الگوی بیان ژنهای کلیدی در مسیر بیوسنتز منتول در اندامهای مختلف نعناع فلفلی

Transcript

1 پژهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 چکیده نعناع فلفلی الگی بیان ژنهای کلیدی مسیر بیسنتز منتل اندامهای مختلف نعناع فلفلی )Mentha piperita( 2 2 مختار جاللی جاران سهیال افکار 1 * قاسم کریمزاده 1- استادیار گره اصالحنباتات بیتکنلژی دانشگاه پیام نر لرستان خرمآباد 2- دانشیار گره اصالحنباتات بیتکنلژی دانشکده کشارزی دانشگاه تربیت مس تهران )تاریخ یافت: 1101/90/11 تاریخ پذیرش: 1101/12/12( )Mentha piperita( )( یکی از مهمترین گیاهان داریی معطر است. منتل ترکیب اصبلی یبهه اسبان نعنباع فلفلی است که صنایع دارسازی آرایشی غذایی استفاده میشد. این کار با هدف مطالعه بیبان ژنهبای پلگبانردکتباز منتفرانسینتاز )Mfs( لیمننسینتاز )Ls( مسیر بیسنتز منتل اندامهبای مختلب )گب ببر سباهه( زمبان شرع گلدهی انجام شد. برای انجام این پههش گیاهان نعناع فلفلی از پههشکده گیاهان داریی جهاد دانشگاهی تهیه ببه گلدانها گلخانه منتق شدند. با تجه به نتایج تجزیه اریان داده ها مشخص شد که بین اندامهای ببر سباهه گب از نظر میزان رنشت ژنهای مرد مطالعه تفات بسیار معنیداری جد دارد. نتایج این مطالعه نشان داد که بیان ژنهای مبرد مطالعه اندامهای مختل بر میشد. متفات بده ارتباط مستقیمی بین مقدار منتن منتفران با بیان ژنهبای جد دارد. بنابراین میتان استنباط کرد که احتماال بیان ژنهای Mfs Mfs اژگان کلیدی: پلگانردکتاز لیمننسینتاز منتفرانسینتاز منتل نعناع فلفلی گب این اندامها سطح نسخهبرداری کنتبرل )Mentha piperita( * نیسنده مسئل آس پست الکترنیکی: s.afkar@pnu.ac.ir 1

2 الگی بیان ژنهای کلیدی مسیر بیسنتز منتل اندام... افکار همکاران مقدمه استفاده از گیاهان بهعنان دار سابقهای برابر با تباریخ زندگی بشر دارد انسبان از گذشبتههبای در ببه منظبر مان بیماریها امراض خد از گیاهبان اسبتفاده کبرده است. بنا ببه گبزارش سبازمان بهداشبت جهبانی گیاهبان داریی همه ساله تسط جمعیت کثیری از مردم به یهه کشرهای حال تسعه مرد استفاده هرار مبیگیبرد. حال حاضر 09 صد مردم این کشرها به منظبر تبممین نیازهای داریی خیش از فرآردههبایی کبه مباد مبثرره گیاهان داریبی اسبت اسبتفاده مبیکننبد ( Anonymous,.)2003 مطابق گبزارش سبازمان بهداشبت جهبانی میبزان تجارت گیاهان داریی تا سبال 2909 مبیالدی ببال تریلیببن دالر خاهببد گردیببد.(Huns, 1997) ببر 0 گیاهببان داریی عطبری ببا سبالمتی انسبان ارتبباط هسبتند. امرزه کشرهای صنعتی همانند کشبرهبای حبال تسعه دارهای گیاهی رکبن اصبلی سیسبتم بهداشبت مان انسبان را تشبکی مبیدهنبد. آنهبا محصبالتی از متابلیبتهبای رانیبه هسبتند ( Gomez-Galera et al.,.)2007 های از جن باشند گیاهان خاناده نعناعیان شام یک گره از گنبه- Mentha متعلق به خاناده Lamiaceae.)Verma et al., 2010( می- گیاهانی عمما علفی از رده دلپهایها زیررده پیسته گلبرگان راسته Lamiales پایبا دارای ساهه چهبارگش ببر هبا متقابب دندانبهدار پشیده از کرک میباشند. این گیاه تتراپلئیبد )12 = = 4x (2C DNA( 2/20 pg با اندازه ژنم براببر ببا 2n( هیبرید طبیعی عقبیم از باشد M. aquatica M. spicata.)gobert et al., 2002( تلید مصرف را بین