Skip to main content
SUPERVISOR
مجید طالبی (استاد راهنما) بدرالدین ابراهیم سیدطباطبایی (استاد مشاور) مریم تاتاری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Sadeghi
زهرا صادقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Expression analysis of anthocyanin biosynthesis genes in white, red and black pomegranates during different developmental stages
Pomegranate ( Punica granatum ) is a unique fruit in the world due to containing different compounds such as flavonoids, alkaloids, sterols, tannins and anthocyanins in peel and seed resulting in high economical, pharmaceutical and nutritional values. One of the most important compounds in this fruit is anthocyanins. These compounds that widely found in higher plants, are produced in different organs in response to variety of developmental stages and environmental conditions. Anthocyanins are a large group of water-soluble pigments in plants and they are responsible for the red, purple and blue colors found in many flowers, fruits and vegetables. Also anthocyanins are the major pigments responsible for the pomegranate fruit skin color. There are two groups of genes involved in anthocyanin biosynthetic pathway. First group are structural genes such as Anthocyanidin synthase ( ANS ), Cinnamate 4-hydroxylase ( C4H ), Leucoanthocyanidin reductase ( LAR ), Chalcone synthase ( CHS ) and Flavanone 3-hydroxylase ( F3H ) which are coding pathway’s enzymes and the second group are transcription factors or regulator genes such as Elongated hypocotyl 5 ( HY5 ) which is a kind of bZIP transcription factor, regulates the function of structural genes. Due to the lack of any report about study of quantitative expression of genes involved in anthocyanin biosynthetic pathway in Iranian pomegranate cultivars, therefore the present research focused on expression analysis of these genes ( ANS , C4H , LAR , CHS , F3H and HY5 ) in fruit skin of three Iranian pomegranate cultivars with different colors in eight developmental stages. The anthocyanin content in skin of these cultivars was also measured and its correlation calculated with corresponding genes expression level. For this purpose, firstly, RNA in the peels of three cultivars were extracted using CTAB-based method and their cDNA synthesized. Appropriate annealing temperature of designed specific primer pairs were determined by gradient PCR and expression of six genes in anthocyanin pathway was evaluated by Real-Time PCR reaction. The results indicated that in red peel cultivar ( Malase Esfahan), the highest expression level of all genes were detected in seventh stage. In white peel cultivar ( Shirine Save h ) , the highest expression level of all genes except LAR and bZIP ( HY5 ) was detected in fifth stage and the LAR and bZIP ( HY5 ) showed maximum expression level in the second stage. In Poust Siyahe Yazd cultivar, seventh developmental stage in C4H and F3H had highest expression level, while LAR and CHS in fifth and third stages showed the maximum level of expression, respectively. ANS in third and fifth stages and HY5 transcription factor in second, fifth and seventh stages (without significant differences) had maximum expression level in this cultivar. Totally the highest expression level of all genes except LAR was detected in seventh developmental stage of red cultivar and LAR was showed maximum expression level in second stage of white cultivar. Totally, the highest level of anthocyanin was related to Poust Siyahe Yazd followed by red and white cultivars. Therefore, we can concluded that color of fruit peels in these cultivars are correlated to their anthocyanin levels. Correlation between the total anthocyanin level and expression of the genes involved in its biosynthesis pathway indicated that there was no possibility of direct correlation between them. Key words: Pomegranate, Anthocyanin, Gene expression, Real-Time PCR .
