:: دوره 9، شماره 1 - ( 1401 ) ::
جلد 9 شماره 1 صفحات 12-1 برگشت به فهرست نسخه ها
تأثیر خاموشی ژن چالکون ایزومراز بر محتوای فلاونوئیدی گیاه اطلسی (Petunia hybrida) با استفاده از فناوری RNAi
فاطمه کیخا آخر* ، عبدالرضا باقری ، نسرین مشتاقی ، مسعود فخرفشانی
گروه ژنتیک و تولید گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم ، f.keykha@jahromu.ac.ir
چکیده:   (2302 مشاهده)
رنگ گل یکی از مهم‌ترین اهداف برای به­نژادگران گیاهی از دیدگاه باغبانی است. اخیراً ارقام جدیدی با رنگ گل تغییریافته با استفاده از فناوری‌های نوین از قبیل مهندسی ژنتیک حاصل شده‌اند که یکی از مؤثرترین روش‌های آن، کاهش مقدار رنگ‌دانه‌های داخلی گل به ­وسیله ممانعت از فعالیت آنزیم‌های ضروری مورد نیاز برای بیوسنتز آن‌ها می‌باشد. روش RNAi امکان بررسی ژن‌های دخیل در تولید رنگ گل را فراهم کرده است. در این پژوهش، نقش ژن چالکون ایزومراز (chi) به‌عنوان یکی از ژن‌های کلیدی در مسیر بیوسنتزی آنتوسیانین‌ها با استفاده از روش RNAi بررسی شد. در این آزمایش، با طراحی و ساخت سازه RNAi ژن chi، انتقال پایدار سازه خاموشی به گیاه اطلسی مورد بررسی قرار گرفت. محتوای آنتوسیانین هر یک از گیاهان مورد بررسی نیز استخراج و اندازه­ گیری شد. بیشترین کاهش بیان ژن در فنوتیپ نوع 1 مشاهده شد که 5.6 برابر نسبت به شاهد کاهش نشان داد. مقدار نارنجنین نیز در لاین ­های تراریخت کاهش 24 درصدی را نسبت به شاهد نشان داد. به‌طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد که روش RNAi می‌تواند به‌عنوان یک روش کارآمد در خاموشی ژن‌های مرتبط با مسیر تولید رنگ‌دانه گل‌های اطلسی عمل کند و از این طریق به نقش آن ژن‌ها در مسیر بیوسنتزی ترکیبات مختلف از جمله آنتوسیانین­ ها پی برد. علاوه‌بر این، نقش ژن چالکون ایزومراز به‌عنوان یکی از ژن‌های مؤثر در مسیر بیوسنتزی آنتوسیانین‌ها در گیاه اطلسی مشخص شد که می‌تواند در تولید رنگ در این گیاه نقش داشته باشد.
واژه‌های کلیدی: آنتوسیانین، اطلسی، چالکون ایزومراز، خاموشی ژن، RNAi
متن کامل [PDF 561 kb]   (605 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: مهندسی ژنتیک
پذیرش: 1401/6/20
فهرست منابع
1. Ahloowalia, B.S. and Maluszynski, M. (2001). Induced mutations - a new paradigm in plant breeding. Euphytica, 118: 167-173. [DOI:10.1023/A:1004162323428]
2. Ahn, C.H., Ramya, M., An, H.R., Park, P.M., Kim, Y.J., Lee, S.Y. and Jang, S. (2020). Progress and challenges in the improvement of ornamental plants by genome editing. Plants, 9: 687-691. [DOI:10.3390/plants9060687]
3. Anderson, O. and Jordheim, M. (2006). The Anthocyanins in Flavonoids Chemistry, Biochemistry and Application. CRC Press Boca, Raton, FL, USA.
