رود ة 47 رامش ، ة 1 ، راهب 1395 ص(
27 - 19 )
DOI: 10.22059/ijfcs.2016.57847
:نفلت * 09123130360
E-mail: [email protected] Farnesyl diphosphate synthase
یسررب نایب حطس نژ
اه ی ،fds وhdr idi رد مادنا اه ی هایگ ییاوه
Artemisia diffusa طابترا و
نآ اه یدیلوت یاهدیئونپرت زا یخرب نازیم اب
یئلاع دازرف
1مدقم یوقن اضردمحم ،
2
نیسح یداهلادبع و* 3هداز
1 ، 2 و 3 شناد .
،تاتابن حلاصا و تعارز هورگ رایشناد و یژولونکتویب هورگ داتسا ،یژولونکتویب دشرا یسانشراک ةتخومآ جرک ،نارهت هاگشناد یعیبط عبانم و یزرواشک سیدرپ
:تفایرد خیرات(
4 / 9 / 1393 - :بیوصت خیرات 9
/ 6 / 1394 )
هدیکچ
ا یگدنز رد ینپرت تابیکرت تیمها لیلد هب نآ نیب ةطبار یسررب ،ناسن
نژ و اه یرورض لیخد یاه
ژ فشک رظن زا ترورض نیا .تسا یواح ناهایگ نایم رد .تسا داوم نیا دیلوت رد مهم یاهن
نژ ،یسررب نیا رد .دراد یدایز تیمها ایزیمترآ سنج ،نپرت یاه
و fds
و hdr idi
تفاب هس رد
هایگ زا هچنغ و لگ ،گرب
Artemisia diffusa
یسررب نیا .دندش یبایزرا ةسیاقم زا هدافتسا اب
هداد زا لصاح یاه نژ یعقاو نامز ردPCR
هداد اب اه زا لصاح یاه
GC-MS
نپرت هتفرگ ماجنا اه
هب هک داد ناشن یسررب نیا جیاتن .تسا نپرت زا یضعب دیلوت رد لامتحا
تفاب رد اه ،صاخ یاه
نژ مان یاه .دنراد هدننکدودحم ریثأت هدرب نانچ
نژ هک یارب idi
1,8- cineole
و
germacrene-D
رد
نژ نیا هکنیا زا یادج ،رگید یوس زا .داد ناشن ار هدننکدودحم ریثأت هچنغ رد یمهم شقن اه
نپرت )زتنس( بیکرت هب ،ینپرت تابیکرت رگید دروم رد ،دنراد اه
نژ لامتحا نییاپ یاه
تسد دننام رت
نپرت دودحم ةفیظو نیا اهزاتنس هب .دنراد هدهع هب دیلوت رد یگدننک
یروط هدام دیلوت رد هک
beta-
farnescene
چیه رد نژ ةچنغ و گرب ،لگ زا کی یرگید لماع .دادن ناشن ار هدننکدودحم شقنfds
نژ شقن رب هک مان یاه
نپرت دیلوت رد هدرب یم رثا رظندروم یاه
زا سپ حطس رد میظنت دوجو دراذگ
یا رد هک تسا یسیونور .تسا هدشن هتخادرپ نآ هب یسررب ن
هژاو یدیلک یاه :
،ایزیمترآ نپرت
اه
، ،یعقاو نامز ردPCR GC-MS
.
همدقم
سنج
Artemisia
داوناخ زا ة
Asteraceae
تسا رد .
و یفلع ناهایگ سنج نیا هتوب
یا اب ناوت لمحت رد لااب
و کشخ قطانم همین
کشخ رکمین ود لدتعم قطانم ة
دوجو هب سنج نیا .دنتسه هدنکارپ یبونج و یلامش بیکرت ییاه نپرت دننام سناسا رد اه
.تسا فورعم ناش
زا شیب سنج نیا رد دصناپ
تسا هدش ییاسانش هنوگ
رد هک هراق یاه یلامش یاکیرمآ و اپورا ،ایسآ یم
دنیور
(
Abad et al., 2012
نایم رد .) هنوگ
یاه نیا فلتخم نوگ ،سنج
ة
Artemisia diffusa
.دراد رارق نیا
هنوگ
دننامه رگید هنوگ یاه تفای فلتخم طاقن رد ایزیمترآ
یم دوش ،ناریا رد . نیا
هنوگ رد ناتسا یاه ،نانمس
هایگ نیا .تسا هدش شرازگ ناتسلگ و ناسارخ لگ یاه داب طسوت هک دراد یزیر هدرگ
یناشفا یم دوش .
نپرت لیکشت ار هایگ نیا سناسا زا یمهم شخب اه
یم دنهد یلاعف رظن زا هایگ نیا همادا رد . رد نژ هس ت
نپرت تخاس ریسم اه
یسررب یم دوش .
1fds
: داوناخ زا ینژ ة
prenyl transferase
( )PTs
رد هک تسا نییاپ
تسد اب و دراد رارق تانولاوم ریسم
ددع ود لاصتا
1IDP
ددع کی هب
DMADP
هدام 2
Farnesyl diphosphate
( ار )FDP
یم دیلوت هک دنک
شیپ یئوکسس ةدام نپرت
( تسا اه
Wen & Yu, 2011
.)
Zeng et al.