اسان اسان ها دارد یبک مبی- نعناع فلفلی بیشترین.)Foster, 1990( عاله بر استفاده آن ماد غبذایی هنبادیهبا اسبتفاده داریی از نعناع فلفلی به دران خیلی در بر میگردد کبه شام داری ضد نفبخ ضبدالتهبا ضبد حالبت تهبع عرقآر ضد د مان بینظمیهای هاعدگی میباشبد. اسبان نعنباع عممبا ببرای بهببد سبریع زخبم مبان دهای عصبی عضالنی سرد میگرن کباربرد دارد خاصیت ضد خارش ضدعفنیکننبدگی ضبدمیکرببی دارد ( Foster, 1990; Brown, 1995; Hendriks, 1998;.)Baytop, 1999; Cowan, 1999 عمدتا بهترین ترکی جبن اسبان منتببل )C 10H 20O( خالص شناخته شده که جزء ترکیبی Mentha از خباناده Lamiaceae اسبت. منتل منترپنهای مرتبط نماینده کچکترین عضب از کالس بسیار بزر ترپنئیدها هستند. گزارش هبای اخیبر نشان میدهد که منتل فعالیبت ضبدتمبری پتانسبی شیمیمبانی دارد Zhang and Barritt, 2004; McKay (.)and Blumberg, 2006 منتببل بببهطببر گسببترده محصالتی از دارهای سبرماخبردگی معمبلی صبنایع شیرینیپزی صنایع آرایشی بهداشتی طعم دادن به چبای تتن حشرهکشها استفاده میشد Croteau et al., (.)Clark and Menary, 1980; 2005 اسان نعنباع فلفلبی بهطر عمده حای منترپن منتل میباشبد کبه مراحب ساخت آن به این شرح اسبت )شبک 1(: ابتبدا ایزپنتیب ببهسبیله آنبزیم 1 دیمتی الی دیفسبفات 2 دیفسفات ژرانی دیفسفاتسبینتاز پالسبتیدهبا ببه ژرانیب دی- ژرانی دیفسفات تسط آنزیم لیمبننسبینتاز فسفات 1 حلقیشده به لیمنن تبدی می شد لیمنن هبم طبی یک سری اکنش های اکسید احیاء ایزمریزاسین ببه منتن پایان مسیر منتن هم تحت تمریر آنبزیم منتبن- ردکتاز سیتسل به منتل تبدی میشبد ( Croteau.)and Gershenzon, 1994 لیمبننسبینتاز مسبلل البین مرحلبه اختصاصبی بیسنتز منترپن گنه نعناع میباشد که لکپالسبت سللهبای ترشبحی غبدد اسبان اسان طبل دره تلیبد جد دارد. لیمنن ببهعنبان پبیشمباده عمبمی منترپنهای اختصاصی نعنباع شبام منتبل نعنباع فلفلی کارن نعناع زینتی میباشد. لیمنن از سباده- ترین منترپنهبای حلقبی اسبت کبه رغبن فبرار بسیبباری از گیباهببان ماننبببد خانبادههای Apiaceae 1- IPP 2- DMAPP 3- GDP 2

3 پژهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 شکل 1- مسیر بیسنتزی منتل نعناع فلفلی مهعیت ژنهای Mfs Ls Figure 1. The biosynthetic pathway of menthol and the location of Ls, Mfs and genes Rutaceae Pinnaceae Lamiaceae.)Mahmoud et al., 2004( متابلیسم نعناع منترپن پلگان فلفلی برای منتفران منتن بهعهده دارد را نقش بهعنان جد دارد مرکزی پیشماده Mccaskill et al., (.)1992 سیتسل تلید پلگان کرده محصل رخ تسط میانی میدهد. محصل اکنش مسیر پلگان 1 پلگانردکتاز جانبی منتفران آندپالسمی هرار دارد تسریع شد منتفران 2 سینتاز است سیتسلی که که میتاند منتن از شبکه Rios-Estepa et al., (.)2008 علت انتخا ژن LS این بد که ژن ابتدای Ls مسیر تلید منتل هرار داشته نقش مهمی تلید پیش دارد. منتل تلید برای ماده میرسد د شاخه شده که ژن هتی هدایت میکند. از طرف دیگر ژن پلگان ماده به مسیر مسیر را به سمت منتل Mfs شاخه انشعابی مسیر بیسنتز منتل هرار داشته مسیر بیسنتز منتل را به سمت تلید منتفران که یک منترپن نامطل است 1- Pulegone 2- Menthofuran منحرف میکند. هدف از انجام این تحقیق بررسی