بررسی اثرات همزمان شوری و گرما بر مقدار و بیان برخی ژن‌های مهم درگیر در بیوسنتز رزمارینیک اسید در گیاه دارویی نعناﺀ فلفلی (mentha piperita l.) در فواصل زمانی متفاوت

هدف: رشد و عملکرد گیاهان در جهان به‌‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک تحت تاثیر تنش شوری محدود شده است. در این مناطق، اثر تنش شوری در اثر خشکسالی همزمان ناشی از دمای بالا شدت می‌یابد. نعناﺀ فلفلی (mentha piperita l.) از اهمیت اقتصادی زیادی بدلیل اسانس آن در اکثر مناطق جهان برخوردار است. این تحقیق با هدف بررسی اثرات تنش همزمان شوری و گرما بر میزان تولید رزمارینیک اسید و میزان بیان کمی سه ژن موثر در بیوسنتز رزمارنیک اسید (ras، hppr و c4h) در نعناﺀ فلفلی انجام شد.مواد و روش‌ها: در این تحقیق تاثیر دو سطح شوری 60 و 120 میلی‌مولار کلرید سدیم (آب آبیاری با شوری 10 میلی‌مولار به‌عنوان شاهد) و یک سطح تنش گرمایی 35 درجه سانتیگراد (25 درجه سانتیگراد به عنوان شاهد) و در بازه زمانی 24، 48 و 72 ساعت بعد از اعمال تیمارها در یک آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در 3 تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت.نتایج: نتایج نشان داد که تنش شوری منجر به کاهش رزمارینیک اسید شد و این فرآیند به مرور زمان تشدید شد به طوری که در 72 ساعت پس از تیمار به کمترین میزان خود در سطح شوری 60 میلی مولار رسید.  بیان ژن ras در گیاهچه‌های نعناﺀ فلفلی در شوری 60 میلی‌مولار و 120 میلی‌مولار در دمای 25 و 35 درجه سانتی‌گراد با گذشت زمان نسبت به شاهد کاهش معنی‌داری را نشان داد. تغییرات بیان ژن c4h در نهال‌های نعناﺀ فلفلی در سطوح شوری 60 میلی‌مولار و 120 میلی‌مولار و دمای 25 درجه سانتی‌گراد افزایش معنی‌داری (به ترتیب 1/4 و 6/3 برابر) در 24 ساعت اول نسبت به شاهد نشان داد. میزان بیان ژن hppr در نهال‌های نعناﺀ فلفلی در دمای 35 درجه نسبت به شاهد در زمان 24، 48 و 72 ساعت به‌ترتیب 68/2، 79/1 و 05/2 برابر افزایش یافت.نتیجه‌گیری: تنش‌های همزمان شوری و گرمایی محدودیتی برای کشت نعناﺀ فلفلی محسوب می‌شوند. این عوامل بر روی تولید رزمارینیک اسید در این گیاه تاثیر منفی گذاشته است و موجب کاهش تولید آن گردید. تنش شوری و گرما بیان برخی ژن‌ها را کاهش و بیان برخی دیگر را در نعناﺀ فلفلی افزایش داد.

The combined effects of salinity and heat on the yield of rosmarinic acid and expression of some genes involved in its biosynthesis in Mentha piperita L. at different time intervals

ObjectiveThe growth and yield of plants in the arid and semiarid areas are limited by salinity stress. In these areas, salinity intensifies by high temperatures. Peppermint (Mentha piperita L.) is of great economic importance in the most of world areas due to their valuable essential oils. This study investigated the simultaneous effects of salinity and heat on rosmarinic acid production and expression of three effective genes (C4H, HPPR, and RAS) in rosmarinic biosynthesis in peppermint.Materials and methodsThe effect of two levels of salinity 60 and 120 mM of sodium chloride (irrigation water with salinity of 10 Mm as control) and heat stress at 35°C (25°C as control) at three interval times (24, 48 and 72 hours) after treatments were measured in a completely randomized design with three replications.ResultsThe results showed that salinity stress decreased the relative level of rosmarinic acid. The process intensified over time so that it reached its lowest level at salinity of 60 mM at 72 hours. RAS genes expression was significantly reduced under salinity of 120 mM and 60 mM under 25˚C and 35 ˚C. Changes in the expression level of C4H in peppermint seedlings at the salinity levels of 60 mM and 120 mM at 25˚C showed a significant increase (4.1 and 3.6 times respectively) at the first 24 hours compared to control. The expression of HPPR gene in peppermint seedlings at 35 ° C increased 2.68, 1.79 and 2.55 times at 24, 48 and 72 hours, respectively, compared to the control.ConclusionsSimultaneous salinity and heat stress are a limitation factor for growing Mentha piperita L. These factors had a negative effect on the biosynthesis of rosmarinic acid in this plant. Salinity and heat stress decreased the expression of some genes and increased the expression of others in peppermint.