( ناحیر مقر هس یور یشیامزآ رد )2013
هب لک نپرتونوم تبسن هک دندیسر هجیتن نیا هب یئوکسس طبار دش دیلوت مقر ره طسوت هک لک نپرت ة
هب اهزاتنس نپرتونوم تیلاعف تبسن اب ار یفیعض یئوکسس تبسن نینچمه و تشاد اهزاتنس نپرت
تیلاعف
3gds
میزنآ(
دنزاس ة نپرتونوم زاس شیپ زا اه
و IDI DMADP
هب ) نپرت تبسن اب زین fds
یاه
یدیلوت یناوخمه
.دادن ناشن نانآ
دندرک راهظا
،
یماگنه نپرت ریسم رد شنکاو نایرج
شیازفا اه
یم دبای ، وgds
تسا نکممfds
هجرد یا رد ار لرتنک زا
هک هدام شیپ حطس هب
روط تمس هب میقتسم
میزنآ یاه م یئوکسس و ونو اهزاتنس نپرت
یم دور لامعا
هب اما ،دننک نازیم
نپرت دیلوت رد دایز یدیلوت یاه
نیا هتبلا .دنتسین راذگرثا شیپ
ضرف یتروص رد تسرد
یئوکسس و ونوم یاهریسم هک تسا نپرت
اه هب روط
دنشابن لقتسم لماک (
Zeng et al., 2013
.)
4hdr
: لحرم نژ نیا طسوت یدیلوت میزنآ ة
ینایاپ
دیلوت شیپ هدام یاه ینعی هیاپ وIDP
DMADP
رد ار
ریسم
5MEP
یم زیلاتاک دیلوت رد ار یلصا شقن و دنک
شیپ یاهزاس ریسم هب هتسباو
تخاس یارب MEP
( زتنس ) یم یزاب یدیتسلاپ یاهدیئونورپوزیا دنک
(
Wang et al., 2007; Huang et al., 2009
.)
Munoz-
Bertomea et al.
( ندوزفا اب یشیامزآ رد )2006
هب تانومساج لیتم روتیسیلا هتخای
یاه جاک یعون
( Picea abies
نژ نایب حطس هک دندرک هدهاشم) hdr
هک دوب دهاش تلاح ربارب ود هب کیدزن ةجیتنرد
نآ
نپرتونوم رد هک دندش دیلوت ییاه هنومن
یاه دهاش
زا دندوب ترابع هک دنتشادن روضح :
a-pinene ،
b-pinene ،
camphene ،
limonene
و
myrcene
1. Isopentenyl diphosphate
2. Dimethylallyl pyrophosphate/diphosphate 3. Geranyl diphosphate synthase
4. Hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl 4- diphosphatereductase
5. 2-c-methyl-erythritol 4- phosphate
(
Munoz-Bertomea et al., 2006 Botella Pavi’a .)
et al.
( ینایب شیب اب )2004
ایزیمترآ هایگ رد hdr
میظنت رد ار یمهم شقن نژ نیا هک داد ناشن یاهدیئونپرت هتخاس
هدش افیا دیتسلاپ رد یم
دنک .
نایب حطس هک دنداد ناشن هورگ نیا نینچمه ردhdr
رف نایرج آ
دنی
deetiolation
چهایگ ندش زبس(
ة دیفس
هچهایگ )هدیدن رون یاه
Arabidopsis
هب تدش شیازفا
دیلوت شیازفا ،شیازفا نیا اب هارمه هک تشاد هنیزبس
( لیفورلک ) دش هدهاشم دیئونتراک و
Botella Pavi’a (
et al., 2004; Botella et al., 2004 )
نازیم .
یدایز
(EST Expressed sequence tag
هب طوبرم ) رد ارhdr
( کرک
trichome
) عانعن هایگ یاه (
نپرت زا ولمم هک اه
دندرک هدهاشم )تسا (
Botella et al., 2004
).
6idi
: فیظو ة تشگرب لیدبت دام ریذپ
ة
IDP
هب ار
DMADP
دام ود نیا(
ای اپمه ة رگیدکی رموزیا
ریسم ود ره رد )دنتسه تانولاوم و MEP
(MVA)
رب
دراد هدهع (
Olofsson et al., 2011; Ma et al., 2012
.)
Page et al.
( رد )2004
یشهوژپ نژ یشوماخ اب
idi
هایگ رد
Nicotiana benthamiana
، گرب یاه دیفس
هکل راد دیتسلاپ تفاب ، بیسآ
هدید نازیم هب نینچمه و
80 حطس شهاک دصرد گنر
هناد اه اب هسیاقم رد ار
رد نژ نیا یشوماخ اب نینچمه .دندرک هدهاشم دهاش هایگ هدشدای نازیم هک دش هدهاشم هنیزبس
و
یشوماخ اب هک دوب یحطس زا رتلااب دیئونتراک نژ
یاه
وhdr 7hds
دوب هدش داجیا (
Page et al., 2004
.)