الگی بیان ژنهای مهم مسیر بیسنتزی منتل اندامهای مختل میباشد. ماد رشها نمنههای گیاهی استخراج پههش پههشکده گلدانهای ریزمهای گیاهان حای Mfs( )Ls بر گ ساهه شرع گلدهی نعناع داریی خاک ماسه RNA فلفلی جهاد کل: برای انجام این مزرعه از دانشگاهی پیتماس تحقیقاتی تهیه )1:1:1( C گلخانه فرردین ماه شرایط یکسان دمای رزانه محیط شبانه C lux کشت شدند. معرض گلدانها رشنایی رزانه آبیاری شدند کددهی آنها د مرتبه ماه انجام شد. استخراج RNA ک از اندامهای بر گ ساهه زمان کیت تسط گلدهی Nucleo spin RNA plant )Macherey Nagel, Germany( اساس بر شده تسط شرکت سازنده کیت انجام شد پ ارائه رش از تیمار 1

4 الگی بیان ژنهای کلیدی مسیر بیسنتز منتل اندام... افکار همکاران آنزیم با شده استخراج RNA DNase I RNase- free )Fermentase, Canada( سازنده نمنه RNA مطابق C فریزر برای آزمن عدم آلدگی ژنمی از رش دستگاه از شد. ناناپ دسترالعم شرکت 09- نگهداری شد NO RT ( استفاده Thermo Scientific, )NANODROP, 2000C, USA سنجش برای ترتی به )%1/0( الکترفرز ژل آگارز کمیت استخراج شده استفاده گردید. تبدی بردار رنشت آنزیم از استفاده RNA کیفیت RNA معکس با cdna به M-MuLV )Fermentase, Canada( طبق شرکت سازنده صرت گرفت. انجام تسط شده ارائه رش طراحی آغازگر تعیین اختصاصی بدن آنها: برای اکنش qrt-pcr مطالعه شام Ls Mfs آغازگرهایی برای ژنهای مبرد Act )اکتین ببه عنبان کنتبرل داخلی( بر اساس نتبایج تبالییبابی ایبن ژنهبا ( Afkar, )2013 با استفاده از نرمافبزار AlleleID طراحبی شبد کبه تالی آن ها جدل )1( آمده است. ایبن آغبازگرهبا نببرمافببزار Oligo آغازگرهای طراحی شده بررسببی تمییببد شببدند نهایببت Blast شبده اختصاصبی ببدن جایگاه اتصال آنهبا گیباه تمییبد گردیبد. ببرای تعیبین طل محصل اختصاصی بدن آغازگرهبا از اکبنش زنجیبرهای پلیمبراز )PCR( استفاده شد اختصاصی ببدن آن هبا ببا بررسبی نتبایج PCR ببر ری ژل آگبارز )%1/0( تعیبین گردیبد بررسی صحت اتصبال آغازگرهبا تکثیبر ژنهبای مبرد بررسی با اسبتفاده از رسم منحنی ذ تمی دی بهمنظر Real time PCR Syber green گردید. تعیین کارایی انجام اکنش ببا :Real Time PCR cdna تعیین کارایی اکنش از چهار غلظت مختل ساخته شده از گردید. غلظت الیه RNA cdna نمنههای کنترل استفاده سنتز شده بهعنان غلظت 199 نظر گرفته شد بقیه غلظتها با اضافه کردن آ مقطر استری اکنش 1:19 بهصرت Real Time PCR استاندارد بر اساس Ct تهیه شدند. بعد از انجام شرایط یکسان نمدار منحنی مقاب غلظت رسم شد که شی این نمدار برای محاسبه کارایی اکنش استفاده شد. آزمایشهای qrt-pcr بری نمنهها دستگاه ABI PRISM 7000 Sequence Detection System استفاده از کیت با SYBER PCR Mastermix (Takara, طبق Japan) کیت انجام شد. جدل 1- تالی آغازگرهای مرد استفاده qrt-pcr Table 1. The primers sequences used for qrt-pcr تالی دمای اتصال Sequence (5'-3') GACCACCTCATGAAGATCTTAACC Annealing temperature ( C) oduct size (bp) رش ارائه شده تسط شرکت سازنده آغازگر imer Forward ژن Gene Act Mfs Reverse Forward Reverse Forward Reverse ATTCTCGTAGTCCAAAGC ATCCGAGTTACGAGAAAGG TAGAATCCCAACATAGTAGG AGTTGGATGGATCAATGGAGG ACTGAAGCAATGTGTCTACG Ls Forward Reverse TAAGGTGCCGTAGACATC GGATAGATTGGTGGAATGC

5 پژهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 طراحی پلیت به گنهای انجام شد که اکنش PCR برای هر تیمار کنترل آن یک پلیت صرت گیرد. آمادهسازی نمنهها طبق رش ارائه شده تسط شرکت سازنده برنامه qrt-pcr طبق جدل )2( انجام شد چرخه به تعداد 49 سیک تکرار شد. الزم به ذکر است بررسی کمی بیان ژنهای مرد نظر از ژن اکتین بهعنان کنترل داخلی استفاده شد. جدل 2- برنامه qrt-pcr برای ژنه یا مختل Table 2. qrt-pcr program amplification for different genes مرحله دما )C ( زمان )رانیه( Step Temperature ( C) Time (s) edenaturation اسرشتسازی الیه Denaturation اسرشتسازی 95 5 Annealing اتصال آغازگر Extention بسط Ct آنالیز دادههای :qrt-pcr بیان ژن بر اساس مطالعه هبلبی محاسببه میبزان نسببی Livak and Schmittgen, ( )2001 انجام شد. اینجا از اندامهای مختلب ΔCt برای مقایسه بیان ژنها اسبتفاده شبد. تجزیبه اریبان ببر اساس طرح کبامال تصبادفی مقایسبه میبانگین ببا رش آزمن دانکبن ببا اسبتفاده از نبرمافزارهبای Minitab16 MSTATC نتایج بحث انجام شد. جدل تجزیه اریان )جدل 1( نشبان داد کبه ببین اندامهای بر ساهه گ از نظر میزان رنشت ژنهای مرد مطالعه تفات بسیار معنیداری جد دارد P 9/991( >(. نتایج مقایسه میانگین نشان داد کبه بباالترین پبایین ترین میزان رنشتهای مربط به ژنهای ترتی ژن گ بر Ls Mfs بر های ژنهای ببه مشاهده شد اما مقدار رنشتهای بیشتر از گ ساهه بد. نسبت رنشت- Mfs Ls گ به ساهه به ترتی گ بیان ژنهای Ls Mfs نسبت به 0/2 بد که نشان میدهد بیان د ژن بسیار بیشتر از ژن ترکی 19/0 به ترتی Mfs Ls منترپنئید نامطل اسان گب میباشد )شبک 2 (. منتفبران یبک نعناع فلفلی اسبت مطالعبات هبلبی مشبخص شبد ترکیببات پلگبان منتفران معمال گ ها به مقدار باالیی یافت میشند. منتن منتل ایزمنتن عمدتا ببر شند بهطریکه بیشترین مقدار منتل بر هبا تلیبد مبی- جد دارد. مرحله گلدهی مقدار منتفران بر های جان کاهش یافته گ ها به سرعت زیاد میشبد اسبان گ هبا مقبدار کمبی منتبل دارد.)Omidbaigi, 2005) شرع گلدهی ترکیبات پلگبان منتفبران اسبان گ ها نسبت به بر اسان نص هبا ها خیلی بیشتر ببده بباالتر از %09 گ ها را پلگبان منتفبران ببا مقبدار کمتبر از منتن منتل تشکی مبیدهبد.)Aflatuni, 2005( تحقیقات نشان میدهد که لیمنن منتبن منبترپنهبای اصلی هستند که جانترین بر نسبت لیمنن با رشبد ببر ها مشاهده مبیشبند. ببهسبرعت کباهش یافتبه حالیکه منتن افزایش مییابد فقط مراحب آخبر ببه شک منتبن ببهعنبان منبترپن غالب کباهش مبییاببد )2000.)Gershenzon., همچنین تجزیبه علیبت ضبرای همبستگی نعناع فلفلی نشان داد که لیمنن بزر ارر مثبت مستقیم منتل ببزر ری مقدار منتفران دارد جدل 1- تجزیه اریان تبرین تبرین اربر منفبی مسبتقیم.(Kumar et al., 2014) بیان ژن اندامهای مختل نعناع فلفلی Table 3. Analysis of variance of gene expression in different organs of Mentha piperit میانگین مربعات MS جه آزادی df SOV Gene Organ Gene organ *** 3.446*** 2.134*** منابع تغییرات ژن اندام ژن اندام Error ***: معنیدار سطح احتمال 9/1 صد ***: Significant at 0.1% probability levels خطا 1/1 2/1 1/6 میباشد. 0

