عنوان پایان‌نامه
اثر تنش خشکی بر بیان ژنهای مسیر منوترپن منتول درنعناع فلفلی) Mentha piperita )
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-اصلاح نباتات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6900;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74862;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6900;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74862
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- یوسف رحیمی
- استاد راهنما
- علیرضا طالعی
- چکیده
- چکیده از زمان¬های خیلی قدیم گیاهان دارویی در اکثر فرهنگ¬ها به عنوان منبع دارویی مورد استفاده قرار گرفته اند. یکی از گیاهان دارویی مهم گیاه نعناع فلفلی Mentha piperita با نام رایج Peppermint می¬باشد که مصارف گسترده ای در صنایع دارویی، غذایی و بهداشتی دارد. میزان متابولیت¬های ثانویه تحت تاثیر بافت¬های مختلف یک گیاه، مراحل مختلف رشدی، پایه ژنتیکی (کموتایپ)، فصل برداشت، حاصل خیزی و pH خاک، شرایط خشک کردن، روش استخراج و شرایط آب و هوایی می¬باشد. از جمله مهمترین عواملی محیطی که بر روی میزان اسانس گیاهان دارویی تاثیر گذار است، کمبود آب می-باشد. در این مطالعه اثر تنش خشکی در چهار تیمار شامل نرمال، 75/0، 50/0 و 25/0 ظرفیت زراعی مزرعه در قالب طرح کاملا تصادفی (CRD) بر روی میزان و نوع ترکیبات موجود در اسانس اکوتیپ کرج نعناع فلفلی با استفاده از تجزیه GC-MS بررسی و بیان ژن¬های لیمونن سنتاز(lS)، لیمون-3- هیدروکسیلاز(l3h)، ترانس ایزوپیپریت انول (ipd)، ایزوپیپریت انون ردکتاز (ipr)، پلی گن ردکتاز (pr)، منتون ردکتاز (mr) و منتوفوران سنتاز (mfs) در مسیر بیوسنتز منتول با استفاده از روش PCR در زمان واقعی مطالعه شد. همچنین به منظور بررسی اثرات تنش در سطح فیزیولوژیکی، میزان فعالیت آنزیم¬های آنتی اکسیدان CAT، APX، GPX و SOD نیز بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه GC-MS، در حالت نرمال، 75/0، 50/0 و 25/0 ظرفیت زراعی مزرعه به ترتیب 9، 11، 10 و 10 ترکیب دارای بیشترین فراوانی بودند. ترکیبات عمده شناسایی شده در بافت برگ شامل منتول (13/30 درصد)، منتوفوران(10/21 درصد) و ال-منتون (13/15 درصد) برای حالت نرمال، منتول (67/22 درصد)، منتوفوران (51/32 درصد) و پلی گن (53/11 درصد) برای 75/0 ظرفیت زراعی، منتول (59/17 درصد)، منتوفوران (38/33 درصد)، پلی گن (95/12 درصد) و ترانس کاران (95/12 درصد) برای 50/0 ظرفیت زراعی، منتول (22/13)، منتوفوران (11/40) و پلی گن (91/15 درصد) برای 25/0 ظرفیت زراعی بودند. این نتایج نشان داد که با افزایش سطح تنش خشکی میزان منتول کاهش و میزان منتوفوران افزایش می¬یابد. بیان ژن ls در سطح 75/0 ظرفیت زراعی 51/11 برابر افزایش، در سطح 50/0 ظرفیت زراعی 28/1 برابر افزایش و در سطح 25/0 ظرفیت زراعی 12/31 برابر کاهش نسبت به حالت نرمال نشان داد. میزان بیان ژن l3h به ترتیب 2/4 برابر افزایش،13/1 برابر کاهش و 73/1 برابرکاهش نسبت به حالت نرمال نشان داد. میزان بیان ژن ipd به ترتیب6 برابر ، 83/2 برابر ، 95/1 برابر افزایش نسبت به حالت نرمال نشان داد. میزان بیان ژن ipr به ترتیب 07/2 برابر کاهش، 41/1 برابر کاهش و 54/1 برابر کاهش نسبت به حالت نرمال نشان داد. میزان بیان ژن pr به ترتیب 12/1 برابر افزایش، 5/10 برابر کاهش و 06/7 برابر کاهش نسبت به حالت نرمال نشان داد. میزان بیان ژن mr 76/2 برابر کاهش، 98/6 برابر کاهش و 23/2 برابر کاهش نسبت به حالت نرمال داشت. میزان بیان ژن mfs 59/4 برابر افزایش، 7/3 برابر افزایش و 87/6 برابر حالت نرمال افزایش بیان پیدا کرده است. بر این اساس می توان گفت تنظیم در سطح رونویسی نقش مهمی در تنظیم مقادیر دو ترکیب منتول و منتوفوران دارد. تغییرات پروتئین کل، آنزیم¬های CAT، APX، GPX و SOD در سطح یک درصد معنی دار شد. میزان فعالیت آنزیم¬های CAT، APX و GPX با افزایش تنش تا سطح 50/0 ظرفیت زراعی، افزایش، اما در سطح 25/0 ظرفیت زراعی کاهش پیدا کرد. میزان فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز به طور کلی دارای روند صعودی بوده و بیشترین مقدار را در سطح 25/0 ظرفیت زراعی دارا بود. واژگان کلیدی: تنش خشکی، Peppermint، ژن های ls، l3h، ipd، ipr، pr، mr، mfs، آنزیم های آنتی اکسیدان CAT، APX، GPX و SOD
