اثر تنش خشکی و کیتوزان بر بیان ژن سینئول سنتاز و ماده 1و8-سینئول در گیاه مریم‌گلی (salvia officinalis l.)

مریم‌گلی یکی از مهم‌ترین گیاهان دارویی و معطر و دارای اثرات ضدسرطانی، آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی می‌باشد. یکی از اجزای اصلی اسانس این گیاه، مونوترپن 1و8-سینئول است که مسئول برخی از این اثرات می‌باشد. در این تحقیق، اثر تنش خشکی در سه سطح 60 (ملایم)، 75 (جزئی) و 100 (کنترل) درصد ظرفیت زراعی مزرعه و محلول پاشی برگی کیتوزان در چهار سطح آب‌مقطر (کنترل)، اسید استیک (کنترل)، 0.25 و 0.5 گرم در لیتر کیتوزان بر بیان ژن سینئول سنتاز در ریشه و محصول نهایی این ژن، 1و8-سینئول، در شاخساره‌های گیاه مریم‌گلی در یک آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار گرفت. بیان ژن نسبی سینئول سنتاز و مقدار 1و8-سینئول به ترتیب با استفاده از روشreal-time pcr  و دستگاه کروماتوگرافی متصل به طیف سنج جرمی (gc-ms) اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که تنش خشکی بیان ژن مورد مطالعه و ماده 1و8-سینئول را به شدت افزایش می‌دهد. همچنین محلول پاشی کیتوزان، به‌ویژه در مقدار 0.5 گرم در لیتر موجب افزایش بیان ژن سینئول سنتاز در ریشه و ماده 1و8-سینئول در شاخساره‌های این گیاه شد. در کل، تنش خشکی موثرتر از کیتوزان در افزایش میزان بیان ژن سینئول سنتاز و مقدار 1و8-سینئول بود. بیشترین میزان بیان ژن سینئول سنتاز و مقدار 1و8 سینئول در حضور همزمان تنش خشکی (ملایم) و کیتوزان (0.5 گرم در لیتر) به‌دست آمد. در شرایط تنش خشکی جزئی، بیان ژن مورد مطالعه افزایشی نداشت اما افزایش محصول نهایی آن در شاخساره‌ها مشاهده شد. این نتایج برای اولین بار نشان داد که تنش خشکی و کیتوزان می‌توانند باعث افزایش بیان ژن سینئول سنتاز در سطح رونوشت‌برداری در ریشه‌های گیاه مریم‌گلی شوند. بنابراین، با اعمال تنش رطوبتی همراه با کیتوزان، متابولیت 1و8-سینئول می‌تواند در گیاه مریم‌گلی افزایش یابد.

the effects of water deficit stress and chitosan on cineole synthase gene expression and 1,8-cineole content in sage (salvia officinalis)

common sage (salvia officinalis) is one of the most important medicinal and aromatic plants and possesses anticancer, antioxidant and antimicrobial properties. one of the essential oil components of the sage plant is monoterpene, 1,8-cineole, that is responsible for some of these effects. the effect of foliar application of chitosan (control, 0.0, 0.25 and 0.50 g/l) under different levels of water deficit (fc = 60, 75 and 100%) were investigated on the expression level of cineole synthase gene in the roots and accumulation of 1,8-cineole content in the leaves of the sage plants. the experiment was conducted as factorial based on completely randomized design with three replications. the level of gene expression was determined by real time pcr in plant roots and the 1,8-cineole content was identified by gas chromatography/mass spectrometry in leaves. results indicated that the expression of studied gene and 1,8-cineole content were strongly up-regulated with water deficit. furthermore, foliar application of chitosan (specially in 0.5 g/l) effectively up-regulated the cineole synthase gene expression in roots and 1,8-cineole content in the shoots. overall, water deficit stress was more effective than chitosan in the up regulation of cineole synthase gene and 1,8-cineole synthase content. the maximum level of cineole synthase gene expression and 1,8-cineole content were observed in mild drought stress and 0.5 g/l chitosan condition. slight water deficit stress had no effect on gene expression but the final product was increased in shoots. for the first time, our results indicated that water deficit stress and chitosan could increase cineole synthase gene expression in the roots of common sage. therefore, chitosan along with water deficit probably increase 1,8-cineole content in shoots, in part, through increasing the expression level of 1,8-cineole synthase gene in roots.