تأثير متيل جاسمونات بر رشد ريشه، خصوصيات بيوشيميايي و بيان ژن هيوسيامين 6- بتا-هيدروكسيلاز در ريشه موئين گياه بذرالبنج مشبك (Hyoscyamus reticulatus L.)

Effects of methyl jasmonate on root growth, biochemical characteristics and h6h gene expression in Hyoscyamus reticulatus L. hairy roots

بذرالبنج مشبك (Hyoscyamus reticulatus L.) سرشار از آلكالوئیدهای تروپانی هیوسیامین و اسكوپولامین می‌باشد كه به‌طور وسیع در داروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اینتحقیق به‌منظور بررسی اثر غلظت‌های مختلف (صفر، 50، 100 و 200 میكرومولار) متیل جاسمونات و مدت زمان تیمار 24 و 48 ساعت بر میزان رشد، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اكسیدانی، میزان آلكالوئیدهای تروپانی و میزان بیان ژن هیوسیامین-6-بتا-هیدروكسیلاز (h6h) در ریشه‌های موئین بذرالبنج مشبك به‌صورت فاكتوریل در قالب طرح پایه كاملاً تصادفی و با 3 تكرار انجام شد. بررسی میزان رشد در نمونه‌های شاهد و تیمار شده، نشان داد كه میزان وزن تر و خشك ریشه‌های موئین با شیب ملایمی در نمونه‌های تهییج شده رو به كاهش می‌باشد. همچنین نتایج تجزیه واریانس نشان داد كه تیمار با متیل جاسمونات (غلظت 200 و 100 میكرومولار)، تأثیرات معنی‌داری در سطح احتمال 1% بر فعالیت آنزیم‌های كاتالاز، گایاكول پراكسیداز و آسكوبات پراكسیداز داشت. همچنین مدت زمان تیمار (24 و 48 ساعت) متیل جاسمونات به‌استثناء آنزیم آسكوربات پراكسیداز، تأثیر معنی‌داری در سطح احتمال 1% بر فعالیت هر دو آنزیم كاتالاز و گایاكول پراكسیداز نشان داد. نتایج آنالیز GC/MS نشان داد كه در تیمار با متیل جاسمونات بیشترین میزان تولید هیوسیامین و اسكوپولامین (21.9% و 13.96%) به‌ترتیب در اثر تیمار با غلظت‌های 200 و 100 میكرومولار به مدت 48 و 24 ساعت بدست آمد، كه 1.6 و 1.25 برابر بیشتر نسبت به تیمار شاهد (به‌ترتیب 13.67% و 11.13%) بوده است. سطح بیان ژن هیوسیامین-6-بتا-هیدروكسیلاز با روش RT-PCR نیمه كمّی بررسی شد. نتایج نشان داد در تیمار متیل جاسمونات بیشترین میزان بیان ژن h6h (6 برابر بیشتر نسبت به شاهد) در غلظت 100 میكرومولار به مدت 24 ساعت بدست آمد. براساس نتایج، چنین استنباط می‌شود كه محرك متیل جاسمونات احتمالاً به‌دلیل تحریك بیان ژن‌های مؤثر در مسیر تولید آلكالوئیدهای تروپانی، در افزایش تولید هیوسیامین و اسكوپولامین مؤثر باشد.

Henabne(Hyoscyamus reticulatus L.) is a rich source of tropane alkaloids including hyoscyamine (Hyos) and scopolamine (SCP), widely used in pharmaceutical field. The aim of the present study was to assess the effect of different concentrations (0, 50, 100 and 200 µM) of methyl jasmonate (MeJA) at two different times of exposure (24 and 48 h) on growth, antioxidant enzymes activity, tropane alkaloids content, and the expression level of hyoscyamine-6-beta-hydroxylase (h6h) gene in H. reticulatus hairy root cultures. The results showed that MeJA at high concentration (200 µM) led to the decline of fresh and dry weight of hairy roots. Catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX) and ascorbate peroxidase (APX) activities were significantly increased by MeJA, especially at 200 µM in elicited hairy roots. As well, CAT and GPX activities, but not of APX, were also affected by exposure time of MeJA. According to the GC/MS analysis, the highest percentage of SCP (13.96%) and Hyos (21.9%) were respectively obtained when hairy roots were exposed to MeJA at concentrations of 100 and 200 µM for 48 and 24 h, which were, respectively, 1.6- and 1.25-fold higher than those in the control roots. According to the results of semi-quantitative RT-PCR analysis, the highest expression of h6h gene (6-fold higher than in the control) was obtained after 24 h exposure to 100 µM MeJA. These results indicate that MeJA, due to stimulation of the expression of key genes involved in the biosynthetic pathway of tropane alkaloids, could be used as an effective elicitor for increased production of Hyos and SCP.