نامه روط دش ناونع هک نژ
یاه یسرربدروم رد هک
شیپ دیلوت هدام
یاه نپرت ،دنراد شقن اه یم
دنناوت رب
دنراذگب رثا داوم نیا دیلوت نازیم
، هب روظنم یسررب
نازیم ریثأت نآ اه نپرت دیلوت رد هایگ رد اه
A. diffusa
و تسا داوم نیا زا یبوخ عبنم هک یم
دناوت تاعلاطا
یدنمدوس دننام یدربراک مولع رایتخا رد ار
تسیز ( یروانف یژولونکتویب
) شهوژپ نیا ،دهد رارق
.تسا هدش ماجنا
6. Isopentenyl diphosphate isomerase
7. Hydroxy-2-methyl-2-butenyl 4-diphosphate synthase
شور و داوم اه
هایگ تشاک رذب
A. diffusa
یتسیز و یکیتنژ ریاخذ یلم زکرم زا
و هیهت ناریا یارب
لرتنک طیارش رد تشاک دش
ة هناخلگ
رذب .دش هتفرگ راک هب یاه
تشک روظنم هب هایگ زاغآ رد
میدس تیرلکوپیه اب 20
و رامیت دصرد هاگنآ
بترم هس ه
رذب سپس .دش هداد وشتسش رطقم بآ اب یاه
ینوفعدض تدم هب هدش
هدراهچ زور تدشرد رون 3000
رود و سکول ة
یرون تشه و یکیرات تعاس هدزناش
شید یرتپ رد ییانشور تعاس یفاص ذغاک یواح یاه
رذب .دش هداد رارق بوطرم هناوج زا سپ اه
هب ندز
نادلگ یور و لقتنم کچوک یکیتسلاپ یاه نآ
اه
تبوطر ظفح روظنم هب فافش یکیتسلاپ شوپرد رارق
هداد نادلگ همادا رد دش تدم هب اه
تسیب کیو رد زور
ییامد طیارش 25
جرد ة سویسلس تبوطر ،
55 ،دصرد
یرون تدش 5000
رود و سکول ة
تعاس تشه یرون
و یکیرات هدزناش
دشر کقاتا رد ییانشور تعاس
هچهایگ سپس .دش یرادهگن دلگ هب اه
نا گرزب یاه
لحرم ات و لقتنم ة
ییامد طیارش رد یهدلگ 25
جرد ة
سویسلس تبوطر ،
55 یرون تدش ،دصرد 7000
و
رود ة یرون تشه و یکیرات تعاس هدزناش
تعاس
.دش یرادهگن ییانشور و جارختسا ةیزجت
سناسا
هنومن لگ و هچنغ ،گرب تفاب هس زا اه نیا
هنوگ رد
من ندرک کشخ زا سپ یهدلگ نامز هنو
.دش هتفرگ اه
هنومن هارمه هب و درخ ،سناسا جارختسا روظنم هب اه
رهم راهچ ة
د هب یزلف ةلول نور
هشیش سپ و هتخیر یا
ندرک هفاضا زا نازیم
نازگه ی ( طولخم مه اب
سکترو ) هنومن .دندش
زا سپ اه ندش طولخم
راهچ تدم هب
و هتفرگ رارق قاتا یامد رد تعاس شیلااپ هاگنآ
( رتلیف )
دش هنومن تلاح نیا رد هک دن هاگتسد هب قیرزت یارب اه
GC-MS
( دندوب هدامآ
Munoz-Bertomea et al.,
روظنم هب .)2006
ةیزجت هاگتسد زا سناسا
Agilent
Technologies 7890A
کی اب (MSD
5975 نوتس و )
HP-5MS
لوط هب 30
د رطق و رتم نور
ی 25 / 0
یلیم رتم یلا تماخض و ة
25 / 0 .دش هدافتسا رتمورکیم
( هتفاکش تلاح رد هاگتسد هب قیرزت
split
یامد اب )
یدورو 250 ییامد ةمانرب .دش ماجنا سویسلس ةجرد
هب نوآ نیا نیزاغآ یامد ؛دوب بیترت 60
،سویسلس ةجرد
ات امد شیازفا سپس هقیقد هس تدم هب امد نیا رد فقوت 150 ییامد نایدارگ اب سویسلس ةجرد 3
رد ةج
تدم هب امد نیا رد فقوت ،هقیقد رد سویسلس 1
،هقیقد
ات امد شیازفا سپس 260
بیش اب سویسلس ةجرد
تدم هب امد نیا رد فقوت و شیپ ةلحرم ناسمه نایدارگ نایرج تعرس اب مویله زاگ زا .هقیقد هد 1
یلیم رد رتیل
تعرس طسوتم و هقیقد 1
یتناس هب هیناث رد رتم زاگ ناونع
فتسا لماح ندرک هزینوی عبنم یامد .دش هدا
)نویسازینوی(
230 .دوب سویسلس ةجرد
اهرگزاغآ یحارط 18s rRNA
هب ناونع نآ هب طوبرم رگزاغآ و عجرم نژ
راک ساسا رب
Zeng et al.
( )2008
.دش باختنا یارب
نژ یاه
fds (Accessiom number: U36376.1)
،
idi
(DQ666334.1)
،
hdr (GQ119345.1)
اب رگزاغآ
زا هدافتسا مرن
رازفا
Primer3
و یحارط هاگنآ
هدافتسا اب
زا مرن رازفا
Primer BLAST
نومزآ دش اهرگزاغآ یلاوت .
عطق لوط هارمه هب ة
لودج رد یداجیا 1
.تسا هدمآ
لودج 1 یاهرگزاغآ یلاوت .
forward
و
reverse
نژ یاه هعطق لوط هارمه هب یسرربدروم هتفای شیازفا یاه
Table 1. sequences of forward and reverse primers of evaluated genes and their corresponding amplified length
gene Access no. Forward primer Reverse primer Amplified length
fds U36376.1 5’-CTGCCCTTGGTTGGTGTATT-3’ 5’-ATTCTCGGGACATGGTTACG-3’ 169 hdr GQ119345.1 5’-AATTCTCCATGGCGTCTTTG-3’ 5’-ATTATGCCTGGACACCTTCG-3’ 170 idi DQ666334.1 5’-GGGCGAACATGAACTTGATT-3’ 5’-CAGCTTGAGACCCTCCTCAC-3’ 154
تخاس زا هدافتسا اب نژ نایب یسررب وcDNA
PCR
یعقاو نامز رد هنومن رارکت هس اب ناهایگ لگ و هچنغ ،گرب زا یریگ
جارختسا و یتسیز تیک زا هدافتسا اب RNA
RNasyPlantMiniKit
و نژایک تکرش ربارب
روتسد راک تخاس .تفرگ ماجنا هدنزاس تکرش
زا هدافتسا اب cDNA
روتسد راک
تیک
FirstStrandcDNASynthesisK1622RevertAidTM
زاتنمرف تکرش ربارب
روتسد راک .تفرگ ماجنا تکرش
ماجنا یارب هاگتسد زا یعقاو نامز PCR
iCycler
تکرش
BioRad
گنر زا و
I Quantitect SYBER
Green
تکرش
Qiagene
هب ناونع گنر هدنشخرد
( سناسرولف )
دش هدافتسا یمک یبایزرا یارب جیاتن .
