دوره 18، شماره 1 - ( بهار 1405 )                   جلد 18 شماره 1 صفحات 79-69 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Tadili S, Asghari A, Hosseinpour Azad N, Shokri E, Hashemi Petroudi S H. (2026). Gene Expression Analysis of Myrosinase (Myro) and Thioglucoside Glucohydrolase (TTG) Genes in Capparis ovata under the Influence of Environmental Radon Gas Radiation. J Crop Breed. 18(1), 69-79. doi:10.61882/jcb.2026.1620
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1620-fa.html
تعدیلی سحر، اصغری علی، حسین پورآزاد نورالدین، شکری احسان، هاشمی پطرودی سید حمیدرضا.(1405). آنالیز بیان ژن‌های میروزیناز و تیوگلوکوزید گلوکوهیدرولاز (TTG) در گیاه لگجی Capparis ovata تحت تأثیر تشعشعات حاصل از گاز رادون محیطی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 18 (1) :79-69 10.61882/jcb.2026.1620

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1620-fa.html


1- دانشکده علوم و فناوری کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و فناوری کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3- گروه علوم گیاهی و گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی مشگین ‎شهر، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
4- بخش فناوری نانو، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
5- پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
چکیده:   (409 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: گیاه لگجی با نام علمی Capparis ovata از خانواده Capparidaceae است. این گیاه با نام های دیگری از جمله کور، لگجی یا هندوانه کوهی نیز شناخته می شود. گیاهی چندساله و خشکی‌دوست که در مناطق خشک و نیمه‌خشک خاورمیانه و حوزه مدیترانه به‌طور گسترده‌ای پراکنش دارد. این گونه به‌دلیل توانایی بالا در سازگاری با شرایط نامساعد محیطی و برخورداری از ترکیبات زیست‌فعال از جمله گلوکوزینولات‌ها، از ارزش بوم‌شناختی و دارویی بالایی برخوردار است. این متابولیت‌های ثانویه از طریق آنزیم‌هایی مانند میروزیناز (Myro) و تیوگلوکوزید گلوکوهیدرولاز (TTG) نقش مهمی در سازوکارهای دفاعی گیاه ایفا می‌کنند. با وجود توجه روزافزون به این گونه به‌عنوان گیاهی دارویی مقاوم به خشکی، اطلاعات اندکی در باره پاسخ‌های مولکولی آن به تنش‌های زیست‌محیطی نظیر پرتوهای یون‌ساز وجود دارد. رادون یک گاز رادیواکتیو طبیعی و یکی از منابع اصلی تابش یونیزان محیطی است. در حالی‎ که اثرات آن بر سلامت انسان به خوبی مستند شده اند، تأثیرات آن بر زیست‌شناسی مولکولی گیاهان تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده اند. میروزیناز و تیوگلوکوزید گلوکوهیدرولاز (TTG) دو آنزیم کلیدی در گیاه Capparis ovata هستند و در دفاع گیاه در برابر علف‌خواران با هیدرولیز گلوکوزینولات نقش دارند. هدف این مطالعه بررسی تأثیر مواجهه با رادون محیطی بر بیان ژن‌های میروزیناز و TTG در C. ovata بود.