4. Bhattarai, K. and Van Huylenbroeck, J. (2022). Breeding, genetics, and genomics of ornamental plants. Horticulturae, 8: 148-156. [DOI:10.3390/horticulturae8020148]
5. Chen, G., Liu, H., Wei, Q., Zhao, H., Liu, J. and Yu, Y. (2017). The acyl-activating enzyme PhAAE13 is an alternative enzymatic source of precursors for anthocyanin biosynthesis in petunia flowers. Journal of Experimental Botany, 68: 457-467. [DOI:10.1093/jxb/erw426]
6. Datta, S.K. (2020). Induced mutations: technological advancement for development of new ornamental varieties. The Nucleus, 63: 119-129. [DOI:10.1007/s13237-020-00310-7]
7. Delgado-Vargas, F., Jimenez, A.R. and Paredae-Lopez, O. (2000). Natural pigments: carotenoids, anthocyanins, and betalains: characteristics, biosynthesis, processing, and stability. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 40: 173-289. [DOI:10.1080/10408690091189257]
8. Dixon, R.A. (2005). Engineering of plant natural product pathways. Current Opinion of Plant Biology, 8: 329-336. [DOI:10.1016/j.pbi.2005.03.008]
9. Fujino, N., Tenma, N., Waki, T., Ito, K., Komatsuzaki, Y. and Sugiyama, K. (2018). Physical interactions among flavonoid enzymes in snapdragon and torenia reveal the diversity in the flavonoid metabolon organization of different plant species. The Plant Journal, 94: 372-392. [DOI:10.1111/tpj.13864]
10. Fukusaki, E., Kawasaki, K., Kajayama, S., An, C., SuZuki, K., Tanaka, Y. and Kobayashi, A. (2004). Flower color modulations of Torenia hybrida by down regulation of chalcone synthase gene with RNA interference. Journal of Biotechnology, 111: 229-240. [DOI:10.1016/j.jbiotec.2004.02.019]
11. Hajiahmadi, Z., Shirzadian-Khorramabad, R., Kazemzad, M. and Sohani, M.M. (2018). Expression of cryIAb driven by a wound inducible promoter (MPI) in tomato to enhance resistance to Tuta absoluta. Plant Genetic Researches, 4(2): 1-16 (In Persian). [DOI:10.29252/pgr.4.2.1]
12. Heilersig, H.J.B., Loonen, A.E.H.M., Bergervoet, M., Wolters, A.M.A. and Visser, R.G.F. (2006). Post-transcriptional gene silencing of GBSSI in potato: effects of size and sequence of the inverted repeats. Plant Molecular Biology, 60: 647-662. [DOI:10.1007/s11103-005-5280-6]
13. Khan, Z., Razzaq, A., Sattar, T., Ahmed, A., Khan, S.H., and Ghouri, M.Z. (2022). Understanding floral biology for CRISPR-based modification of color and fragrance in horticultural plants. F1000Research, 11(854): 854. [DOI:10.12688/f1000research.122453.1]
14. Keykha, F., Bagheri, A. and Moshtaghi, N. (2016a). Analysis of chalcone synthase and chalcone isomerase gene expression in pigment production pathway at different flower colors of Petunia Hybrida. Journal of Cell and Molecular Research, 8: 8-14.
15. Keykha, F., Bagheri, A., Moshtaghi, N., Bahrami, A.R. and Sharifi, A. (2016b). RNAi-induced silencing in floral tissues of Petunia hybrida by agroinfiltration: a rapid assay for chalcone isomerase gene function analysis. Cellular and Molecular Biology, 62: 26-31.
16. Lin, J.J. (1995). Electro transformation of Agrobacterium. In: Nickoloff, J.A., (ed.). Methods in Molecular Biology, pp. 177-178, Humana Press, Totowa, NJ, USA.