نیگنایم نژct
اه لودج رد 2
.تسا هدش هداد شیامن
لودج 2 نیگنایم لودج . نژct
اه ی سرربدروم رد ی ردPCR
یعقاو نامز
Table 2. average ct of evaluated genes at Real Time PCR Flower bloom
Leaf Gene/tissue
24.98 24.51
27.51 fds
25.84 25.96
24.59 idi
28.26 28.02
28.91 hdr
15.29 15.41
16.92 rRNA 18S
جیاتن جارختسا هداد ،نایاپ رد هاگتسد هب طوبرم یاه
نامز رد PCR
مرن زا هدافتسا اب یعقاو رازفا
Rest© (version 2)
(
Pfaffl et al., 2002
) یبایزرا دش و هاگنآ تاعلاطا نیا
هداد اب هب طوبرم یاه
GC-MS
نپرت ریسفت و هسیاقم اه
نایاش .دش نژ نایب یسررب رد هک تسا یروآدای
رد اه
نژ نیا نایب ،یسرربدروم ةنوگ رد اه
A. annua
هب ناونع
مرن رد عجرم ةنوگ رازفا
.تسا هدش هدافتساRest
ثحب و جیاتن
نپرت نیب زا هک ددع هد دادعت هایگ نیا رد دوجوم یاه
یئوکسس هس و نپرتونوم تفه لماش یم نپرت
،دوش
ماجنا یسررب .تسا هدش یسررب تسا تروص نیا هب هتفرگ
کت یاوتحم هک نپرتونوم کت
اه نژ نایب نازیم اب یاه
وhdr
کت یاوتحم رگید فرط رد و هدش هسیاقمidi
کت
یئوکسس نپرت د اه نژ نایب نازیم اب هسیاقم ر یاه
وfds
لکش( تسا هدش یسررب زینidi
1 .)
لکش 1 نژ . یاهریسم رد یسرربدروم یاه وMEP
( MVA Nagegowda, 2010
)
Figure 1. Evaluated genes in MVA and MEP pathways (Nagegowda, 2010)
a-pinene
نایب گرب رد .تسا نپرتونوم کی ؛
hdr
نایب یلو هچنغ زا رتمک و تسا هچنغ زا رتشیب idi
دام ة تسا رتشیب زین یدیلوت
، یم هک شقن هب دناوت
گنررپ رت ربارب ردidi
دام دیلوت رد hdr
ة هدشدای هراشا
چنغ رد .دنک ة
نایب و لگ زا یرتلااب نایبhdr
رتمکidi
و دوب لگ زا ةدام
یدیلوت دننام هک دوب لگ زا رتمک
دروم نیشیپ شقن زا یم تیامح هدام دیلوت رد idi
لگ رد .دنک نیا
هنوگ نژ ود ره نایب گرب اب هسیاقم رد دام یلو رتشیب
ة زا رتشیب یکدنا فلاتخا اب یدیلوت
یم هک تسا گرب خت هلئسم دناوت
شیپ عبانم صیص
هدام دام دیلوت فرص هک دنک حرطم ار اه ة
هدش یرگید
تسا لکش(
2 .) رد یشهوژپ نژ یشوماخ اب
رد idi
هایگ
N. benthamiana
گرب ، دیفس یاه هکل
راد ،
بیسآ دیتسلاپ راتخاس نازیم هب و هدید
80 دصرد
حطس شهاک گنر
هناد اه هدهاشم دهاش اب هسیاقم رد
دش (
Page et al., 2004
هک دش هدهاشم نینچمه .)
نازیم هنیزبس ینپرت تاقتشم ود ره( دیئونتراک و
یحطس زا رتلااب )دنتسه تسا
نژ یشوماخ اب هک یاه
وhdr
دوب هدش داجیاhds
(
Page et al., 2004
.)
1,8-cineole
؛)نپرتونوم(
نژ نایب زا هچنغ ردhdr
نژ و رتشیب لگ و گرب ینعی رگید تفاب ود
idi
و تسا رتمک رگید تفاب ود زا ،سکعرب ةدام
یدیلوت
دراد هراشا هک .تسا رتمک گرب و لگ زا هچنغ رد زین چنغ رد هدام دیلوت یگدننکدودحم لماع هک ة
نژ
hdr
نژ و تسین هدشدای
یم دناوت لگ رد .دشاب idi
دوجواب
لااب ندوب نژ ود نایب هدشدای
، ةدام یدیلوت زا رتمک گرب
دشاب یم هک وت نژ شقن هب دنا نییاپ یاه
یتسد
دشاب هتشاد هراشا لکش(
2 رد .) یشهوژپ حطس
نیئتورپ رد HDR
فلع هایگ ( لات
Arabidopsis
thaliana
اب ) تفاب رد شروضح دوجو ،فلتخم یاه
تفاب رد ار نازیم نیرتشیب .تشاد ناوج یاه
Wang et
al.
