معرفی فایتوئین سنتاز بعنوان یک ژن محدود کننده در بیان کاروتنوئیدها در برگ ذرت (Zea mays)

کاروتنوئیدها یکی از فراوانترین رنگدانه ها در طبیعت بوده و اهمیت زیادی در رژیم غذایی انسان و دام دارند. بنابراین افزایش میزان کاروتنوئیدها در گیاهان، بخصوص در غلات که غذای اصلی انسان و دام را تشکیل می دهند، می تواند اهمیت فوق العاده ای در افزایش عملکرد و ارزش غذایی گیاه داشته باشد. از میان آنزیمهایی که در مسیر سنتز کاروتنوئیدها دخیل هستند، فایتوئین سنتاز بعنوان یک آنزیم کلیدی شناخته شده است. تاکنون سه نوع آنزیم فایتوئین سنتاز در ذرت کشف شده است، با این حال، تحقیقات نشان داده اند که همه ی این آنزیمها فعالیت یکسانی در تمام بافتها ندارند. اینکه آیا با وجود سه نوع آنزیم فایتوئین سنتاز، افزایش بیان این آنزیم می تواند مسیر سنتز کاروتنوئیدها را در جهت افزایش تولید آنها در گیاه تغییر دهد، تا حدود زیادی ناشناخته است.
کشت بافت و انتقال ژن با استفاده از روش ابداع شده توسط احمدآبادی و همکاران انجام گرفت (1). برای استخراج DNA از برگهای ذرت، از روش Doyle و Doyle استفاده شد (5). برای تایید حضور ژنهای خارجی انتقال یافته به گیاهان تراریخت باززا شده، واکنش PCR با استفاده از جفت پرایمرهای اختصاصی انجام گرفت. آنالیز محتوای رنگدانه های استخراج شده از گیاهان تراریخت با روش HPLC انجام گرفت.
در این تحقیق، ما از طریق بیان یک ژن فایتوئین سنتاز خارجی در گیاه ذرت، نشان دادیم که این گیاه پتانسیل بسیار بالایی برای افزایش میزان کاروتنوئیدها از طریق بیان ژن فایتوئین سنتاز دارد و بنابراین، ژن فایتوئین سنتاز در گیاه ذرت بعنوان یک ژن محدود کننده در مسیر سنتز کاروتنوئیدها محسوب می شود. گیاهان تراریخت بدست آمده، از نظر رشد، تکامل و عملکرد کاملا مشابه گیاهان غیر تراریخت بودند، در حالی که سطح عمومی کاروتنوئیدها بطور معنی داری افزایش نشان داد. در این میان، بتا-کاروتن که پیش ماده ویتامین A می باشد، به میزان قابل توجهی افزایش نشان داد.
این نتایج نشان می دهند که ذرت پتانسیل بالایی در افزایش میزان کاروتنوئیدها، بویژه بتا-کاروتن دارد که این ویژگی در برنامه های اصلاحی ذرت در جهت بهبود ارزش غذایی این محصول حائز اهمیت است.