PARTIAL CLONING AND IDENTIFICATION OF TERPENE SYNTHASE-6 GENE (TPS-6) IN AN AROMATIC PLANT Origanum onites L

Origanum onites L. (kekik), tıp, kozmetik ve farklı endüstri alanlarında kullanılan aromatik bir bitkidir. Uçucu yağ içerir ve dünyada aromatik bir bitki olarak yaygın kültüre edilir. Bu yüzden yiyeceklerde bir baharat olarak da tercih edilir. Terpen sentaz-6 (TPS-6), aromatik bitkilerde sesqui-terpenlerin sentezinden sorumlu bir enzimdir. O. onites'de bu enzimin gen dizi bilgisi ve ifade karakteristiğinin incelenmesi, tıp, kozmetik vb. endüstrilerde ham madde olarak terpenlerin sentezinin arttırılmasına katkı sağlayabilir. Bu çalışmada, O. onites'de TPS-6 geninin kısmi olarak klonlanması ve dizilenmesi amaçlandı. O. onites'den toplam RNA izolasyonu TRI Reagent solüsyonu ile gerçekleştirildi. O. onites mRNA'ları Ters Transkripsiyon Yöntemi ile cDNA'lara dönüştürüldü. TPS-6 geninin orta bölgesi, TPS-6 genine özel dizayn edilmiş dejeneratif primerler kullanarak PCR yöntemiyle çoğaltıldı. 481bç büyüklüğünde çoğaltılmış DNA parçaları elde edildi ve PGEM T Easy plazmit vektörüne T4 DNA ligaz enzimiyle eklendi. Rekombinant plazmit vektör XLI-Blue konakçı hücresine (E. coli) transfer edildi ve klonlanmış DNA dizilendi. Kısmi TPS-6 DNA dizisi NCBI gen bankası veri tabanında TPS-6 geni için doğrulandı ve bir kayıt numarası ile (MF983853) ile kaydedildi. Elde edilen DNA dizisi, EBI veri tabanındaki InterProScan ve Clustal Omega programları ile analiz edildi. Analiz sonuçları, bu dizi bilgisinin TPS-6'ya özgü siklizasyon reaksiyonlarını katalizleyen spesifik bir motife (DXXDD) sahip olduğunu gösterdi. Diğer bitki TPS-6 genler ile karşılaştırmak için filogenetik dendrogram çizildi. O. onites TPS-6 dizisinin, O. vulgare TPS-6'ya diğer bitki TPS-6'larına göre daha yakın olduğu tespit edildi. Elde edilen gen dizi bilgisi, ifade analizleri kullanılarak bu genin verimliliğinin arttırılmasında biyoteknolojik araştırmalara rehberlik edecektir

Bir Aromatik Bitki Origanum onites L.’de Terpen Sentaz-6 (TPS-6) Geninin Kısmi Klonlanması ve Tanımlanması

Origanum onites L. (oregano) is an aromatic plant used in medicine, cosmetics and different industrial fields. It includes essential oil and is extensively cultivated as aromatic plant in the world. Therefore, it is also preferred as a spice in foods. Terpene synthase-6 (TPS-6) is an enzyme responsible for synthesis of sesqui-terpenes in aromatic plants. The investigation of gene sequence information and expression characteristics of this enzyme in O. onites may contribute to increase of synthesis of terpenes as raw materials in medicine and cosmetic etc. industry. In this study, partial cloning and sequencing of the TPS-6 gene in the O. onites was aimed. Total RNA isolation from O. onites was performed with TRI Reagent solution. The mRNAs were transformed to cDNAs by Revers Transcription Method. The middle region of TPS-6 gene was amplified by PCR method using degenerative primers designed for TPS-6. Amplified DNA fragments were obtained at 481bp. size and ligated to PGEM T Easy plasmid vector with T4 DNA ligase. The recombinant plasmid vector was transferred to the XL1Blue host cells (E. coli) and the cloned DNA was sequenced. The partial TPS-6 DNA sequence was confirmed in NCBI GenBank database and registered with an accession number (MF983853). The obtained DNA sequence was analyzed with InterProScan and Clustal Omega software in EBI database. The analysis results showed that this DNA sequence has a specific motif (DXXD) for TPS-6 catalyzing cyclization reactions. The phylogenetic dendrogram was drawn for comparison with other plant TPS-6 genes. O. onites TPS-6 sequence was determined to be very close to O. vulgare TPS-6 on the dendrogram than other plant TPS-6s. The obtained gene sequence information will guide biotechnological researches in the productivity increase of this gene using expression analysis