مواد و روش ‎ها: نمونه ‎برداری مواد گیاهی از ارتفاعات روستای کوجنق واقع در هیجده کیلومتری شمال غربی شهرستان مشگین ‎شهر با موقعیت جغرافیایی ۳۸° ۲۹' ۱۷.۷" شمالی و ۴۷° ۳۰' ۱۵.۱" شرقی انجام شد. کلیه محاسبات مربوط به موقعیت جغرافیایی با استفاده از دستگاه مکان‎ یاب ماهواره ‎ای گارمین (مدل اورگون 650) صورت پذیرفت. برای دسترسی کامل به اطلاعات آلودگی تابشی منطقه مورد مطالعه، نقشه تشعشعات رادونی نقطه به نقطه در ده نقطه هم ارتفاع با استفاده از دستگاه تابش ‎سنج (Victoreen451 Fluke Biomedical Company, USA) طی دو سال متمادی تهیه شد. این اندازه ‎گیری ‎ها مشتمل بر نقاط هم ارتفاع در دو کوه مجاور هم (کوه دارای نقاط حاوی مواد رادیواکیتو A و فاقد مواد رادیواکتیو B) بودند. نمونه‌های C. ovata از مناطقی با ارتفاعات و سطوح مختلف رادون محیطی جمع‌آوری شدند و RNA کل از بافت برگ استخراج و cDNA ژن‌های میروزیناز و TTG برای آنالیز بیان (qRT-PCR) سنتز گردید. سطوح بیان نسبی ژن و میزان تغییرات بیان ژن‎ ها (Fold Change) با استفاده از روش 2−ΔCt و 2−ΔΔCt و با استفاده از الگوی بیانی ژن اکتین به‎ عنوان کنترل داخلی محاسبه شدند. تحلیل آماری با نرم‌افزار 10 GraphPad Prism (شرکت GraphPad Software، آمریکا) انجام گرفت و تفاوت‌های بیان ژن بین نمونه‌های در معرض رادون و کنترل با آزمون t در سطح احتمال (P < 0.05) ارزیابی شدند.
یافته ها: بررسی تغییرات بیان ژن میروزیناز (Myrosinase) در گیاه Capparis ovata در مواجهه با سطوح مختلف گاز رادون نشان داد که بیشترین میزان افزایش بیان ژن در بازه ارتفاعی A910920 متر با میانگین شدت تشعشع 0/8 میلی‌سیورت قابل مشاهده بود، به‌طوری‎‌که بیان ژن به بیش از هفت برابر نمونه ‎های ناحیه غیر رادیواکتیو (شاهد) رسید. در ارتفاعات A930940 متر با میانگین شدت تشعشع 1/8 میلی‎سیورت نیز افزایش حدود چهار برابر نسبت به شاهد مشاهده شد، اما در سایر ارتفاعات بیان ژن در حد پایین‌تری قرار داشت. این یافته‌ها می ‎توانند یک پاسخ غیر خطی و ارتفاع‌محور را در بیان ژن میروزیناز نشان‌ دهند. به‌طوری‎که سطح بهینه تحریک در ارتفاعات میانی (۹۱۰۹۲۰ متر) رخ داد. الگوی بیان ژن TGG نیز تحت تأثیر بازه‌های مختلف ارتفاعی تغییراتی مشابه را نشان داد. بیشترین میزان بیان ژن  TGGنیز در ارتفاع A910920 متر ثبت شد (حدود چهار برابر تیمار شاهد). در این بازه، خطای استاندارد نیز نسبتاً بالا بود که نشان‌دهنده تغییرپذیری پاسخ بین نمونه‌ها است. در ارتفاع A880900 متر نیز افزایش معناداری نسبت به شاهد مشاهده شد (حدود دو و نیم برابر). در حالی‎که، در ارتفاعات پایین‌تر (A830860) و بالاتر (A9501000)  میزان بیان به‌ترتیب حدود (یک و نیم  و یک و هشت دهم برابر) بود و کمترین مقدار تغییر در بیان ژن نیز مانند ژن میروزیناز، در ارتفاع A880900 مشاهده شد. هر دو ژن مورد بررسی Myro  و TGG در شرایط مواجهه با سطوح مختلف رادون، الگوی مشابهی از افزایش بیان را در ارتفاعات میانی، به‌ویژه در بازه ۹۱۰–۹۲۰ متر با میانگین شدت تشعشع 0/8 میلی‎سیورت نشان دادند.
