
تعداد نشریات | 26 |
تعداد شمارهها | 447 |
تعداد مقالات | 4,557 |
تعداد مشاهده مقاله | 5,379,997 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 3,580,061 |
تاثیر نانوذرات اکسید تیتانیوم بر بیان ژنهای درگیر در تولید متابولیتهای ثانویه گیاه دارویی پریوش (Catharanthus roseus) | ||
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی | ||
دوره 15، شماره 2، خرداد 1402، صفحه 83-100 اصل مقاله (648.59 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22103/jab.2023.20229.1430 | ||
نویسنده | ||
محمّد آبیاری* | ||
استادیار، گروه علوم پایه، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
هدف: گیاه دارویی پریوش با نام علمی Catharanthus roseus، منبع مهم آلکالوئیدهای ضدسرطان و ضدفشار خون است. بهدلیل قیمت بالای این متابولیتها و محتوی اندک آنها در گیاه پریوش، تکنیکهای کشتبافت برای افزایش تولید آنها پیشنهاد شدهاند. بنابراین، این مطالعه با هدف ارزیابی تاثیر نانوذرات اکسید تیتانیوم (TiO2) بر بیان ژنهای کلیدی مسیر بیوسنتز ترکیبات فعال مهم دارویی در گیاه پریوش انجام شد. مواد و روشها: از محیط موراشیک و اسکوگ (MS) بهعنوان محیط پایه درکنار دو تنظیمکننده رشد 2,4-D (mg/L 1) و BAP (mg/L 5/0) برای کشت برگ، القاء کالوس و تولید سوسپانسیون سلولی استفاده شد.کشت سوسپانسیون پریوش در پیک رشد سلولی با غلظتهای 0، 50 و 100 میلیگرم در لیتر نانوذرات TiO2 تیمار شد. در ادامه، 24، 48 و 72 ساعت بعد از تیمار، بیان ژنهای STR، SGD، DAT و PRX با تکنیک Real-Time PCR سنجش شد. از آزمون تترازولیوم نیز جهت سنجش زندهمانی سلولی استفاده شد. نتایج: هرچند تفاوت معنیداری مابین درصد زندهمانی بعد از تیمار 50 و 100 میلیگرم در لیتر نانوذرات TiO2 وجود نداشت، با اینحال، گذشت زمان (از 24 و 48 ساعت به 72 ساعت) باعث کاهش زندهمانی سلولی شد. کاربرد غلظت بالاتر نانوذره TiO2 (از 50 به 100 میلیگرم در لیتر) باعث افزایش بیشتر بیان ژنهای کلیدی مسیر بیوسنتز ایندول آلکالوئیدهای پریوش شد. این افزایش تا 48 ساعت بعد از تیمار ادامه یافت اما بعد از آن کاهش یافت. بیشترین بیان ژنهای STR، SGD، DAT و PRX به ترتیب با 290، 186، 193 و 287 درصد افزایش در 48 ساعت بعد از تیمار 100 میلیگرم در لیتر نانوذره TiO2 (به عنوان موثرترین تیمار با بیشترین درصد زندهمانی سلولی) بدست آمدند. نتیجهگیری: در مواجه با نانوذرات TiO2، به عنوان یک الیسیتور و عامل تنشزا، ابتدا بیان ژنهای درگیر در بیوسنتز ایندول آلکالوئیدها القاء میشود تا دفاع در برابر عامل تنشزا حاصل شود و بعد از گذشت زمان و کاهش علائم تنشزا (نانوذره)، متعاقبا بیان ژنهای فوق کاهش مییابد. درکل، غلظت 100 میلیگرم در لیتر TiO2 و برداشت متابولیتها در 48 ساعت بعد از تیمار را میتوان بعنوان محرک امیدبخش افزایش محتوی ایندول آلکالوئیدها معرفی کرد. با توجه به نتایج، پیشنهاد میشود که مکانیزم دقیق درگیر در این افزایش متابولیت مورد بررسی بیشتر قرار گیرد. | ||
کلیدواژهها | ||
پریوش؛ گیاه دارویی؛ نانوذرات اکسید تیتانیوم؛ متابولیتهای ثانویه | ||
مراجع | ||
عموآقایی ریحانه، مجیدی مینا (1400) تأثیر محلول پاشی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر پاسخهای بیوشیمیایی، رشد، عملکرد و میزان اسانس گیاه زنیان (Carum copticum) تحت تنش شوری. روابط خاک و گیاه، 12(3)، 33-51.