(2007)
دندرک راهظا حطس نیب فلاتخا هک
نیئتورپ و mRNA
مادنا رد HDR
فلتخم یاه
هب لامتحا میظنت لیلد هب یاه
و تسا یسیونور زا سپ
نایب هکنیا تسا نکمم hdr
لحرم هب هتسباو ة
یومن
دشاب (
Wang et al., 2007
.)
لکش 2 نپرتونوم یخرب یاوتحم هسیاقم . نژ نایب حطس و اه
یاه وhdr
ردidi
تفاب اه هچنغ و لگ ،گرب ی
A.diffusa
Figure 2. the comparison among some monoterpenes and expression level of genes idi and hdr in leaf, blossom and flower tissues of A.diffusa
-6 -4 -2 0 2
leaf bloom flower
Fold change
Tissue
a-pinene α-pinene
HDR IDI
-10 0 10 20 30
leaf bloom flower
Fold change
Tissue 1,8-cineole
1,8-cineole HDR IDI
-10 -5 0 5 10
leaf bloom flower
Fold change
Tissue
camphene camphene
HDR IDI
-6 -4 -2 0 2
leaf bloom flower
Fold change
Tissue
borneol borneol
HDR IDI
-10 -5 0 5
bloom flower
Fold change
Tissue beta-myrcene
beta-myrcene HDR -20 IDI
0 20 40
leaf bloom flower
Fold change
Tissue camphor
camphor HDR IDI
-6 -4 -2 0 2
leaf bloom flower
Fold change
Tissue p-cymene
p-cymene HDR IDI
Borneol
،)نپرتونوم(
نایب گرب رد زا رتمک hdr
و هچنغ زا رتشیب زین یدیلوت ةدام و تسا نآ زا رتشیبidi
هب هجیتن رد هک تسا هچنغ نژ شقن لامتحا
دیلوت ردidi
شقن رب هدام لگ اب هسیاقم رد هچنغ رد .دراد یرتربhdr
یلو رتمکidi
تسا رتشیب زین یدیلوت ةدام و رتشیبhdr
یم رظن هب دروم نیا رد هک نژ شقن دسر
هتسجربhdr
رت
زا نایب نژ ود ره ،گرب اب هسیاقم رد لگ رد .تسا idi
هک تسا رتشیب گرب رد یدیلوت ةدام یلو هتشاد یرتشیب یم هراشا دناوت نژ شقن رب دشاب یا
نییاپ یاه و یتسد
هدام شیپ صیصخت هلئسم ه
نژ نیا طسوت هک ا یاه
نییاپ یم لامعا یتسد نینچ زورب هب رجنم هک ،دوش
لکش( تسا هدش یجیاتن 2
.)
Camphene
،)نپرتونوم(
نایب گرب رد و رتمکhdr
نایب دام و هچنغ زا رتشیب idi
ة نآ زا رتمک یدیلوت
یم هک تسا هتسجرب لیلد هب دناوت
شقن ندوب رت
hdr
نایب هچنغ رد .دشاب شیبhdr
نایب و لگ زا رت رتمکidi
دام و تسا نآ زا ة
نیا هک تسا لگ زا رتشیب یدیلوت
جیتن زا زین هجیتن ة
نیشیپ تیامح گرب دروم رد
یم هک دنک هتسجرب ینژ hdr
هدام نیا دیلوت رد رت
رتشیب گرب اب هسیاقم رد نژ ود ره نایب لگ رد .تسا دام و تسا ة
هب هک تسا گرب زا رتشیب لگ رد یدیلوت
یم یقطنم رظن شقن زا ناشن جیاتن نیا .دیآ
لرتنک یگدننک هتسجرب تبسن هب دننام ینژ رت
ردhdr
نژ ربارب یاه نییاپ یتسد دراد لکش(
2 .)
Camphor
،)نپرتونوم(
هچنغ هب تبسن گرب رد
نایب نایب و رتمکhdr
دام و رتشیبidi
ة رتمک یدیلوت
تسا یوق شقن هب هک رت
.دراد هراشا هدام دیلوت ردhdr
زا رگید یوس نژ ،لگ اب هسیاقم رد هچنغ رد
نایبhdr
نژ و رتلااب دام و دراد یرتمک نایب idi
ة رد یدیلوت
هک تسا لگ زا رتشیب هچنغ رگید راب
گنررپ شقن رب رت
ربارب رد hdr
نایب لگ رد .دراد هراشا idi
و hdr idi
رب زا رتشیب دام و تسا گ
ة زا رتشیب لگ رد یدیلوت
هجیتن هک تسا گرب تسا یقطنم یا
لکش(
2 .)
p-cymene
،)نپرتونوم(
زا رتمک گرب رد hdr
و هچنغ دام و تسا نآ زا رتشیب idi
ة رتمک یدیلوت
هک تسا رگید راب
شقن رظن زا ارhdr
یگدننکدودحم
یم هتسجرب هدام دیلوت اب هسیاقم رد هچنغ رد ،دنک
لگ
، و رتشیب hdr
دام نینچمه و رتمک idi
ة یدیلوت شقن ،سکعرب اجنیا رد هک تسا رتمک
رظن هب idi
هتسجرب گرب زا رتشیب نژ ود ره نایب لگ رد .تسا رت
دام و تسا ة
رظن هب یقطنم هک تسا رتشیب زین یدیلوت
یم یم و دسر نژ فیعض شقن هب دناوت
یاه نییاپ یتسد
ترابع هب هک دنک هراشا قیقد
رت یم هک تفگ ناوت
نژ یاه نییاپ یتسد دنرادن ار هدننکدودحم شقن
لکش(
2 .)
beta-caryophyllene
یئوکسس(
رد لگ رد ،)نپرت
نازیم ،نژ ود نایب شیازفا اب هارمه ،هچنغ اب هسیاقم دام ة دروم یم اجنیا رد هک .تسا هتفای شیازفا زین رظن
گنررپ شقن هب ناوت نژ رت
یاه و idi
ب رد fds
ربار
نژ یاه نییاپ یتسد رت زاتنس نپرت دننام درک هراشا اه
لکش(
3 .) رد یسررب یرگید ،
Zare Mehrjerdi et al.