___

  • 1. Aligiannis, N., Kalpoutzakis, E., Mitaku, S. & Chinou, B.I. 2001. Composition and antimicrobial activity of the essential oils of two Origanum species. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49: 4168-4170.
  • 2. Attaran, E., Rostás, M. & Zeier, J. 2008. Pseudomonas syringae Elicits Emission of the Terpenoid (E,E)-4,8,12- Trimethyl-1,3,7,11-Tridecatetraene in Arabidopsis Leaves Via Jasmonate Signaling and Expression of the Terpene Synthase TPS4. Molecular Plant-Microbe Interactions, 21/11: 1482-1497.
  • 3. Başer, K.H.C., Özek, T., Tümen, G. & Sezik, E. 1993. Composition of the essential oils of Turkish Origanum species with commercial importance. Journal of Essential Oil Research, 5: 619-623.
  • 4. Baydar, H. 2005. The effects of different harvest dates on essential oil content and essential oil composition in Origanum minutiflorum O. Schwarz et. P.H. Davis. Akdeniz University Journal of the Faculty of Agriculture, 18: 175-178.
  • 5. Baytop, T. 1999. Türkiye’de Bitkiler ile Tedavi, Geçmişte ve Bugün, ilaveli 2. baskı, Nobel Tıp Kitabevleri, İstanbul.
  • 6. Bayrak, A., 2006. Gıda aromaları, Gıda Teknolojisi Derneği, Yayın no: 32, Ankara
  • 7. Bolhman, J., Gilbert, M.G. & Rodney, C., 1998. Plant terpenoid synthases: Molecular biology and phylogenetic analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences,95: 4126-4133.
  • 8. Chen, F., Dae-Kyun, R., Petri, J., Gershenzon, J., Bohlmann, J., Pichersky, E. & Tholl, D. 2004. Characterization of a root-specific Arabidopsis terpene synthase responsible for the formation of the volatile monoterpene 1,8-cineole1. Plant Physiology, 135: 1956- 1966.
  • 9. Degenhardt, J., Köllner, T.G. & Gershenzon, J. 2009. Monoterpene and sesquiterpene synthases and the origin of terpene skeletal diversity in plants. Phytochemistry, 70(15- 16): 1621-1637.
  • 10. Davis, P.H., Mill, R.R. & Tan, K. 1988. Flora of Turkey and the Aegean Islands, Edinburgh Univ. Press, 10, 209, Edinburgh.
  • 11. Fakıllı, O. 2010. Türkiye’de Kekik Adı ile Anılan Bitkiler Konusunda Yapılan Çalışmaların Envanteri. Master Thesis, Graduate School of Sciences, Çukurova University.
  • 12. Huber, D.P. Philippe, R.R., Godard, K.A., Sturrock, R.N. & Bohlmann, J. 2005. Characterization of four terpene synthase cDNAs from methyl jasmonate-induced Douglasfir, Pseudotsuga menziesii. Phytochemistry, 66: 1427- 1439.
  • 13. Jiang, Z., Kempinski, C. & Chappeil, J. 2016. Extraction and Analysis of Terpenes/Terpenoids. Current Protocols in Plant Biology, Doi:10.1002/cppb.20024.
  • 14. Keszei, A., Brubaker, C.L., Carter, R., Köllner, T., Degenhardt, J. & Foley, W.J. 2010. Functional and evolutionary relationships between terpene synthases from Australian Myrtacea. Phytochemistry, 71: 844-852.
  • 15. Kaloustian, J., El-Moselhy, T.F. & Portugal, H. 2003. Chemical and thermal analysis of the biopolymers in thyme (Thymus vulgaris). Thermochimica Acta, 401/2 77-86.
  • 16. Köllner, T.G., Schnee, C., Gershenzon, J. & Degenhardt, J. 2004. The variability of sesquiterpenes emitted from two Zea mays cultivars is controlled by allelic variation of two terpene synthase genes encoding stereoselective multiple product enzymes. The Plant Cell, 16: 1115-1131.
  • 17. Lambert, R.J.W., Skandamis, P.N., Coote, P.J. & Nychas, G.J.E. 2001. A study of the minimum inhibitory concentration and mode of action of oregano essential oil, thymol and carvacrol. Journal of Applied Microbiology, 91: 453-462.
