تاثیر کیتوزان بر میزان ترکیبات فنلی، اسیدرزمارینیک و بیان ژن‌های کلیدی بیوسنتز اسید رزمارینیک در کشت تعلیقی بادرنجبویه (melissa officinalis l.)

هدف: هدف از این پژوهش بررسی تاثیر کیتوزان بر تولید ترکیبات فنلی، اسید رزمارینیک و بیان ژن های کلیدی در بیوسنتز این ترکیبات در کشت تعلیقی بادرنجبویه بود.مواد و روش‏ها: جهت تهیه کالوس از ترکیب نفتالن استیک اسید (1 میلی گرم بر لیتر)، توفوردی (1 میلی گرم بر لیتر) و کینتین (0.5 میلی گرم بر لیتر) و ریزنمونه ساقه استفاده شد. پس از راه‌اندازی کشت تعلیقی، تیمار کیتوزان با سه سطح (0، 50 و 100 میلی گرم بر لیتر) به مدت یک، سه و پنج روز در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین آمونیالیاز، میزان پروتئین محلول، میزان ترکیبات فنلی و میزان اسیدرزمارینیک اندازه گیری شد. هم چنین بیان ژن های فنیل‌آلانین آمونیالیاز و رزمارینیک ‌اسید سینتاز با روش realtime pcr بررسی شد.نتایج: فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر کیتوزان پس ازگذشت سه روز از شروع تیمار بیش‏ترین افزایش را نشان داد که با افزایش میزان ترکیبات فنلی همراه بود. بیان نسبی ژن فنیل‌آلانین آمونیالیاز در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر کیتوزان در زمان سه روز پس از اعمال تیمار نسبت به شاهد 2.5 برابر افزایش نشان داد. این افزایش بیان ژن، افزایش فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز را به‏دنبال داشت. بیش‏ترین افزایش بیان ژن رزمارینیک‌اسید سینتاز در غلظت 100 میلی گرم بر لیتر کیتوزان پنج روز پس از اعمال تیمار مشاهده شد که به افزایش میزان اسیدرزمارینیک منجر شد.نتیجه‏گیری: با توجه به نتایج به‏دست آمده تیمار کیتوزان به‏مدت پنج روز جهت افزایش میزان اسید رزمارینیک در کشت سلولی بادرنجبویه توصیه می شود.

The effect of chitosan on phenolic compounds, rosmarinic acid and expression of key genes involved in rosmarinic acid biosynthesis in cell suspension culture of Melissa officinalis L.

Aim: The aim of this study was the investigation of the effect of chitosan on phenolic compounds, rosmarinic acid content, and  key genes expression involved in the biosynthesis of these compounds in Melissa officinalis L. cell suspension culture.Material and Methods: A combination of NAA (1mg L1), 2, 4D (1mg L1), and kinetin (0.5 mg L1) and stem explants were used for callus induction. After initiation of cell suspension culture, chitosan treatment (0, 50, and100 mg L1) was performed for one, three, and five days in a factorial experiment based on a completely randomized design with three replications. Phenylalanine ammonialyase (PAL) activity, soluble protein, phenolic compound, and rosmarinic acid content were measured. Also, the expressionof phenylalanine ammonialyase and rosmarinic acid synthase (RAS) genes was evaluated by realtime PCR.Results: PAL activity at 50 mg L1 chitosan showed the highest increase after three days of treatment, which was accompanied by an increase in phenolic compounds. The relative expression of the PAL gene at 50 mg L1 chitosan increased 2.5 fold at three days after treatment compared to control. This increase in the expression of the PAL gene resulted in an increase in enzyme activity. However, the highest increase in expression of the RAS gene was observed at 100 mg L1 chitosan in five days after treatment, which led to an increase in rosmarinic acid content.Conclusion: According to the results, chitosan treatment is recommended to increase of rosmarinic acid content in lemon balm cell culture for five days.