( و تانومساج لیتم یاهروتیسیلا یاقلا اب )2013
2-isopentenyladenine
هایگ رب
A. annua
یطابترا
یئوکسس یعون( نینیزیمیترآ حطس نیب حطس و )نپرت
نایب نیا رد .دشن هدهاشم fds
یسررب یاوتحم
طابترا یلو داد ناشن ار دیلوت شیازفا نینیزیمیترآ ینعم نایب حطس اب ار یراد تشادن fds
(
Zare Mehrjerdi et al., 2013
.)
beta-farnescene
یئوکسس(
تبسن لگ رد ،)نپرت
نژ نایب نازیم هچنغ هب ةدام نازیم یلو رتشیب اه
نیا دننام یجیاتن تسا لگ زا رتشیب هچنغ رد یدیلوت یم هب دناوت هتسجرب شقن هب نشور روط نژ رت
یاه
نییاپ نژ ربارب رد یتسد هک دنک هراشا یسرربدروم یاه
نژ نایب ندوب لااب دوجواب یاه
و idi
دیلوت نازیمfds
نییاپ گید تفاب اب هسیاقم رد ار هدام رت میتسه دهاش ر
لکش(
3 .)
germacrene-D
یئوکسس(
هب ،)نپرت اب یداع روط
رتشیب ،هچنغ هب تبسن لگ رد نژ ود نیا نایب ندوب رد هک .تسا هچنغ زا رتشیب لگ رد زین یدیلوت ةدام
لباق یدروم نیا یلک تلاح شیازفا اب هک تسا راظتنا
جیاتن نیا .دبای شیازفا زین رظندروم ةدام ،نژ ود یم نژ رتشیب یگدننکدودحم رثا هب دناوت یاه
نژ ربارب رد یسرربدروم نییاپ یاه
د یتس دیلوت رد رت
لکش( دنک هراشا رظندروم ةدام 3
.)
Iijima et al.
( )2004
دنداد ماجنا ناحیر مقر هس یور رب یشهوژپ یمیزنآ تیلاعف و یسیونور حطس نیب یفیعض ةطبار هک
نژ یاه ،gds
و fds 1TPSs
دندرک هدهاشم ار نیا هک
یم دروم حرطم ار یسیونور زا سپ میظنت شقن دناوت
دنک (
Iijima et al., 2004
،لک یدیلوت نپرت نازیم .)
تیلاعف یلک حطس اب یبوخ ةطبار
TPSs
هن یلو تشاد
نژ اب یاه و gds
(fds Iijima et al., 2004
نایم رد .)
مقر گرب رد لاثم یارب مقر هس نآ رد SD
دودح
مقر ربارب هس لک نپرت نازیم تیلاعف حطس و دوبSW
تبسن هب کیدزن مقر ود نیا نیب TPSs
1:3 .دوب
نیمه گرب روط یاه دودحSD
4 / 7 یرتشیب نپرت ربارب
مقر زا تیلاعف نازیم تبسن و دنتشادEMX
زینTPSs
رگید یوس زا .دوب تروص نیمه هب مقر ود نیا رد گرب یاه و SW
تیلاعف زا یناسمه حوطس SD
میزنآ لینرپ یاه ( زارفسنرت
و fds
د ار )gds
دنتشا
یلاحرد هک تشاد یرتشیب نپرت ربارب هسSD
(
Iijima
et al., 2004
.) هب هجوت اب یسررب
نایب نازیم نیب هسیاقم و ریخا
نژ رظانتم یدیلوت داوم و اه نآ
اه تفاب رد و اه
مادنا یم فلتخم یاه رد هک تروص نیا هب ار جیاتن ناوت
تفاب ،فلتخم یاه مادک
کی نژ زا وم مادک یارب اه دا
و هتشاد ار هدننکدودحم شقن هب
لامتحا اب تسد یراک
دام نازیم ناوتب نژ نآ ة
لودج ،داد شیازفا ار یدیلوت
3 تکن اما ؛تسا هدش هئارا ة
لباق هجوت اب هک تسا نیا
نیا رد هکنیا هب هجوت یسررب
نژ یرتشیب یاه هب
هژیو
نژ یاه یسررب TPSs
دشن ه یعطق جیاتن ،دنا هدوبن
و
لامتحا ی تسا لودج(
3 .) نییاپ لودج رد ةژاو
yes
ناشن ةدنهد تفاب رد نژ نآ ندوب هدننکدودحم
رظندروم نپرت یارب و رظندروم
و تسا ةژاو زا ناشنno
.تسا نژ نآ ندوبن هدننکدودحم هب مزلا یروآدای هسیاقم نیا رد هک تسا روظنم اه
نآ رد ،نآ ندوب راذگرثا ای و نژ ندوب هدننکدودحم زا یحطس دام دیلوت زا ة
هدشدای هسیاقم هک تسا هدش
،
یم هدام کی دیلوت زا یدح ات نژ کی لاثم یارب دناوت
زا سپ و دشاب هتشادن هدننکدودحم ای و یفنم یشقن هناتسآ زا رذگ یم نژ نآ ،دیلوت زا یا
شقن دناوت
هدننکدودحم )کبدیف( یدروخزاب ریثأت ای و
دیلوت رد ار
دنک یزاب هدام نآ .
