fa معرفی فایتوئین سنتاز بعنوان یک ژن محدود کننده در بیان کاروتنوئیدها در برگ ذرت (Zea mays) ژنتیک Genetics مقاله پژوهشی Research Article <b> سابقه و هدف:</b> 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. <div style="direction: rtl"><b>مواد و روش ها:</b> 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. <div style="direction: rtl"><b>یافته ها:</b> 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. </div><div style="direction: rtl"><b>نتیجه گیری:</b> 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. </div></div> <b> Aim and Background</b>: Carotenoids are one of the most abundant pigments in nature and an essential compound of photosynthesis apparatus. In addition, carotenoids play a significant role in human and animal diet, because they are precursors for vitamin A and act as antioxidants. Thus, increasing carotenoid levels in plants, especially cereals as the main food for human and animals, could have a dramatic impact on improving plant yield and nutritional value. Among several enzymes involved in carotenoid biosynthesis pathway, PSY has been known as a key enzyme. So far, three PSY genes have been identified in maize however, all related enzymes do not show similar activity in all tissues. Considering existing of three PSY genes, whether over-expression of this enzyme can still increase carotenoid biosynthesis levels in maize, is largely unknown. <div><b>Materials and Methods:</b> Tissue culture and transformation was carried out using the method developed by Ahmadabadi et al. (1). Total DNA was extracted from maize leaves according to Doyle&Doyle method (5). To confirm transgene presence in regenerated transgenic plants, PCR reaction was performed using specific primers. Pigment content of transgenic plants was analyzed by HPLC method. </div><div><b>Results</b>: In this study, through expression of a foreign PSY gene in maize, we showed that maize include a high potential to increase carotenoid levels via over-expression of PSY, and thus, the PSY gene is a rate-limiting enzyme in carotenoid biosynthesis pathway in maize. It should be mentioned that transgenic plants were similar to wild-type plants in terms of growth, development and yield, while the general carotenoid levels was significantly increased. In particle, the level of beta-carotene as a precursor of vitamin A was improved considerably. <b>Conclusion:</b> Our results show that maize has a high potential for increasing carotenoid levels, especially beta-carotene, that can have a significant role in maize breeding programs in order to improve its nutritional value without any negative effect on yield quantity. </div> ذرت, کاروتنوئید, فایتوئین سنتاز, مهندسی ژنتیک Maize, Carotenoids, Genetic engineering, Phytoene synthase 71 75 http://ncmbjpiau.ir/browse.php?a_code=A-10-369-2&slc_lang=fa&sid=1 Mohammad Ahmadabadi محمد احمدآبادی m.ahmadabadi@azaruniv.edu 10031947532846003064 10031947532846003064 Yes 35 km Tabriz-Maraqeh Road, Dep. of Biotechnology, Fac. of Agriculture, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان. کیلومتر 35 جاده تبریز-مراغه، تبریز، ایران