17. Nakamura, N., Fukuchi-Mizutani, M., Miyazaki, K., Suzuki, K. and Tanaka, Y. (2006). RNAi suppression of the anthocyanidin synthase gene in Torenia hybrida yields white flowers with high frequency and better stability than antisense and sense suppression. Plant Biotechnology, 23: 13-17. [DOI:10.5511/plantbiotechnology.23.13]
18. Nakatsuka, T., Mishiba, K., Abe, Y., Kubota, A., Kakizaki, Y., Yamamura, S. and Nishihara, M. (2008). Flower color modification of gentian plants by RNAi-mediated gene silencing. Plant Biotechnology, 25: 61-68. [DOI:10.5511/plantbiotechnology.25.61]
19. Nakatsuka, T., Mishiba, K.I., Kubota, A., Abe, Y., Yamamura, S., Nakamura, N., Tanaka, Y. and Nishihara, M. (2010). Genetic engineering of novel flower color by suppression of anthocyanin modification genes in gentian. Journal of Plant Physiology, 167: 231-237. [DOI:10.1016/j.jplph.2009.08.007]
20. Nayeri, S. and Baghban Kohnehrouz, B. (2022). Efficient agrobacterium-mediated transformation and analysis of transgenic plants in hybrid black poplar (Populus × euromericana Dode Guinier). Plant Genetic Researches, 8(2): 1-22 (In Persian). [DOI:10.52547/pgr.8.2.1]
21. Nishihara, M., Nakatsuka, T. and Yamamura, S. (2005). Flavonoid components and flower color change in transgenic tobacco plants by suppression of chalcone isomerase gene. FEBS Letters, 579: 6047-6078. [DOI:10.1016/j.febslet.2005.09.073]
22. Nishihara, M. and Nakatsuka, T. (2011). Genetic engineering of flavonoid pigments to modify flower color in floricultural plants. Biotechnology Letter, 33: 433-441. [DOI:10.1007/s10529-010-0461-z]
23. Potera, C. (2007). Blooming biotech. Nature Biotechnology, 25: 963-965. [DOI:10.1038/nbt0907-963]
24. Sannikova, V.Y. (2020). Genetic engineering as a way to obtain ornamental plants with a changed flower color. Plant Biotechnology and Breeding, 3(1): 40-45. [DOI:10.30901/2658-6266-2020-1-o1]
25. Tanaka, Y. and Ohmiya, A. (2008). Seeing is believing: engineering anthocyanin and carotenoid biosynthetic pathways. Current Opinion in Biotechnology, 19: 190-197. [DOI:10.1016/j.copbio.2008.02.015]
26. Tanaka, Y., Brugliera, F. and Chandler, S. (2009). Recent progress of flower color modification by biotechnology. International Journal of Molecular Sciences, 10: 5350-5369. [DOI:10.3390/ijms10125350]
27. To, K.Y. and Wang, C.K. (2006). Molecular Breeding of Flower Color. Floriculture, Ornamental and Biotechnology. Global Science Books, Carrollton, GA, USA.
28. Tsuda, S.H., Fukui, Y., Nakamura, N., Katsumoto, Y., Yonekura-Sakakibara, K., Fukuchi-Mizutani, M., Ohira, K., Ueyama, Y., Ohkawa, H., A.Holton, T., Kusumi, T. and Tanaka, Y. (2004). Flower color modification of Petunia hybrida commercial varieties by metabolic engineering. Plant Biotechnology, 21: 377-386. [DOI:10.5511/plantbiotechnology.21.377]
29. Voorhuijzen, M.M., Prins, T.W., Belter, A., Bendiek, J., Brünen-Nieweler, C., van Dijk, J.P., Goerlich, O., Kok, E.J., Pickel, B., Scholtens, I.M.J., Stolz, A. and Grohmann, L. (2020). Molecular characterization and event-specific real-time PCR detection of two dissimilar groups of genetically modified Petunia (Petunia x hybrida) sold on the market. Frontiers in Plant Science, 11: 1047. [DOI:10.3389/fpls.2020.01047]
30. Wang, Y., Xie, X., Ran, X., Chou, S., Jiao, X., Li, E., Zhang, Q., Meng, X. and Li, B. (2018). Comparative analysis of the polyphenols profiles and the antioxidant and cytotoxicity properties of various blue honeysuckle varieties. Open Chemistry, 16: 637-646. [DOI:10.1515/chem-2018-0072]



XML   English Abstract   Print



بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.
دوره 9، شماره 1 - ( 1401 ) برگشت به فهرست نسخه ها