Влияние засухи на экспрессию ключевых генов биосинтеза фенилпропаноидов и компонентов эфирного масла базилика (Ocimum basilicum L.)

Базилик (Ocimum basilicum L.) — лекарственное растение семейства яснотковых, используемое в традиционной медицине; его эфирное масло богато фенилпропаноидами. Наиболее важные компоненты эфирного масла базилика — метилхавикол и метилэвгенол. Предполагается, что засуха повышает содержание компонентов эфирного масла и уровень экспрессии генов, участвующих в его биосинтезе. В настоящем исследовании в теплице провели опыт по полностью рандомизированной схеме (CRD) с тремя повторностями, чтобы изучить влияние засухи на экспрессию четырёх генов, участвующих в биосинтезе фенилпропаноидов у O. basilicum сорта Кешкени Лувелоу. Изучали гены хавикол-О-метилтрансферазы (CVOMT), эвгенол-О-метилтрансферазы (EOMT), циннамат-4-гидроксилазы (C4H), 4-кумарат-КоА-лигазы (4CL) и циннамилового спирта-дегидрогеназы (CAD). Также оценивали влияние засухи на состав эфирного масла и связь между его компонентами и экспрессией изучаемых генов. На стадии 6–8 листьев растения выращивали при влажности, составлявшей 100, 75 и 50% полевой влагоёмкости (FC). Компоненты эфирного масла определяли методом газовой хроматографии с масс-спектрометрией (GC-MS) в фазе цветения, а уровень экспрессии генов в листьях на той же стадии — методом ПЦР в реальном времени. Засуха повышала содержание метилхавикола, метилэвгенола, β-мирцена и α-бергамотена. Максимальное содержание этих соединений наблюдалось при 50% FC. Анализ методом ПЦР в реальном времени показал, что сильная засуха (50% FC) повышала экспрессию CVOMT примерно в 6,46 раза, а EOMT — в 46,33 раза; экспрессия CAD существенно не менялась. В условиях засухи экспрессия 4CL и C4H снижалась. Изменения экспрессии CVOMT и EOMT также значимо коррелировали с содержанием метилхавикола (r = 0,94, P ≤ 0,05) и метилэвгенола (r = 0,98, P ≤ 0,05) соответственно. Таким образом, засуха, вероятно, отчасти повышает содержание метилхавикола и метилэвгенола за счёт усиления экспрессии CVOMT и EOMT.