بررسی برخی تغییرات بیوشیمیایی مسیر فنیل پروپانوئیدی اندام‌های گیاه نیشکر (Saccharum officinarum) طی مراحل نموی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات سلولی مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

2 بخش به زراعی مؤسسه تحقیقات و آموزش توسعه نیشکر خوزستان، اهواز، ایران

3 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

4 گروه بیوشیمی و سلولی مولکولی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

فنیل پروپانوئیدها به عنوان متابولیت‌های ثانویه گیاهان طی مراحل نموی و در پاسخ به شرایط تنش‌زا سنتز می‌شوند. ترکیبات فنیل پروپانوئیدی گیاهان در ساختار رنگیزه‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها و ترکیبات محافظت کننده یافت می‌شوند و در رشد، مورفوژنز و پاسخ به تنش‌ها نقش تنظیمی دارند. در پژوهش حاضر، نمونه‌برداری از پهنک برگ، غلاف برگ، ساقه و ریشه گیاه نیشکر Saccharum officinarum واریته CP69-1062 در چهار مرحله نموی: جوانه‌زنی، پنجه‌زنی، رشد طولی و بلوغ انجام گردید و نمونه‌ها از لحاظ فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL)، ترکیبات فنلی، فلاونوئیدی و فلاونول جهت تعیین تغییرات بیوشیمیایی مسیر فنیل پروپانوئیدی طی مراحل نمو بررسی شد. بررسی روند تغییرات فعالیت آنزیم در اندام‌‌های مختلف طی مراحل نمو، بیانگر فعالیت بالای آنزیم PAL در برگ در تمام مراحل نمو و در غلاف برگ طی مرحله پنجه‌زنی است. فعالیت آنزیم در ساقه، طی مرحله رشد طولی و در ریشه طی مرحله جوانه‌زنی افزایش یافت. در روند تغییر‌ات میزان فنل کل، بیشترین میزان فنل کل در برگ طی مراحل جوانه‌زنی و بلوغ، در غلاف برگ طی مرحله جوانه‌زنی، در ساقه طی مرحله رشد طولی و در ریشه طی مرحله بلوغ بود. بیشترین میزان فلاونوئید و فلاونول در هر چهار مرحله نموی به طور معنی‌داری در برگ‌ها مشاهده شد. علت تفاوت میزان این ترکیب‌‌ها در سطح اندام‌های مختلف را می‌توان به‌دلیل وجود هتروژنیتی در بافت‌های مختلف و ویژگی‌های شیمیایی و بیوشیمیایی این ترکیب‌‌ها نسبت داد. PAL به‌عنوان یک آنزیم مسیر فنیل پروپانوئیدی، نقش اساسی در نمو نیشکر به‌ویژه بافت‌های چوبی شده دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A study of some biochemistry changes of phenylpropanoid pathway in sugarcane (Saccharum officinarum) organs during developmental stages

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Hashemi tabar 1
  • Mahmoud Shomeili 2
  • Maryam Kolahi 3
  • Mohammad Reza Tabandeh 4
1 Cellular and Molecular Research Center, Faculty of Medicine, Ahvaz Jundishapour University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
2 Department of Agronomy Developments, Sugarcane Research and Training Institute, Ahvaz, Iran
3 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Department of Biochemistry and Molecular Biology, Faculty of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Phenylpropanoid compounds as secondary metabolites are synthesized by plants during development and in response to stress. Phenylpropanoids contribute to the compounds of plant pigmentation, antioxidants and protective agents and also play a regulatory role in growth and morphogenesis. In this research, samples of blade and sheath of leaf, , stem, and root of Saccharum officinarum (cultivar CP69-1062) during the germination, tillering, grand growth, and maturation stages were prepared. In order to studying biochemical changes of phenylpropanoid compounds during development of sugarcane, PAL activity enzyme, phenolic, flavonoids and flavonols component in samples were analyzed. The study of changes of enzyme activity in different tissues during developmental stages showed high enzyme activity of PAL in leaves during all of developmental stages and in sheath during grand growth stage. Enzyme activity was increased in stem during grand growth stage and in root during germination stage. Results indicated that changes of concentration of total phenol and the maximum amount of total phenol were detected in leaf during germination and maturation stages, in sheath during germination stage, in stem during grand growth stage and in root during maturation stage (p<0.05). The maximum amount of flavonoids and flavonols were observed significantly in leaves during all of developmental stages. This variation may originate by the existing heterogeneity in different parts of plants and also chemical and biochemical features of this compound. In conclusion, PAL, as a rate-limiting enzyme of the phenylpropanoid pathway, displays critical role in the development of sugarcane, particularly in lignified tissues.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phenylalanine ammonia
  • Phenylalanine ammonia-lyase enzyme (PAL)
  • lyase enzyme (PAL)
  • Flavonoids
  • Flavonols
  • total phenol
  • Development
  • Saccharum officinarum