6 ( الگی بیان ژنهای کلیدی مسیر بیسنتز منتل اندام... افکار همکاران نتایج آنالیز بیان ژنهای مرد مطالعه اندامهای مختلب نشبان داد کبه بیبان ژن Mfs گب هبا ببه ترتیب حداکثر حبداه مبیباشبد کبه مشبخص کننبده ارتبباط معکس بین مقدار رنشبتهبای ژنهبای Mfs بر گ است. مطالعات گذشته مشخص کرده افبزایش بیان جزئی منتفران سینتاز که مج تلید سطح بباالیی از منتفران میشد با کاهش هاب تجه نسبخههبای ژن کبباهش فعالیببت ردکتازهببا همببراه اسببت 2003( Croteau, )Mahmoud and کبه تمییبدی ببر نتبایج این آزمایش است. از طرف دیگر تحقیقات سایر محققبین 2005( Omidbaigi, )Aflatuni, 2005; مشخص کردند که زمان شرع گلدهی مقدار ترکیب منتفبران گب حداکثر بر حداه اما مقدار منتن گ حبداه بر حداکثر است. این تحقیق نمنبهببرداری زما ن گل دهی ا ن جا م شب د ببا تجبه ببه ببا ال ببد ن م قب دار رنشتهای ژن مقدار منتن بر )تبدی پیش- ماده پلگان به منتن تسط ژن ) از طرف دیگر بباال بدن مقدار رنشتهای ژن Mfs مقبدار منتفبران گ )تبدی پیشماده پلگان به منتفران تسط ژن )Mfs میتان نتیجهگیری کرد که رنشبتهبای ایبن ژنهبا بر گ میتانند مستقیما با بیسنتز منتن منتفران پیسته باشند. بهعبارتی دیگر احتماال بیبان ایبن ژنهبا گ بر سطح نسخهبرداری کنترل مبیشبد. نتبایج تحقیقات هبلی با شناسایی مقدار بباال mrna ژن Cabas گیاه آ بشقابی casiatica( )Centella محتی هاب تجه ترکی Asiaticoside رابت میکند که رنشتهای این ژن بر میتاند مستقیما با بیسنتز پیسببته رنشتهای ژن Asiaticoside باشببند 2007( al.,.)kim et EOMT 0- )ارژنل بررسببی میببزان متیب ترانسبفراز( ریحان ).L )Ocimum basilicum نشبان داد کبه رنبد تغییرات میزان بیان این ژن با رنبد تغییبرات مقبدار کب اسان نیز مقدار متی اژنل بهطر نسبی شباهت دارد بهطریکه مرحله پیش گ دهی از یبک طبرف مقبدار رنشتهای ژن EOMT به بیشترین میزان مبیرسبد از طرف دیگر بیشترین میزان اسان ایبن مرحلبه اسبت. بنابراین به احتمالی میتان گفبت کبه آنبزیم اژنبل -o متی ترانسفراز تنظیم مقدار اسان ریحان نقش داشبته میزان فعالیت آنزیم مذکر سبطح نسبخهببرداری ژن کنترل میشد )2010 al.,.)tahsili et بررسی بیان ژن لیمننسبینتاز انبدام مختلب زیبره سببز ( Cuminum.L )cyminum مشخص شد که ژن لیمننسینتاز اندام- های ریشه بر گ هایی با اندازه متسط بزر بیبان نمیگردد. حداکثر بیان ژن لیمننسینتاز ساهه مشباهده شده پ از آن گ هایی با اندازه بسیار کچک بیشترین مقدار بیان را نشان تجه به باال بدن سطح بیان ژنهای دادنبد 2011( al.,.)ghanadnia et ببا Pnss Pnses Pnfps Pnds گ ها بین اندامهای مبرد مطالعبه گیباه Panax notoginseng پیشنهاد گردید که بیسنتز سباپنین گ ها فعال است )2014 al.,.)niu et بنابراین میتبان گفت تحقیقات ذکر شده با نتایج ببهدسبت آمبده ایبن مطالعه همخانی داشبته نشبان دهنبده ارتبباط مسبتقیم رنشت ژنها با ترکیبات مرتبط با آنها اسبت. ببا تجبه اینکبه لیمبننسبینتاز ژنبی اسبت کبه ابتبدای مسبیر بیسنتزی منتل هرار دارد جد آن برای تلیبد پبیش- ماده لیمنن برای بیسنتز منتل یا منتفبران الزم اسبت این تحقیق هم مشاهده مبیشبد کبه بیبان ایبن ژن ساهه بر نسبت به د ژن دیگر بیشتر بد که گ هبا ساهه این پیشماده بیشتر به سمت شاخه منشع مسبیر یعنبی تلیبد منتفبران )ببا تجبه ببه بباال ببدن سبطح رنشتهای Mfs گب هبا( هبدایت همچنین باال بدن مقبدار منتفبران مبیشبد 2005( Aflatuni, امبا بر ها این ترکی به سمت تلید منتن )با تجه ببه بباال بدن بیان ژن مقدار منتن بر ها( هبدایت مبی- شد. نتیجه گیری کلی که از ایبن آزمبایش مبیشبد ببین مقدار رنشبتهبای ژنهبای مبرد مطالعبه ترکیببات مرتبط با آنها اندام مختلب ارتبباط مسبتقیمی جبد دارد. همچنین مقدار رنشبتهبای د ژن Mfs بر گ بهطر معکسی با هم مرتبط هستند. 6

7 پژهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 فن PCR شک 2- میزان نسبی بیان ژنهای Mfs Ls اندامهای مختل )بر ساهه گ ( نعناع فلفلی با اهعی زمان Figure 2. Relative gene expressions of Ls, Mfs and genes in different Mentha piperita organs (Leaf, Stem and Flower), using Real time PCR technique References Aflatuni, A. (2005). The yield and essential oil content of mint (Mentha ssp.) in northern ostrobothnia. University of Oulu, Finland. Afkar, S. (2013). Study of important genes (, Mfs, Ls) in menthol biosynthesis pathway in response to methyl jasmonate in peppermint (Mentha piperita). Ph.D. Thesis, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran (In Persian). Anonymous (2003). WHO guidelines on good agricultural and collection practices (GACP) for medicinal plants, p.1. Geneva. Baytop, T. (1999). Therapy with medicinal plants in Turkey (past and present), 2 nd edn, Nobel Tıp Basımevi: Istanbul, Turkey. Brown, D. (1995). Encyclopaedia of herbs and their uses. Dorling Kindersley, London, UK. Clark, R.J. and Menary, R.C. (1980). Environmental effects on peppermint (Mentha piperita L.). I. Effect of day length, photon flux density, night temperature and day temperature on the yield and composition of peppermint oil. Australian Journal of Plant Physiology, 7: Cowan, M.M. (1999). Plant products as antimicrobial agents. Clinical Microbiology Reviews, 12: Croteau, R. and Gershenzon, J. (1994). Genetic control of monoterpen biosynthesis in mint (Mentha: Lamiaceae). Recent Advances in Phytochemistry, 28: Croteau, R.B., Davis, E.M., Ringer, K.L. and Wildung, M.R. (2005). Menthol biosynthesis and molecular genetics. Naturwissenschaften, 92: Foster, S. (1996). Peppermint, Mentha piperita. American Botanical Council - Botantical Series, 306: 3-8. Gershenzon, J., McConkey, M.E. and Croteau, R.B. (2000). Regulation of monoterpene accumulation in leaves of peppermint. Plant Physiology, 122(1):