فابریکی اورنگ صدیقه، درگاهی صالحه، پورابوقداره علیرضا (۱۳۹۷) اثرات نانومحرک دی اکسید تیتانیوم بر الگوی بیان ژنهای مسیر بیوسنتز سنگوئینارین در مامیران کبیر (Chelidonium majus). فصلنامه علمی ژنتیک نوین، ۱۳ (۴) ،۵۲۳-۵۱۳.
کریمزاده فاطمه، حداد رحیم، گروسی قاسمعلی (۱۳۹۸) تأثیر نانوذرات روی و تیتانیوم بر بیان ژنهای فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL) و سینامیل الکل دهیدروژناز (CAD) در کشت سلولی گیاه کتان .(Linum usitatisimum) فصلنامه علمی ژنتیک نوین، ۱۴ (۲) ، ۱۷۷-۱۷۱.
مزارعی ایوبف، موسوی نیک سید محسن، قنبری احمد، فهمیده لیلا (1398) تأثیر محلولپاشی غلظتهای مختلف اسید جاسمونیک و نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم بر برخی صفات فیزیولوژیکی و فعالیت آنتیاکسیدانی مریم گلی (Salvia officinalis L). نشریه زیستشناسی گیاهی ایران. 11، 1-22.
References
Akhtar SJ, Ahmad A (2017) Molecular network of monoterpene indole alkaloids (MIAs) signaling in plants with reference to Catharanthus roseus (L.) G. Don. In Stress Signaling in Plants. Genom Proteom Perspect 2, 37-67.
Aghaei R, Majidi M (2021) Effect of foliar spraying of titanium dioxide nanoparticles on biochemical responses, growth, yield and essential oil content of carum copticum under salinity stress. J Soil Plant Interact 12(3), 33-51 (In Persian).
Almagro L, Gutierrez J, Pedreño MA, Sottomayor M (2014) Synergistic and additive influence of cyclodextrins and methyl jasmonate on the expression of the terpenoid indole alkaloid pathway genes and metabolites in Catharanthus roseus cell cultures. Plant Cell Tissue Organ Cult 119(3), 543-551.
Dutta A, Batra J, Pandey-Rai S, Singh HD (2015) Expression of terpenoid indole alkaloid biosynthetic pathway genes corresponds to accumulation of related alkaloids in Catharanthus roseus (L.). Planta 220(3), 376-383.
Fabriki-Ourang S, Darghahi S, Pour-Aboughadareh A (2019) The effects of titanium dioxide nano-elicitor on the expression profile of sanguinarin biosynthesis pathway genes in greater celandine (Chelidonium majus L.). Mod Genet J (MGJ) 13(4), 513-523 (In Persian).
Hong F, Zhou J, Liu C, Yang F, Wu C, Zheng L, Yang P (2005) Effects of Nano TiO2 on photochemical reaction of chloroplasts of Spinach Biol Trace Elem Res 105, 269-279.
Karimzadeh F, Haddad R, Garoosi G (2019) 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. Mod Genet J (MGJ) 14(2), 171-177 (In Persian).
Kumar S, Singh B, Singh R (2022) Catharanthus roseus (L.) G. Don: A review of its ethnobotany, phytochemistry, ethnopharmacology and toxicities. J Ethnopharmacol 284,114647.
Kazemi B, Ranjbar M, Rezayatmand Z, Ahadi AM (2022) Examination of the Effect of Application Time of Titanium and Methyl Jasmonate Nanoparticles on Physiological, Growth, and Biochemical Characteristics of Savory Daenesis (Satureja hortensis L). J Plant Proc and Func 11 (48), 315-337
Liu Y, Zhao D, Zu YT, Jiang Y, et al. (2010) Effects of low light on terpenoid indole alkaloid accumulation and related biosynthetic pathway gene expression in leaves of Catharanthus roseus seedlings. Bot Stud 52, 191-196.
Liu Y, Patra B, Singh SK, Paul P, Zhou Y, Li Y, Wang Y, Pattanaik S, Yuan L (2021) Terpenoid indole alkaloid biosynthesis in Catharanthus roseus: effects and prospects of environmental factors in metabolic engineering. Biotechnol Lett 43(11), 2085-2103.
Mazarie A, Mousavi-nik S, Ghanbari A, fahmideh L (2019) Effect of different spraying concentrations of jasmonic acid and titanium dioxide nanoparticles on some physiological traits and antioxidant system activity of Sage (Salvia officinalis L). IJPB 11(1), 1-22 (In Persian).