- Abstract
- Abstract The medicinal plants from the past used as drug. One of the important medicinal plants is peppermint (Mentha piperita L.) which have the widespread use in the pharmaceutical, food and health. The level of secondary metabolites affected by tissues of a plant, growth stages, genetic basis (cemotype), harvest season, fertility and pH, drying, extraction and climatic conditions. Among the most important factors which could have been affected amount of essential oils of medicinal plants is water deficit. In this study, effect of drought stress were evaluated at four level of normal, 0.75, 0.50 and 0.25 FC in completely randomized design (CRD) with three replication. The amount and composition of essential oil of Mentha piperita were evaluated using GC-MS analysis, and express of limonene synthase (lS), Limon-3-hydroxylase (l3h), trans isopiperitenol dehydrogenase (ipd), isopiperitenone reductase (ipr), pulegone reductase (pr), Menton reductase (mr) and menthofuran synthase (mfs) by real-time PCR. As well as evaluating effects of stress on the physiological level, the activity of antioxidant enzymes; CAT, APX, GPX, and SOD were also investigated. The results of GC-MS analysis indicated that 9, 11, 10 and 10 compounds had the highest frequency in normal, 0.75, 0.50 and 0.25 FC respectively. The major compounds identified were concentration of menthol (30.13 %), menthofuran (21.10 %) and L-Menton (15.13 %) for normal, Menthol (22.67 %), menthofuran (32.51 %) and pulegon (11.53 %) for 0.75 FC, Menthol (17.59 %), menthofuran (33.38 %) pulegon (12.95 %) and trans-carane (12.95 %) for 0.50 FC, Menthol (13.22), menthofuran (40.11) and pulegon (15.91 %) for 0.25 FC. This results showed that with increasing drought stress, percentage of menthol reduced and methofuran increased. The expression of ls gene 11.51 fold up-regulated at 0.75 FC , 1.28 fold up-regulated at 0.5 FC and 31.12 fold down-regulated at 0.25 FC, Compared with normal. L3h gene expressions 4.2 fold up-regulated, 1.13 fold down-regulated and 1.73 fold down-regulated, respectively. The expression of Ipd 6 fold up-regulated, 2.83 fold up-regulated and 1.95 fold up-regulated, respectively. Ipr gene expressions 2.07 fold down-regulated, 1.41 fold down-regulated and 1.54 fold down-regulated, respectively. Pr gene expressions 1.12 fold up-regulated, 10.5 fold down-regulated and 7.06 fold down-regulated, respectively. The expression of mr gene 2.76 fold down-regulated, 6.98 fold down-regulated and 2.23 fold down-regulated, respectively. The expression of mfs gene 4.59 fold up-regulated, 3.7 fold up-regulated and 6.87 fold up-regulated, respectively. This results showed that transcriptional regulation had an important role in regulating the level of two compounds namely menthol and menthofura. Changes in total protein, antioxidant enzymes activity was significant. The activity of CAT, APX and GPX increased up to 0.50 FC but reduced in 0.25 FC. The SOD activity in general has been increased and the highest level was on 0.25 FC. Key words: Drought stress, Peppermint, genes ls, l3h, ipd, ipr, pr, mr, mfs, antioxidant enzymes CAT, APX, GPX, and SOD