8 الگی بیان ژنهای کلیدی مسیر بیسنتز منتل اندام... افکار همکاران Ghannadnia, M., Haddad, R., Zarinkamar, F. and Sharifi, M. (2011). Different expression of limonene synthase gene in organs and developmental stages of cumin (Cuminum cyminum L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 27(3): (In Persian). Gobert, V., Moja, S., Colson, M. and Taberlet, P. (2002). Hybridization in the section Mentha (Lamiaceae) inferred from AFLP markers. American Journal of Botany, 89 (12): Gomez-Galera, S., Pelacho, A.M., Capell, T. and Christou, P. (2007). The genetic manipulation of medicinal and aromatic plants. Plant Cell Report, 26(10): Hendriks, H. (1998). Pharmaceutical aspects of some Mentha herbs and their essential oils. Perfum Flavor, 23: Huns, K. (1997). Industrial utilization of medicinal and aromatic plants. Acta Horticulture, 503: Kim, O.T., Bang, K.H., Shin, Y.S., Lee, M.J., Jung, S.J., Hyun, D.Y., Kim, Y.C., Seong, N.S., Cha, S.W. and Hwang, B. (2007). Enhanced production of asiaticoside from hairy root cultures of Centella asiatica L. urben elicited by methyl jasmonate. Plant Cell Report, 26: Kumar, B., Mali, H. and Gupta, E. (2014). Genetic variability, character association, and path analysis for economic traits in menthofuran rich half-sib seed progeny of Mentha piperita L. BioMed Research International, 2014: 1-7. Livak, K.J. and Schmittgrn, T.D. (2001). Analysis of relative gene epresson data using real-time quantitative PCR and 2 -ΔΔCt method. Methods, 25: Mahmoud, S. S. and Croteau, R. B. (2003). Menthofuran regulates essential oil biosynthesis in peppermint by controlling a downstream monoterpene reductase. oceedings of the National Academy of Sciences, 100(24): Mahmoud, S.S., Williams, M. and Croteau, R. (2004). Cosuppression of limonene-3-hydroxylase in peppermint promotes accumulation of limonene in the essential oil. Phytochemistry, 65(5): McCaskill, D. G., Gershezon, J. and Croteau, R. B. (1992). Morphology and monoterpene biosynthetic capabilities of secondary cell vlusters isolated from glanular trichomes of peppermint (Mentha piperita L.). Planta, 187(4): McKay, D.L. and Blumberg, J.B. (2006). A review of the bioactivity and potential health benefits of peppermint tea (Mentha piperita L.). Phytotherapy Research, 20: Niu, Y., Luo, H., Sun, C., Yang, T.J., Dong, L., Huang, L. and Chen, S. (2014). Expression profiling of the triterpene saponin biosynthesis genes FPS, SS, SE, and DS in the medicinal plant Panax notoginseng. Gene, 533(1): Omidbaigi, R. (2005). oduction and processing of medicinal plants, Astan Qouds Razavi, Mashahd, Khorasane Razavi, IR (In Persian). Rajeswara Rao, B.R., Syamasundar, K.V., Rajput, D.K., Nagaraju, G. and Adinarayana, G. (2012). Biodiversity, conservation and cultivation of medicinal plants. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 3(2): Rios-Estepa, R., Turner, G., Lee, J.M., Croteau, R.B. and Lange, B.M. (2008). A systems biology approach identifies the biochemical mechanisms regulating monoterpenoid essential oil composition in peppermint. Biochemistry, 105(8): Tahsili, J., Sharifi, M., Behmanesh, M. and Ziaei, M. (2010). Gene expression of eugenol O - methyl transferase and components of essential oils in (Ocimum basilicum L.) at different stages of growth. Iranian Journal of Biology, 23(1): (In Persian). Velikova, V., Loreto, F., Tsonev, T., Brilli, F. and Edreva, A. (2006). Isoprene prevents the negative consequences of high temperature stress in Platanus orientalis leaves. Functional Plant Biology, 33: Verma, R.S., Rahman, L., Vermal, R.K., Chauhan, A., Yadav, A.K. and Singh, A. (2010). Essential oil composition of menthol mint (Mentha arvensis) and peppermint (Mentha piperita) 0

9 پژهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 cultivars at different stages of plant growth from Kumaon region of Western Himalaya. Open Access Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 1(1): Zhang, L. and Barritt, G.J. (2004). Evidence that TRPM8 is an androgen-dependent Ca2+ channel required for the survival of prostate cancer cells, Cancer Research, 64:

10 الگی بیان ژنهای کلیدی مسیر بیسنتز منتل اندام... افکار همکاران Gene Expression Pattern of Key Genes in Menthol Biosynthesis Pathway in Different Organs of Peppermint (Mentha piperita) Soheila Afkar 1,*, Ghasem Karimzadeh 2, Mokhtar Jalali Javaran 2 1- Assistant ofessor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Payame Noor University of Lorestan, Khoramabad, Iran 2- Associate ofessor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran Abstract (Received: December 08, 2014 Accepted: March 03, 2015) Peppermint (Mentha piperita L., Lamiaceae) is one of the most important medicinal and aromatic plants. Menthol is the major monoterpene constituent of peppermint s essential oil, which is used for pharmaceuticals, cosmetics and food industries. This work was aimed to study the expression pattern of important genes (, Mfs, Ls) in menthol biosynthesis pathway in different plant s organs (leaf, flower and stem) at the beginning of flowering stage. The peppermint plants were supplied from Iranian Institute of Medicinal Plants and were transferred into a greenhouse in pots. Analysis of variance showed that there is a significant difference between leaf, flower and stem, with respect to mrna transcript level. The results of this study indicated that the level of gene expression of, Mfs and Ls were altered in the different organs. There are direct relationship between the content of menthone and menthofuran and level of gene expressions of and Mfs genes in flower and leaf respectively. It can be concluded that probably the expression of Mfs and genes in these organs may be regulated at transcriptional level. Keywords: Pulegone reductase, Limonene synthase, Menthofuran synthase, menthol, Mentha piperita * Corresponding Author, s.afkar@pnu.ac.ir 19