Mistry V, Darji S, Tiwari P, Sharma A (2022) Engineering Catharanthus roseus monoterpenoid indole alkaloid pathway in yeast. Appl Microbiol Biotechnol 106(7), 2337-2347.
Mingyu S, Hong F, Liu C, Wu X, Liu X, Chen L (2007) Effects of nano-anatase TiO2 on absorption, distribution of light and photo reduction activities of chloroplast membrane of spinach. Biol Trace Elem Res 118, 120-130.
Nair R, Varghese SH, Nair BG, Maekawa T, Yoshida Y, Kumar DS (2010) Nanoparticulate material delivery to plants. Plant Science 179, 154-163.
Pan Q, Mustafa NR, Tang K, Choi YH, Verpoorte R (2016) Monoterpenoid indole alkaloids biosynthesis and its regulation in Catharanthus roseus: a literature review from genes to metabolites. Phytochem Rev 15(2), 221-250.
Papon N, Bremer J, Vansiri A, Andreu F, Rideau M, Crèche J (2015) Cytokinin and ethylene control indole alkaloid production at the level of the MEP/terpenoid pathway in Catharanthus roseus suspension cells. Planta Medica 71, 572-574.
Pfaffl MW (2001) A new mathematical model for relative quantification in Real-Time RT–PCR. Nucleic acids Res 9(9), e45-e45.
Roseus S M, Farsi M, Mirshamsi KA (2017) Evaluation of ethylene effect on expression level of T16H, G10H, DAT and AVLBS genes in Catharanthus. Biology 9(2), 151-160.
Sibéril Y, Benhamron S, Memelink J, Giglioli-Guivarc'h N, Thiersault M, Boisson B, Gantet P (2014) Catharanthus roseus G-box binding factors 1 and 2 act as repressors of strictosidine synthase gene expression in cell cultures. Plant Mol Biol 45(4), 477-488.
Srivastava S, Pandey R, Kumar S, Nautiyal CS (2014) Correspondence between flowers and leaves in terpenoid indole alkaloid metabolism of the phytoplasma-infected Catharanthus roseus plants. Protoplasma 251(6), 1307-1320.
Sheikhalipour M, Gohari G, Esmaielpour B, et al. (2022) Melatonin and TiO2 NPs application-induced changes in growth, photosynthesis, antioxidant enzymes activities and secondary metabolites in Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under drought stress conditions. Plant Growth Regul https://doi.org/10.1007/s00344-022-10679-1.
Perveen S, Safdar N, Yasmin A, Bibi Y (2022) DAT and PRX1 gene expression modulates vincristine production in Catharanthus roseus L. propagates using Cu, Fe and Zn nano structures. Plant Science 320, 111264.
Twaij BM, Hasan MN (2022) Bioactive Secondary Metabolites from Plant Sources: Types, Synthesis, and Their Therapeutic Uses. Int J Plant Biol 13, 4-14.
Wei S (2010) Methyl jasmonic acid induced expression pattern of terpenoid indole alkaloid pathway genes in Catharanthus roseus seedlings. Plant Growth Regul 61 (3), 243-251.
Yang F, Hong F, You W, Liu C, Gao F, Wu C, Yang P (2006) Influence of nanoanatase TiO2 on the nitrogen metabolism of growing spinach. Biol Trace Elem Res 110(2), 179-190.
Zhang L, Qing-Hui GA, Yuan-Gang ZU, Lei YAN, Yu-Liang MA, Yang, LIU (2014) Simultaneous quantitative determination of five alkaloids in Catharanthus roseus by HPLC-ESI-MS/MS. CJNM 12, 786-793
Zhao J, Zhu WH, Hu Q, HE XW (2001) Enhanced indole alkaloid production in suspension compact callus clusters of Catharanthus roseus: impacts of plant growth regulators and sucrose. Plant Growth Regul 33(1), 33-41.
Mezginezhad Z, Ghaderi M, Alizde Z, Izanloo A (2019) Effect of iron oxide and zinc oxide nanoparticles of on callus viability of seedless barberry. J Crop Breed 11 (30), 198-205.
Talebi F, Akbarpour V, Chalavi V (2022) Effect of methanol and titanium dioxide nanoparticles on phytochemical properties of artichoke (Cynara scolymus L.). J Crop Breed 14 (43),84-94. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 345 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 371 |