لکش 3 یئوکسس یخرب یاوتحم ةسیاقم . نپرت
اه نژ نایب حطس و یاه
وfds
ردidi
تفاب اه لگ و هچنغ ،گرب ی
A. diffusa
Figure 3. the comparison among some sesquiterpenes and expression level of genes idi and fds in leaf, blossom and flower tissues of A.diffusa
1. Terpene synthases
-6 -4 -2 0 2
bloom flower
Fold change
Tissue beta-farnescene
beta farnescene -6
-5 -4 -3 -2 -1 0
bloom flower
Fold change
Tissue
beta-caryophyllene
beta-caryophyllene FDS
IDI
-10 -5 0 5 10
bloom flower
Fold change
Tissue germacrene-D
germacrene-D FDS IDI
لودج 3 یلامتحا ریثأت . گدننکدودحم
ی نژ اه نپرت دیلوت رد رد اه
A. diffusa
Table 3. the probable restricting effect of genes in terpene synthesis in A.diffusa
A.diffusa Leaf Bloom Flower
Compounds fds hdr idi fds hdr idi fds hdr idi
beta-caryophyllene - - - yes - yes yes - yes
beta-farnescene - - - no - no no - no
germacrene-D - - - yes - yes yes - yes
1,8-cineole - no no - no yes - yes (reverse)1 no
a-pinene - no yes - yes (reverse) yes - no yes
beta-myrcene - - - - yes no - yes no
borneol - yes (reverse) no - no no - no yes (reverse)
camphene - yes no - yes yes (reverse) - yes no
camphor - yes no - yes yes (reverse) - yes no
p-cymene - yes no - no no - no yes
1 .
Reverse
هک تسا نیا ینعم هب دروم هدام و نژ نیب سکعرب هطبار
.دراد دوجو رظن
1. Rreverse means that there is an inverse relationship between the gen and the corresponding compound.
هجیتن یریگ یلک
نامه روط نژ ،داد ناشن جیاتن هک رد یبایزرا دروم یاه
بیکرت یضعب دروم اه
ریثأت هدننکدودحم یلو ،دنتشاد
بیکرت نیا یقاب دروم رد اه
هب لامتحا نژ نیا یاه
بلغ هک دندوب TPSs
ة هجیتن رد و رتشیب ریثأت
یگدننکدودحم نژ .دنتشاد ار
شقن یسرربدروم یاه
رد ار یتایح نیمأت
هدام شیپ تبسن نییعت و اه
نآ اه
دننام(
نپرت زا یضعب دروم رد اما ،دنراد )idi
اه
هب لامتحا ریثأت یگدننکدودحم نژ
یاه
،TPSs
ریثأت
نژ یگدننکدودحم یاه
هدشدای ار
هب ناونع لماع
هدننکدودحم مک
گنر تکن .تسا هدرک ة
هک یرگید
یم ار جیاتن دناوت هب
روط لماک تسرد ،دهدن ناشن
نژ هک تسا تیعقاو نیا هب طوبرم یاه
یسرربدروم رد
یم میظنت یسیونور زا سپ حطس
نیاربانب و دنوش نژ نیا شهاک ای و شیازفا
یمن ار اه ناوت
هب عطقروط هب
رییغت یریذپ یاه نپرت حطس رظندروم
زا .داد طبر یوس
رگید نپرت لاقتنا ،ناهایگ یخرب دروم رد هب هشیر زا اه
هک تسا هدش هدهاشم ییاوه شخب یم
دناوت تبسن
نایب نژ یاه نپرت هب طوبرم نیا دوجوم نازیم اب ار اه
نیا رد داوم شخب
یاه ییاوه هارمگ هدننک ؛دهد ناشن
هکنیا نمض یسم دروم رد
یاهر و MEP
نیا MVA
هلئسم لباق هجوت شیپ لدابت هک تسا هدام
اه نیا نیب
هک ،تسا هدش هدهاشم فلتخم ناهایگ رد ریسم ود نیب تبسن دشاب هداد خر هایگ نیا رد لدابت نیا رگا نژ اه نپرت و مه زاب ار یدیلوت یاه هدیچیپ
رت یم دنک .
هک یدراوم هب هجوت اب ،لک رد نیاربانب هراشا
جیاتن ،دش
شرازگ یعطق هلاقم نیا رد هدش هدوبن
اب جیاتن و
لامتحا نایب .تسا هدش
REFERENCES
1. Abad, M.J., Miguel Bedoya, L., Apaza, L. & Bermejo, P. (2012). The Artemisia L. genus: A review of bioactive essential oils. Molecules, 17, 2542-2566.
2. Botella-Pavı´a, P., Besumbes, O., Phillips, M.A., Carretero-Paulet, L., Boronat, A. & Rodrı´guez- Concepcio´n, M. (2004). Regulation of carotenoid biosynthesis in plants: evidence for a key role of hydroxylmethylbutenyl diphosphate reductase in controlling the supply of plastidial isoprenoid precursors, The Plant Journal, 40, 188-199.
3. Cheng, A.X., Lou, Y.G., Mao, Y.B., Lu, S., Wang, L.J. & Chen, X.Y. (2007). Plant terpenoids:
Biosynthesis and ecological functions. Journal of Integrative Plant Biology, 49(2), 179-186.