  • 18. Lange, B.M. 2015. The evolution of plant secretory structures and emergence of terpenoid chemical diversity. Annual Review of Plant Biology, 66: 139-159.
  • 19. López, N L, Nair V., Bang W.Y., Zevallos L.C. & Heredia, J.B. 2016. Protective role of terpenes and polyphenols from three species of Oregano (Lippia graveolens, Lippia palmeri and Hedeoma patens) on the suppression of lipopolysaccharide-induced inflammation in RAW264.7 macrophage cells. Journal of Ethnopharmacology, 187: 302-312.
  • 20. Mewalal, R., Rai, D.K., Kainer, D.K., Chen, F., Külheim, C., Peter, G.F. & Tuskan, G.A. 2016. Plant-Derived Terpenes: A Feedstock for Specialty Biofuels. Trends in Biotechnology, Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.08.003.
  • 21. Pichersky, E. 2006. Biosynthesis of plant volatiles: nature's diversity and ingenuity. Science, 311(5762): 808-811.
  • 22. Poyraz, I., Sozen, E. & Arslanyolu, M. 2010. Isolation of quality total RNA from the aromatic plant Origanum onites. Zeitschrift für Naturforschung C, 65: 266-270.
  • 23. Poyraz, I. 2007. Origanum onites’de Mitojenler Tarafından Aktive Edilen Protein Kinaz Kinaz (MAPKK) Enzim Ailesi Üyelerinden Birinin Klonlanması ve Enzimatik Olarak Tanımlanması. PhD. Thesis, Graduate School of Science, Anadolu University.
  • 24. Poyraz, I. 2015. Molecular cloning and characterization of a mitogen-activated protein kinase kinase (OoMAPKK1) in Origanum onites L. (Lamiaceae). Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 24(1): 75- 83.
  • 25. Sarıhan, E.O., İpek, A., Arslan, N. & Gürbüz, B. 2006. Farklı sıra arası ve sıra üzeri mesafelerinin kekik (Origanum vulgare var. hirtum)’de verim ve verim öğeleri üzerine etkisi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi, 12(3): 246-251.
  • 26. Tholl, D. 2006. Terpene synthases and the regulation, diversity and biological roles of terpene metabolism. Current Opinion in Plant Biology, 9: 297-304.
  • 27. Tokul, H.E. 2015. İzmir kekiği (Origanum onites L.)’nde farklı su ve azot uygulamalarının verim ve kalite üzerine etkileri ile bunların fizyolojik denetimi. PhD. Thesis, Graduate School of Science, Ege University.
  • 28. Wallaart, T.E., Bouwmeester, H.J., Hille, J., Poppinga, L. & Maijers, N.C.A. 2001. Amorpha-4,11-diene synthase: cloning and functional expression of a key enzyme in the biosynthetic pathway of the novel antimalarial drug artemisinin. Planta, 212/3: 460-465.
  • 29. Yahyaa, M., Tholl, D., Cormier, G., Jensen, R., Simon, P.W. & Ibdah, M., 2015. Identification and Characterization of Terpene Synthases Potentially Involved in the Formation of Volatile Terpenes in Carrot (Daucus carota L.). Roots. Journal of Agricultural and Food Chemistry., 63: 4870−4878.
  • 30. Yang, C.Q., Wu, X.M., Ruan, J.X., Hu, W.L., Mao, Y.B., Chen, X.Y. & Wang, L.J. 2013. Isolation and characterization of terpene synthases in cotton (Gossypium hirsutum). Phytochemistry, 96: 46-56.
  • 31. Zhang, P., Fuentes, S., Siebert, T., Krstic, M., Herderich, M., Barlow, E.W.R. & Howell, K. 2016. Terpene evolution during the development of Vitis vinifera L. cv. Shiraz grapes. Food Chemistry, 204: 463-474.
Trakya University Journal of Natural Sciences-Cover
  • ISSN: 2147-0294
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2000
  • Yayıncı: Trakya Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

