مقایسه الگوی بیان ژن‌های مرتبط با سنتز آرتمیزینین و پروفایل فیتوشیمیایی در گونه‌های artemisia fragrans و artemisia annua

هدف: تاکنون 500 گونه از جنس آرتمیزیا در سراسر جهان یافت شده است که 34 گونه بومی ایران می‌باشد. گونه‌های مشخص شده است که آرتمیزینین یکی از مهم‌ترین ترکیبات دارویی موجود در ارتمیزیا می‌باشد که دارای خواص دارویی فراوانی است. هدف از این پژوهش مقایسه پروفایل فیتوشیمیایی دو گونه artemisia fragrans و a. annua و الگوی بیان برخی از ژن‌های دخیل در مسیر بیوسنتز آرتمیزینین بود. مواد و روش‌ها: میزان آرتمیزینین سنتز شده در دو گونه a. fragrans و a. annua با استفاده از تکنیک hplc و پروفایل ترکیبات فیتوشیمیایی آنها با استفاده از روش gc ms شناسایی شد. الگوی بیان ژن‌های مرتبط با بیوسنتز آرتمیزینین شامل 4fpsf، dbr2، hmgr1، hmgr2، wirky، ads، dxs و sqs در دو گونه مورد مقایسه قرار گرفت. ارتباط بین میزان تولید آرتمیزینین و بیان نسبی هر یک از ژن‌های بررسی شده در دو گونه به صورت جداگانه بررسی شد. نتایج: با توجه به نتایج به دست آمده اختلاف معنی‌داری از نظر میزان آرتمیزینین استخراج شده بین دو گونه مشاهده شد و بیشترین مقدار مربوط به گونه a. fragrans بود. بررسی نتایج به دست آمده از تجزیه gc ms نشان داد در مجموع 26 و 20 ترکیب فیتوشیمیایی به ترتیب در دو گونه a. fragrans و a. annua شناسایی شد که در بین آن‌ها 8 ترکیب در بین دو گونه مشترک بود. ترکیباتی مانند کامفور، 1 8 سینئول، 4 ترپینئول و پینوکاروون از مهم‌ترین ترکیبات شناسایی شده مشترک در هر دو گونه بودند. بررسی الگوی بیان ژن‌های مرتبط با بیوسنتز آرتمیزینین نشان داد میزان بیان نسبی ژن‌های 4fpsf، ads و dxs در گونه a. annua نسبت به a. fragrans بیشتر بود، در حالیکه از نظر ژن‌های sqs، hmgr1، hmgr2، dbr2 و wirky گونه a. fragrans دارای تعداد رونوشت بالاتری نسبت به a. annua بود. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه همبستگی، در هر دو گونه بین مقدار آرتمیزینین و بیان ژن‌های ads، dbr2، dxs و hmgr1 همبستگی مثبت و معنی‌داری مشاهده شد. با این‌حال، در گونه a. annua ژن sqs بیان نشد و رابطه‌ای بین این ژن و مقدار آرتمیزینین وجود نداشت. نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر وجود اختلاف معنی‌داری بین دو گونه آرتمیزیا از نظر مقدار تولید آرتمیزینین و سایر ترکیبات فیتوشیمیایی بود. علاوه براین، با توجه به یافته‌های به دست آمده مشخص شد گونه a. fragrans می‌تواند به عنوان یک گونه مطلوب برای استخراج آرتمیزینین و سایر متابولیت‌های ثانویه مورد استفاده قرار گیرد. از این‌رو انجام سایر مطالعات تکمیلی بر روی این گونه قابل توصیه می باشد.

comparison of expression pattern of some artemisinin biosynthesis related genes and phytochemical profile in artemisia fragrans and artemisia annua species

objectiveso far around 500 species of artemisia have been found in different regions of the world, and among them 34 species are endemic to iran. it has been evidenced that artemisinin is one of the medicinal compounds found in artemisia that has various medical properties, especially antimalarial. the main objective of the present study was to comprise phytochemical profile and expression pattern of some genes related to artemisinin biosynthesis pathway in a. fragrans and a. annua species. materials and methodsin the present study, the accumulated artemisinin content in a. fragrans and a. annua species were detected using the high performance liquid chromatography (hplc) technique. moreover, phytochemical compounds in leave tissue were identified using the gas chromatography–mass spectrometry (gc ms) technique. the gene expression patterns for some artemisinin biosynthesis related genes including 4fpsf, dbr2, hmgr1, hmgr2, wirky, ads, dxs, and sqs were comprised in two studied species. in each species, association between artemisinin content and the relative expression of investigated genes were determined through correlation analysis. all statistical analysis was performed based on three replication using r software. resultsbased on obtained results, there was observed a significant difference between two artemisia species in terms of artemisinin content, and the highest content was recorded for a. fragrans. using gc ms analysis, in general 26 and 20 phytochemical compounds were identified in a. fragrans and a. annua species, respectively. among identified compounds, eight compounds were similar in both species. moreover, some compounds such as comphor, 1,8 cineole, 4 terpineol, and pinocarvone were most important. according to the gene expression analysis, the highest relative expression of 4fpsf, ads, and dxs genes were recorded in a. annua, while the highest numbers of transcripts for sqs, hmgr1, hmgr2, drb2, and wirky genes were estimated in a. fragrans. the results of correlation analysis for both species showed that artemisinin content significantly and positively correlated with the expression of ads, dbr2, dxs, and hmgr1 genes. however, in a. annua species, the sqs gene was not expressed and there was no correlation between these genes and artemisinin content. conclusionsin general, the obtained results revealed a significant difference between two studied artemisia species in terms of the artemisinin content and other phytochemical compounds. furthermore, our results indicated that a. fragrans could be used as an ideal source for extract artemisinin and other compounds. hence, conducting other supplementary studies on this species is recommended.