهی مختلف از پایگاه اطلاعاتی NCBI دریافت شد و بعد توالی‌های دریافت شده توسط نرم‌افزار تحت وب ClustalW هم‌ردیف شدند. از هم‌ردیف‌سازی توالی‌های بدست آمده برای این توالی در گیاه پیرتروم آغازگرهای ویژه طراحی و سنتز شد. نتایج واكنش زنجیره‌ای پلیمراز و نتایج توالی‌یابی محصول آن و مشاهده باند با طول bp715 نشان داد كه آغازگرهای اختصاصی طراحی شده برای جداسازی ژن DXS كارایی لازم را دارند. همچنین بررسی بیان این دو ژن تحت تیمار متیل جاسمونات، القای بیان این ژن‌ها را تحت تأثیر متیل جاسمونات در مرحله گیاهچه‌ای نشان داد كه نشان می‌دهد كه متیل جاسمونات می‌تواند به‌عنوان یك الیسیتور مناسب برای افزایش میزان تولید پیرترین‌ها بكار گرفته شود.

The gene 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase (DXS) and TcGLIP multifunctional genes are two key genes involved in pyrethrins biosynthetic pathway, which retain insecticidal properties. DXS gene in the MEP pathway produces 1-deoxy-d-xylulose 5-phosphate using pyruvate and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. TcGLIP gene is involved at the last steps of pyrethrins biosynthesis pathway and integrates chrysanthemyl-CoA and pyrethrolone, which are produced in the MEP pathway and lipoxygenase pathways, respectively to yield pyrethrin I. Based on the significances of pyrethrins, further identification and studies are needed on these metabolites. The aim of this study was to isolate DXS gene in pyrethrum (Chrysanthemum cinerariaefolium Vis.) from the Asteraceae, as well as expression analysis of these two genes under methyl-jasmonate treatment. In the present work, the nucleotide sequences of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase gene of different plant species were obtained from NCBI database and subsequently aligned with ClustalW online software. Specific primers were designed from the conserved regions of aligned sequences. The polymerase chain reaction product with 715bp length showed that the specific primers had high efficiency to isolate DXS. In addition, gene expression analysis under methyl-jasmonate treatment showed that both DXS and TcGLIP were up-regulated in response to methyl jasmonate elicitor. Our data showed that methyl jasmonate treatment in seedling stage could be used as a suitable elicitor to increase pyrethrin production.