نتیجه گیری کلی: یافته‌ها نشان می‌دهند که رادون محیطی به عنوان یک تنش قوی عمل می ‎کند و واکنش‌های دفاعی مولکولی را در C. ovata برمی ‎انگیزد. هم‎چنین، قرار گرفتن طولانی‌مدت گیاهان چندساله در معرض تابش‌های رادیواکتیو می‌تواند با ایجاد جهش‌های ژنتیکی، ساختار و عملکرد آنزیم‌های مسیرهای بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه را تغییر داده، نوعی واکنش محافظتی در برابر آسیب رادیکال‌های آزاد ایجاد کند که می ‎تواند ناشی از تحریک مسیرهای دفاعی گیاه در این بازه خاص از مواجهه با گاز رادون باشد. ژن‌های Myro و TGG نقش کلیدی در مسیرهای دفاعی ثانویه و سم‌زدایی دارند، و افزایش بیان آن‌ها می‌تواند بیانگر فعالیت شدیدتر سامانه‌های مقابله با تنش اکسیداتیو در شرایط خاص محیطی باشد. همچنین، تفاوت بین پاسخ ژنی در بازه‌های ارتفاعی مختلف می‌تواند به تفاوت در غلظت واقعی گاز رادون، شرایط زیست‌محیطی، میزان جذب و حساسیت بافت‌های گیاه وابسته باشد. این مطالعه اولین شواهد را ارائه می‌دهد که مواجهه با رادون محیطی باعث افزایش بیان ژن‌های اصلی مرتبط با دفاع در C. ovata می‌شود که پیامدهایی برای سازگاری گیاه، تعاملات بوم‌شناختی و کیفیت محصولات گیاهی در مناطق آلوده به رادون دارد. در نتیجه، آلاینده‌های رادیواکتیو محیطی بر لزوم تحقیقات بیشتر درباره مکانیزم‌های مولکولی واکنش گیاهان تأکید می‌کند.

 
متن کامل [PDF 1458 kb]   (53 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: بيوتكنولوژي گياهي
دریافت: 1404/4/4 | پذیرش: 1404/4/30

فهرست منابع
1. Bhat, R., & Vyas, D. (2019). Myrosinase: insights on structural, catalytic, regulatory, and environmental interactions. Critical Reviews in Biotechnology, 39(4), 508-523. Doi:10.1080/07388551.2019.1576024 [DOI:10.1080/07388551.2019.1576024]
2. Georgieva, M., & Vassileva, V. (2023). Stress management in plants: examining provisional and unique dose-dependent responses. International Journal of Molecular Sciences, 24(6), 5105. Doi: 10.3390/ijms24065105 [DOI:10.3390/ijms24065105]
3. Halkier, B. A., & Gershenzon, J. (2006). Biology and biochemistry of glucosinolates. Annual Review of Plant Biology, 57, 303-333. DOI: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105228 [DOI:10.1146/annurev.arplant.57.032905.105228]
4. Hassanzadeh, M, Hosseinpour azad, N, & Zoulfagharpour, F. (2022). The Mutagenic Effects of Environmental Radon Gas Radiation on the Tanshinone Related Metabolites in Artemisia Absinthium. Journal of Crop Breeding. 14(41), 129-137. Doi:10.52547/jcb.14.41.129 [In Persian]. [DOI:10.52547/jcb.14.41.129]
5. Kordrostami, M., Sanjarian, F., Shahbazi, S., & Ghasemi-Soloklui, A. A. (2024). Exploring low-dose gamma radiation effects on monoterpene biosynthesis in Thymus vulgaris: insights into plant defense mechanisms. Environmental Science and Pollution Research, 31(22), 32842-32862. DOI: 10.1007/s11356-024-33269-y [DOI:10.1007/s11356-024-33269-y]
6. Kreuzer, M., Walsh, L., Schnelzer, M., Tschense, A., & Grosche, B. (2015). Radon and risk of death from cancer and non-malignant diseases: Extended follow-up of the German uranium miner's cohort study, 1946-2003. British Journal of Cancer, 113(9), 1362-1369. DOI: 10.1007/s00411-009-0249-5 [DOI:10.1007/s00411-009-0249-5]
7. Kumar, S., Singh, A., & Sharma, R. (2017). Myrosinase gene family and regulation in Brassicales plants. Plant Molecular Biology, 95(3), 243-256. DOI: 10.1007/BF00019299 [DOI:10.1007/BF00019299]
8. Langebartels, C., Schraudner, M., Heller, W., Ernst, D., & Sandermann, H. (2002). Oxidative stress and defense reactions in plants exposed to air pollutants and UV-B radiation. Oxidative Stress in Plants, 105-135. DOI: Not Available