ÇEŞİTLİ BİTKİ ÇAYLARININ MONOAMİN OKSİDAZ İNHİBİSYONLARININ VE ANTİOKSİDAN ETKİLERİNİN BELİRLENMESİ

Başak Yüce Dursun

Türkiye’nin Batısında, Kütahya İlinde Sphaeridium Fabricius, 1775 (Coleoptera: Hydrophilidae) Cinsi Üzerine Bir Çalışma

Yakup ŞENYÜZ, Mustafa Cemal Darılmaz, Kemal Dindar

Catalpa bignonioides Walter'de Polen ve Anter Çeperi Gelişimi

SEVİL TÜTÜNCÜ KONYAR

CHANGES IN PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS, ANTHOCYANIN CONTENT AND ANTIOXIDANT ENZYME ACTIVITIES OF MAIZE (Zea mays L.) SEEDLINGS UNDER HIGH TEMPERATURE STRESS CONDITIONS

Elif YÜZBAŞIOĞLU, Ilgın AKPINAR, Eda DALYAN

ERİTROSİTLERDE in vitro OKSİDATİF STRESE KARŞI ANTİOKSİDAN OLARAK DEĞERLENDİRİLEN ÇEŞİTLİ BİTKİ EKSTRAKTLARI

Seda BALKAN

KONTAKT LENS SOLÜSYONLARININ KLİNİK ÖRNEKLERDEN İZOLE EDİLEN BAKTERİLERE KARŞI ETKİSİ

Miray Üstüntürk-Onan

ÇİNKO OKSİT NANOPARTİKÜLÜ İLE ÇİNKO KLORÜR'ÜN Daphnia magna (Straus) ÜZERİNE AKUT TOKSİK ETKİLERİ

Şeyda FİKİRDEŞİCİ ERGEN

METİLEN MAVİSİNİN MODİFİYE EDİLMİŞ Cystoseira barbata (STACKHOUSE) C. AGARDH KULLANILARAK BİYOSORPSİYONU

Yeliz Özüdoğru, Melek MERDİVAN

Türkiye Aphidiinae Faunasına (Hymenoptera: Braconidae) Yeni Kayıtlar ile Katkılar

Serdar AKAR, Özlem ÇETİN ERDOĞAN

2,4-D (DİKLOROFENOKSİASETİK ASİT)’İN ZEBRA BALIĞI (Danio rerio) SOLUNGAÇLARINDA ANTİOKSİDAN ENZİMLER VE LİPİD PEROKSİDASYON SEVİYESİ ÜZERİNE AKUT ETKİLERİNİN BELİRLENMESİ

Figen Esin KAYHAN, Güllü KAYMAK, Cansu Akbulut, Nazan Deniz YÖN ERTUĞ