تاثير نانوذرات روي و تيتانيوم بر بيان ژن هاي فنيل آلانين آمونيالياز (PAL) و سيناميل الكل دهيدروژناز (CAD) در كشت سلولي گياه كتان (Linum usitatisimum)

The effects of nano-ZnO and nano-TiO2 on expression of Phenylalanine ammonia lyase (PAL) and Cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) genes in cell culture of Linum usitatissimum L

گياه كتان (Linum usitatissimum L) به عنوان يك محصول زراعي مهم و منبعي غني از اسيدهاي چرب مفيد، پروتئين، فيبر غذايي و ليگنان ها شناخته شده است. ليگنان ها گروه مهمي ازمتابوليت هاي ثانويه هستند كه به عنوان تركيبات آنتي اكسيدان، فعاليت هاي بيولوژيكي مهمي مانند اثرات ضد سرطاني در بدن انسان دارند. در اين مطالعه بيان ژن هاي فنيل آلانين آمونيالياز (PAL) و سيناميل الكل دهيدروژناز (CAD) در مسير بيوسنتز ليگنان ها تحت تاثير نانوذرات روي و تيتانيوم در كشت سلولي كتان مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور آزمايشي به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي با سه تكرار جهت بررسي تاثير نانوذرات روي و تيتانيوم طراحي شد. نانوذرات اكسيد روي در غلظت صفر، 30، 60 و 120 ميلي گرم بر ليتر و اكسيد تيتانيوم در غلظت صفر، 50، 100 و 150 ميلي گرم بر ليتر به كشت هاي سلولي اضافه شدند. سپس به منظور بررسي بيان ژن ها به وسيله Real-Time PCR، نمونه برداري از كشت هاي سلولي، 24، 48 و 72 ساعت بعد انجام شد. بيش ترين ميزان بيان ژن PALدر دو غلظت 30 و 60 ميلي گرم بر ليتر وكم ترين آن در غلظتmg/L 120 نانوذره روي مشاهده شد. نانو ذره تيتانيوم بر روي بيان ژن PAL تاثير معني داري نداشت ولي باعث افزايش بيان CAD درغلظتmg/L 150 در زمان هاي 48 و 72 شد. بيان CAD تحت تاثير نانوذره روي در غلظتmg/L 60 در همه بازه هاي زماني افزايش يافت و در غلظتmg/L 120 نانوذره روي، كاهش ميزان بيان اين ژن مشاهده شد. به طور كلي نتايج اين تحقيق نشان داد كه نانوذره روي در افزايش بيان هر دو ژن PALو CAD موثر است در صورتي كه نانوذره تيتانيوم تنها در تغيير بيان ژن CAD موثر بوده و تاثيري در بيان ژن PAL نداشته است.

The flaxseed (Linum usitatissimum L) is recognized as an important crop and the rich source of useful fatty acids, protein, dietary fiber and lignans.Lignans as antioxidant compounds are an important group of secondary metabolites that have important biological activities, such as anti-cancer effects in humans. In this study, the expression of Phenylalanine ammonia lyase (PAL) and Cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) genes in the lignan biosynthesis pathway were investigated under the influence of nano-ZnO and nano-TiO2 in flax cell culture. For this purpose, a factorial experiment in a completely randomized design with three replications were done to study the effects of of nano-ZnO and nano-TiO2. Nano-ZnO at 0, 30, 60 and 120 mg/L and nano-TiO2 at 0, 50, 100 and 150 mg/L were added to cell cultures and samples were collected at 0, 24, 48, and 72 h after adding nanoparticles. The gene expression analysis were studied using Real-Time PCR. The highest expression of PAL gene was observed at the concentrations of 30 and 60 mg/L, and the lowest expression was observed at the concentration of 120 mg/L of nano-ZnO. Nano-TiO2 had no significant effect on PAL gene expression, but the use of 150 mg/L nano-TiO2 led to increased expression of CAD at 48 and 72h. CAD expression increased at 60 mg/L concentration of nano ZnO at all intervals and the lowest expression of CAD was observed at 120 mg/L nano ZnO. The results of this study showed that zinc nanoparticles are effective in increasing the expression of both PAL and CAD genes, while the nano-TiO2 only affect the expression of CAD and has no effect on the expression of PAL expression.