4. Huang, J. Z., Cheng, T.C., Wen, P.J., Hsieh, M.H., & Chen, F.C. (2009). Molecular characterization of the Oncidium orchid hdr gene encoding 1 hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl 4-diphosphate reductase, the last step of the methylerythritol phosphate pathway. Plant Cell Reports., 28, 1475- 1486
5. Iijima, Y., Davidovich-Rikanati, R., Fridman, E., Gang, D.R., Bar, E., Lewinsohn, E. & Pichersky, E. (2004). The biochemical and molecular basis for the divergent patterns in the biosynthesis of terpenes and phenylpropenes in the peltate glands of three cultivars of basil, Plant Physiology, 136, 3724-3736.
6. Ma, Y., Yuan, L., Wu, B., Li, X., Chen, S. & Lu, S. (2012). Genome-wide identification and characterization of novel genes involved in terpenoid biosynthesis in Salvia miltiorrhiza, Journal of Experimental Botany. 63, 2809-2823.
7. Munoz-Bertomeu, J., Arrillaga, I., Ros, R. & Segura, J. (2006). Up-regulation of 1-deoxy-dxylulose- 5-phosphatesynthase enhances production of essential oils in transgenic Spike lavender. Plant Physiology 142, 890-900.
8. Nagegowda, D.A. (2010). Plant volatile terpenoid metabolism: Biosynthetic genes, transcriptional regulation and sub-cellular compartmentalization, FEBS Letters, 584, 2965-2973.
9. Olofsson, L., Engström, A., Lundgren, A. & Brodelius, P. E. (2011). Relative expression of genes of terpene metabolism in different tissues of Artemisia annua L, BMC Plant Biology, 11, 45.
10. Pfaffl, M.W., Horgan, G.W. & Dempfle, L. (2002). Relative expression software tool (REST©) for group-wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR.
Nucleic Acids Research, 30(9), e36-e36.
11. Page, J.E., Hause, G., Raschke, M., Gao, W., Schmidt, J., Zenk, M.H. & Kutchan, T.M. (2004).
Functional analysis of the final steps of the 1-deoxy-d-xylulose 5-phosphate (DXP) Pathway to isoprenoids in plants using virus-induced gene silencing. Plant Physiology 134, 1401-1413.
12. Phillips, M.A., Walter, M.H., Ralph, S.G., Dabrowska, P., Luck, K., Uro, E.M., Boland, W., Strack, D., Rodri´guez-Concepcio, M., Bohlmann, J. & Gershenzon, J. )2007(. Functional identification and differential expression of 1-deoxy D-xylulose 5-phosphate synthase in induced terpenoid resin formation of Norway spruce (Picea abies), Plant Molecular Biology, 65, 243-257.
13. Wang, Q., Pi Y., Hou, R., Jiang, K., Huang, Z., Hsieh, M. & Sun, X. (2007). Molecular cloning and characterization of 1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl 4-diphosphate reductase (CaHDR) from Camptotheca acuminata and its functional identification in Escherichia coli; BMB Reports, 29, 112-118.
14. Wen, W. & Yu, R. (2011). Artemisinin biosynthesis and its regulatory enzymes: Progress and perspective, Pharmacogn Review, 5(10), 189.
15. Zare Mehrjerdi, M., Bihamta, M.R., Omidi, M., Naghavi, M.R., Soltanloo, H. & Ranjbar, M. (2013).
Effects of exogenous methyl jasmonate and 2-isopentenyladenine on artemisinin production and gene expression in Artemisia annua, Turkish Journal of Botany 37, 499-505.
16. Zeng, Q., Zhao, C., Yin, L., Yang, R., Zeng, X., Huang, Y., Feng, L. & Yang, X. (2008). Cloning of artemisinin biosynthetic cDNAs and novel ESTs and quantification of low temperature-induced gene over-expression. Science China C Life Science, 51(3), 232-4.
Expression levels of hdr, fds and idi genes in aerial organs of Artemisia diffusa and their relationships with some terpene contents
Farzad Alaeimoghadam1, Mohamad Reza Naghavi2* and Abdolhadi Hosseinzadeh3 1, 2, 3. Former M.Sc. Student of Agriculture Biotechnology, Professor of Agriculture Biotechnology
and Associate Professor, Department of Agronomy, University College of Agriculture & Natural Resources of University of Tehran, Karaj, Iran
(Received: Nov. 25, 2015 - Accepted: Aug. 31, 2015)
ABSTRACT
In view of the importance of terpene in human’s life, analyzing the relationship between them and the involved genes are of crucial necessity. The necessity is for exploring influential genes. Among different plants containing terpene, Artemisia is included. In this study, several genes Farnesyl diphosphate synthase (fds), Hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl 4-diphosphate reductase (hdr) and Isopentenyl diphosphate isomerase (idi) in pathways 2-c-methyl-erythritol 4- phosphate (MEP) and Mevalonate (MVA) were analyzed in comparison to some monoterpene and sesquiterpene content in three tissues namely leaf, bud and flower of Artemisia diffusa. This study was conducted to compare RT-PCR data of genes with data from terpene GC-MS results. Results showed that it seemed for certain terpenes production in certain tissues, the above genes had limiting function (as idi in bud for 1,8- cineole and germacrene-D). These genes play important roles in terpene production and for some other terpenes, probably, other downstream genes such as terpene synthase had this limiting role (about beta-farnescene, for example, genes idi and fds had no limiting role in none of tissues mentioned above). Another point which casts doubt on fds, hdr and idi functions in terpene production is post-transcriptional regulation of these genes, the factor which was not evaluated in this study.
Keywords: Artemisia, GC-MS, Real-Time PCR, terpenes.
* Corresponding author E-mail: [email protected] Tel: +98 912 3130360