انار ( Punica granatum ) به دلیل دارا بودن ترکیبات مختلفی مانند فلاونوئیدها، آلکالوئیدها، استرول ها، تانن ها و آنتوسیانین ها در پوست و دانه ، یک میوه ی منحصر به فرد در جهان محسوب می شود که از ارزش بالای اقتصادی، تغذیه ای و دارویی برخوردار است. یکی از ترکیبات مهم موجود در میوه این گیاه، آنتوسیانین ها هستند. این ترکیبات بیشتر در گیاهان عالی یافت می شوند و در اندام های مختلف آنها در پاسخ به انواع شرایط محیطی و مراحل مختلف رشدی تولید می گردند. آنتوسیانین ها گروه بزرگی از رنگدانه های محلول در آب در گیاهان به شمار می روند و نقش ایجاد رنگ های قرمز، بنفش و آبی را در بسیاری از گل ها، میوه ها و سبزیجات بر عهده دارند. همچنین این ترکیبات، رنگدانه های اصلی مسئول ایجاد رنگ پوست انار می باشند. در مسیر بیوسنتز آنتوسیانین ها دو دسته ژن دخالت دارد، دسته اول ژن های ساختاری را شامل می شوند که کدکننده ی آنزیم های مسیر هستند و دسته دوم فاکتور های رونویسی یا ژن های تنظیمی هستند که وظیفه کنترل رونویسی ژن های ساختاری مسیر را برعهده دارند. ژن های Anthocyanidin synthase ( ANS )، Cinnamate 4-hydroxylase ( C4H )، Leucoanthocyanidin reductase ( LAR )، Chalcone synthase ( CHS ) و Flavanone 3-hydroxylase ( F3H ) از ژن های ساختاری و Elongated hypocotyl 5 ( HY5 ) که نوعی فاکتور تنظیمی bZIP محسوب می شود، از ژن های تنظیمی دخیل در مسیر بیوسنتز آنتوسیانین هستند. با توجه به اینکه در ارقام ایرانی انار،گزارشی از بررسی بیان ژن های دخیل در این مسیر، به صورت کمّی و در مراحل رشدی میوه ی این گیاه وجود ندارد، هدف این پژوهش، بررسی کمّی بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز آنتوسیانین ( ANS ، C4H ، LAR ، CHS و F3H و HY5 ) در پوست سه رقم انار با رنگ‌های متنوع (سفید، قرمز و سیاه) در مراحل مختلف رشد میوه تعیین شد. همچنین اندازه گیری میزان آنتوسیانین موجود در پوست این ارقام و بررسی همبستگی آن با بیان ژن های دخیل در این مسیر مدنظر قرار گرفت. بدین منظور ابتدا محتوای RNA پوست تمامی نمونه ها در سه رقم انار به روش مبتنی بر CTAB استخراج و cDNA آن ها سنتز شد. پس از طراحی جفت آغازگرهای اختصاصی، دمای اتصال مناسب هر یک از آن ها در واکنش شیب دمایی PCR تعیین شد و بررسی بیان شش ژن دخیل در مسیر بیوسنتز آنتوسیانین در واکنش Real-Time PCR صورت گرفت. نتایج نشان داد که در رقم پوست قرمز (ملس اصفهان)، بیشترین میزان بیان در تمامی ژن های مطالعه شده، در مرحله رشدی هفتم اتفاق افتاد. بیشترین میزان بیان در رقم شیرین پوست سفید ساوه در تمام ژن ها به جز ژن LAR و فاکتور تنظیمی bZIP ( HY5 )، در مرحله رشدی پنجم مشاهده گردید و ژن LAR و فاکتور تنظیمی bZIP ( HY5 )، در مرحله دوم، بیشترین میزان بیان را نشان دادند. در رقم پوست سیاه یزد ژن های C4H و F3H در مرحله رشدی هفتم، بیشترین میزان بیان را دارا بودند در حالیکه ژن LAR در مرحله رشدی پنجم و ژن CHS در مرحله رشدی سوم، بیشترین میزان بیان را نشان دادند. در رقم پوست سیاه یزد ژن ANS در مراحل سوم و پنجم (بدون اختلاف معنادار با یکدیگر) و فاکتور تنظیمی bZIP ( HY5 ) در مراحل دوم، پنجم و هفتم (بدون اختلاف معنادار با یکدیگر) بیشترین مقدار بیان را داشتند. در مجموع بیشترین میزان بیان در تمامی ژن ها به جز ژن LAR در مرحله رشدی هفتم در رقم قرمز مشاهده شد و در ژن LAR بیشترین میزان بیان در مرحله دوم در رقم سفید دیده شد. به طور کلی بیشترین میزان آنتوسیانین در رقم پوست سیاه یزد وجود داشت و به ترتیب در ارقام قرمز و سفید نسبت به رقم سیاه میزان آنتوسیانین کمتری دیده شد به همین علت می توان گفت رنگ پوست میوه در این ارقام با میزان آنتوسیانین آن ها همبستگی دارد. نتایج همبستگی میزان آنتوسیانین کل با بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز آن نشان داد که امکان برقراری ارتباط مستقیم بین آن ها وجود ندارد. کلمات کلیدی: انار، آنتوسیانین، بیان ژن، Real-Time PCR

ارتقاء امنیت وب با وف بومی

100%