9. Li, P., Zhang, R., & Zheng, G. (2018). Genetic and physiological effects of the natural radioactive gas radon on the epiphytic plant Tillandsia brachycaulos. Plant Physiology and Biochemistry, 132, 385-390. DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.09.029 [DOI:10.1016/j.plaphy.2018.09.029]
10. Maleki, M., Ghorbanpour, M., & Kariman, K. (2017). Physiological and antioxidative responses of medicinal plants exposed to heavy metals stress. Plant Gene, 11, 247-254. DOI:10.1016/j.plgene.2017.04.006 [DOI:10.1016/j.plgene.2017.04.006]
11. Mishra, S., Duarte, G. T., Horemans, N., Ruytinx, J., Gudkov, D., & Danchenko, M. (2024). Complexity of responses to ionizing radiation in plants, and the impact on interacting biotic factors. Science of the Total Environment, 171567. DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.171567 [DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.171567]
12. Özcan, M., & Akbulut, M. (2007). Capparis ovata var. herbacea: Chemical composition and antioxidant activity of its extracts. Food Chemistry, 104(3), 1071-1076. DOI:10.1080/10412905.2007.9699233 [DOI:10.1080/10412905.2007.9699233]
13. Rahbarnejad, S., Asghari, A., Hosseinpour Azad, N., & Shokri, E. (2025). The Study of Farnesyl Diphosphate and Squalene Synthase Gene Expression Levels in Artemisia absinthium Exposed to Environmental Gamma Radiation. Journal of Crop Breeding, 17 (1), 117-128. DOI: 10.61186/jcb.17.1.117 [In Persian]. [DOI:10.61186/jcb.17.1.117]
14. Singh, N., & Sharma, P. (2018). Regulation of glucosinolate biosynthesis under abiotic stress. Plant Science, 270, 82-90. DOI: 10.1093/jxb/eraa479 [DOI:10.1093/jxb/eraa479]
15. Singh, S., Fatima, A., Tiwari, S., & Prasad, S. M. (2020). Plant responses to radiation stress and its adaptive mechanisms. In Plant life under changing environment (pp. 105-122). Academic Press. DOI:10.1016/B978-0-12-818204-8.00006-0 [DOI:10.1016/B978-0-12-818204-8.00006-0]
16. Wang, X., Li, Y., & Chen, J. (2019). Glucosinolate-Myrosinase system in plant defense and human health. Phytochemistry Reviews, 18(2), 421-435. [DOI:10.3390/agronomy10111786]
17. Xie, L., Wang, Y., Zhang, Q., & Liu, H. (2020). Transcriptomic analysis reveals MAPK signaling and phosphocholine metabolism pathways are involved in radon-induced breast carcinogenesis. Environmental and Molecular Mutagenesis, 61(2), 172-183. DOI:10.1093/toxres/tfae161 [DOI:10.1093/toxres/tfae161]
18. Yan, P. A., Xu, Y. Y., Zhu, X. W., Zhe, L. I. U., Gong, Y. Q., Liang, X. U., ... & Liu, L. W. (2014). Molecular characterization and expression profiles of Myrosinase gene (RsMyr2) in radish (Raphanus sativus L.). Journal of Integrative Agriculture, 13(9), 1877-1888. DOI: 10.1016/S2095-3119(13)60644-9 [DOI:10.1016/S2095-3119(13)60644-9]
19. Yuan, G., Wang, X., Guo, R., & Wang, Q. (2010). Effect of salt stress on phenolic compounds, glucosinolates, Myrosinase and antioxidant activity in radish sprouts. Food Chemistry, 121(4), 1014-1019. DOI:10.1016/j.foodchem.2010.01.040 [DOI:10.1016/j.foodchem.2010.01.040]
20. Zhang, Q., & Li, M. (2018). Environmental radiation effects on plant secondary metabolism: a review. Plant Physiology and Biochemistry, 130, 1-9. DOI:10.1016/B978-0-12-812689-9.00008-X. [DOI:10.1016/B978-0-12-812689-9.00008-X]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by: Yektaweb