آنزیم C3ˊH) p‐Coumaroyl ester 3‐hydroxylase) یکی از آنزیم‌های کلیدی سنتز لیگنین (ترکیب اصلی در دیواره سلولی گیاهان) است. هرچند نقش حیاتی این آنزیم ثابت شده است، اما درباره کارکرد آن در گونه‌های علفی تک لپه مانند برنج اطلاعات محدودی وجود دارد. یک تیم تحقیقاتی ژن C3ˊH را در برنج شناشایی کرد و نقش آن را در ساختار و دیواره سلولی گونه‌های علفی مورد بررسی قرار داد.
تحقیقات نشان داد ژنوم برنج تنها یک پروتئین C3ˊH کد می‌کند که در خانواده ژنی CYP98 طبقه بندی و CYP98A4 نامیده شد. آنالیزهای فیلوژنی نشان داد CYP98A4 با پروتئین C3ˊH گندم، ذرت، علف شیرین، یونجه، صنوبر و اکالیپتوس در یگ گروه قرار می‌گیرد. هم‌چنین بررسی‌های بیان ژن با استفاده از پایگاه داده میکرواری نشان داد ژن CYP98A4 طی مراحل تولیدمثل و رسیدن (زمانی که فرآیند لیگنینی‌شدن صورت می‌گیرد) به میزان زیادی در ریشه بیان می‌شود. هم‌چنین مشاهده شد افزایش بیان CYP98A4 همزمان با بیان ژن‌های بیوسنتزی لیگنین مانند s4CL3 ،OsCAld5H1/F5H1 و sCAldOMT1/COMT1 صورت می‌گیرد. این داده‌ها ثابت کرد که CYP98A4 می‌تواند یک C3’H در برنج باشد بنابراین آن را OsC3ˊH1 نام‌گذاری کردند.
به منظور بررسی اثرات دقیق C3’H ابتدا از روش ناک اوت ژن با استفاده از یک RNA تداخل‌گر (RNAi) استفاده شد. لاین‌های ناک اوت شده به میزان نیم تا سه درصد نسبت به گونه وحشی کاهش بیان OsC3ˊH1 را نشان دادند. هم‌چنین در مقایسه با گونه وحشی کاهش کمی در باروری و ارتفاع آن‌ها مشاهده شد. بررسی‌های بیشتر بر روی لاین‌های بالغ ناک اوت شده به‌وسیله روش RNAi نشان داد که محتوای لیگنین آن‌ها در واحدهای p‐hydroxyphenyl افزایش داشته و واحدهای guaiacyl و syringyl کاهش داشت. هم‌چنین سرکوب ژن C3ˊH موجوب کاهش قابل توجه اتصالات دیواره سلولی شد.
به علاوه تولید موتانت‌های ناک اوت OsC3ˊH1 با استفاده از فناوری CRISPR-Cas9 نیزصورت گرفت. موتانت‌های تولید شده با این روش به شدت کوتاه و عقیم بودند. سرکوب ژن OsC3ˊH1 در برنج میزان نشاسته سازی در این محصول را افزایش داد.
این نتایج نشان می‌دهد بیان ژن C3ˊH عاملی تعیین کننده در محتوا و ترکیب لیگنین و هم‌چنین درجات اتصالات دیواره سلولی در برنج است.
✅ لینک خبر
