Plant Process and Function

fa اثر نانوذرات اکسید تیتانیوم و متیل جاسمونات بر پاسخ فیزیولوژیکی و بیان ژن‌های کلیدی ‌دخیل در بیوسنتز لیمونن در گیاه دارویی زرین‌گیاه (‌Dracocephalum kotschyi‌)‌ Effect of TiO2 nanoparticles and methyl-jasmonate on physiological response ‎and expression of key genes involved in limonene biosynthesis in the medicinal ‎plant Dracocephalum kotschyi ‎ بیوتکنولوژی biotechnology پژوهشي Research با توجه به ارزش دارویی، نیاز به توسعه راهکارهای مؤثر برای افزایش عملکرد اسانس و تقویت پاسخهای فیزیولوژیکی زرین‌گیاه است. از سوی دیگر، سازوکارهای اثرگذاری الیسیتورهای نانوذرات اکسید تیتانیوم (TiO2) و متیل جاسمونات (MeJA) بر این گیاه ناشناخته مانده است. بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی اثر جداگانه و ترکیبی این الیسیتورها بر پاسخ فیزیولوژیکی، بیان ژنهای بیوسنتز لیمونن، و عملکرد اسانس در زرینگیاه انجام شد. بعد از استقرار نشاها در گلدانهای پلاستیکی، TiO2 (با غلظت 100، 200 و 300 میلیگرم بر لیتر) و MeJA (با غلظت 5/0، 1 و 2 میلیمولار) بهطور جداگانه و در ترکیب با هم در سه نوبت با فاصله سه هفته بر روی زرینگیاه محلولپاشی شدند. بعد از گذشت 48 ساعت از آخرین محلولپاشی، نمونه‌گیری صورت گرفت. نتایج نشان داد که هر دو الیسیتور بهطور جداگانه و در ترکیب با هم به شیوهای وابسته به غلظت بر صفات اثر گذاشتند. کاربرد ترکیبی نانوذراتTiO2  و MeJA به‌صورت هم‌افزایی سبب بهبود صفات زرین‌گیاه شد. به ویژه، تیمار 2 میلی‌مولار MeJA همراه با 200 میلی‌گرم بر لیتر TiO2 منجر به افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و پلی‌فنول اکسیداز)، قندهای محلول و کاروتنوئیدها شد. علاوهبراین، این تیمار بیان ژن‌های کلیدی GPPS و LS درگیر در بیوسنتز لیمونن را به ترتیب تا 4/3 و 9/2 برابر و عملکرد اسانس را تا 6/2 برابر در مقایسه با شاهد مضاعف بهبود بخشید. در کل، این تیمار ترکیبی با ایجاد اثر همافزایی، سبب بهبود فعالیت سامانه آنتی‌اکسیدانی، اسمولیتها، بیان ژن‌های کلیدی بیوسنتز لیمونن، و عملکرد اسانس زرین‌گیاه شد. Given the medicinal value, there is a need to develop effective strategies to enhance the essential oil yield and strengthen the physiological responses of Dracocephalum kotschyi. On the other hand, the mechanisms of action of elicitors such as titanium dioxide nanoparticles (TiO2) and methyl jasmonate (MeJA) on this plant remain unknown. Therefore, this study aimed to investigate the individual and combined effects of these elicitors on the physiological response, the expression of limonene biosynthesis genes, and the essential oil yield in D. kotschyi. After seedlings were established in plastic pots, TiO2 (at concentrations of 100 and 200 mg/L) and MeJA (at a concentration of 0.5 mM) were sprayed separately and in combination onto the D. kotschyi plants in three rounds at three-week intervals. Sampling was performed 48 h after the last spraying. The results showed that both elicitors, individually and in combination, affected the traits in a concentration-dependent manner. The combined application of TiO2 nanoparticles acted synergistically to improve the traits of D. kotschyi. In particular, the treatment with 0.5 mM MeJA along with 200 mg/L TiO2 led to an increase in the activity of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, and polyphenol oxidase), soluble sugars, and carotenoids. Furthermore, this treatment enhanced the expression of the key genes GPPS and LS involved in limonene biosynthesis by 3.9- and 3.4-fold, respectively, and increased the essential oil yield by 3.6-fold compared to the double control. Overall, this combined treatment, by creating a synergistic effect, improved the activity of the antioxidant system, osmolytes, the expression of key genes in limonene biosynthesis, and the essential oil yield of D. kotschyi. گیاهان دارویی, لیمونن, نانوذرات, هورمون Hormones, Limonene, Medicinal Plants, Nanoparticles 21 42 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1899-2&slc_lang=fa&sid=1 Mojgan Mosahebeh مژگان مصاحبه No Department of Biology، ‏Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran‎ گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران Hamid Sobhanian حمید سبحانیان hamid.sobhanian@pnu.ac.ir Yes Department of Biology، ‏Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran‎ گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران Enayatollah Yazdanpanah عنایت‌اله یزدان پناه No Department of Biology، ‏Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran‎ گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران Gholamreza Bakshi Khaniki غلامرضا بخشی خانیکی No Department of Biology، ‏Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran‎ گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران.