تاثیر غلظت های مختلف منگنز بر ترکیب اسانس، بیان ژن لیمونن سینتاز و فراساختار برخی اندامک های سلولی در مرحله زایشی زیره سبز (.cuminum cyminum l)

چکیده در این تحقیق تاثیر چهار غلظت (0، 40، 80 و ppm160) از منگنز بر ترکیبات اسانس، بیان ژن لیمونن سینتاز و فراساختار برخی از اندامک های سلولی در زیره سبز (cuminum cyminum l.) بومی ایران مورد بررسی قرار گرفت. ژن لیمونن سینتاز یک ژن کلیدی در ابتدای مسیر بیوسنتزی مونوترپن های حلقوی در گیاهان است. جهت تاثیر تیمارهای مختلف منگنز، گیاهان در دو گروه تحت تاثیر اسپری از این عنصر قرار گرفتند. گروه اول گیاهانی که یکبار در پایان مرحله رویشی و یکبار در مرحله شکوفایی گل ها تحت تاثیر هر یک از غلظت های مورد نظر قرار گرفتند. گروه دوم گیاهانی که فقط در مرحله شکوفایی تحت تاثیر غلظت های فوق از منگنز قرار گرفتند. با توجه به نامشخص بودن توالی ژن لیمونن سینتاز در زیره سبز، از قطعه 492 نوکلئوتیدی حفاظت شده در سایر گیاهان، پرایمر طراحی شد. از ژن آلفا توبولین با طول 119 نوکلئوتید به عنوان ژن خانه دار جهت بررسی بیان ژن به روش rt-pcr نیمه کمی، استفاده گردید. برخی صفات ریختی مانند وزن تر و خشک بوته، تعداد گل، وزن میوه و جوانه زنی دانه تحت تاثیر تیمارهای مختلف از منگنز قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی ترکیبات اسانس مشخص نمود که ترکیبات عمده در اسانس گل ها و ساقه زیره سبز را ?- پینن، m-سیمن و ?- ترپینن؛ در برگ فقط ?- فلاندرن و در ریشه ?- ترپینن، m- سیمن و ?- فلاندرن تشکیل می دهند. ترکیبات اسانس در گروه هایی که دو بار تحت تاثیر تیمار غلظت های مختلف منگنز قرار گرفته بودند، افزایش قابل توجهی نشان داد. افزایش غلظت منگنز در تیمارها، به طور نسبی سبب افزایش رنگدانه های فتوسنتزی گردید. بررسی های مولکولی مشخص نمود که ژن لیمونن سینتاز در ساقه و گل های کوچک (mm4>) بیان شده و در ریشه، برگ و گل های بزرگتر بیان نمی گردد. این ژن در در تمام مراحل انتخابی از رشد و نمو گیاه کامل بیان شد. کاربرد غلظت ppm80 از منگنز در مرحله گلدهی سبب افزایش قابل توجهی در بیان ژن لیمونن سینتاز شد ولی ارتباط مستقیمی بین افزایش بیان ژن و ترکیب اسانس در این تیمار مشاهده نگردید. در گروه های مختلف تیماری از منگنز، در رابطه با بیان ژن و ترکیبات اسانس سه نوع پاسخ قابل تشخیص بود: 1- گروه هایی که در آنها ارتباط مستقیم بین بیان ژن و ترکیبات اسانس وجود داشت. این گروه ها شامل تیمارهای شاهد با اسپری در مرحله گلدهی و نیز اسپری غلظت ppm 40 از منگنز در مرحله گلدهی می شد که کاهش بیان و ترکیبات اسانس را نشان دادند. همچنین تیمار با غلظت ppm 160 از منگنز در مرحله گلدهی که با افزایش بیان، افزایش ترکیبات اسانس را نشان داد، در این گروه قرار گرفت. 2- گروهی که علی رغم بیان بالای ژن، ترکیبات اسانس در آن کاهش یافته بود (کاربرد غلظت ppm 80 از منگنز در مرحله شکوفایی). 3- گروه هایی که میزان بیان ژن در آنها کم بوده ولی ترکیبات اسانس بیشتری داشتند (تمام تیمارهایی که هر یک دو بار با غلظت های مختلف از منگنز تحت تاثیر قرار گرفته بودند). حداکثر شباهت توالی جزئی ژن لیمونن سینتاز زیره سبز در این مطالعه با سایر گیاهان 88% بود. در تایید نتایج حاصل از بررسی های مولکولی و ترکیبات اسانس مبنی بر بیان بالای ژن لیمونن سینتاز و وجود ترکیبات حاصل از بیان آن در گل و ساقه زیره سبز، نتایج مطالعات آناتومیکی وجود کانال های ترشحی روغن فرار را در این اندام ها مشخص نمود. در مقایسه فراساختار اندامک های سلولی بین دو تیمار شاهدی که در مرحله گلدهی اسپری شده بود و گروهی که با غلظت ppm 80 از مرحله گلدهی تحت تاثیر قرار گرفته بود، افزایش ضخامت دیوار های سلولی در مجاورت کانال های ترشح روغن، افزایش نسبی تعداد لوکوپلاست ها، افزایش شبکه لوله ای و قطرات ترشحی داخلی در آنها و نیز ارتباط بیشتر شبکه آندوپلاسمی با این اندامک ها، بیانگر تاثیر مثبت غلظت ppm80 بود. برخی از نتایج به دست آمده از قسمت های مختلف این تحقیق، بیانگر پاسخ دوگانه نسبت به غلظت های مختلف از منگنز بود. در برخی از این نتایج مانند جوانه زنی، بیان ژن و ترکیبات اسانس، غلظت ppm80 نسبت به 40 و ppm160 از منگنز، سبب واکنش مطلوب بیشتری شد.