SCOPUS
SCIE
<i>PgLOX6</i> encoding a lipoxygenase contributes to jasmonic acid biosynthesis and ginsenoside production in <i>Panax ginseng</i>
저자
Rahimi, Shadi ; Kim, Yu-Jin ; Sukweenadhi, Johan ; Zhang, Dabing ; Yang, Deok-Chun
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2016
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
6007-6019(13쪽)
제공처
<▼1><P><B>Highlight</B></P><P>In ginseng, jasmonic acid promotes expression of the biosynthetic genes for ginsenosides. <I>PgLOX6</I> encodes a lipoxygenase that is required for biosynthesis of jasmonic acid and its overexpression increases ginsenoside levels.</P></▼1><▼2><P>Ginsenosides, the valuable pharmaceutical compounds in <I>Panax ginseng</I>, are triterpene saponins that occur mainly in ginseng plants. It was shown that <I>in vitro</I> treatment with the phytohormone jasmonic acid (JA) is able to increase ginsenoside production in ginseng plants. To understand the molecular link between JA biosynthesis and ginsenoside biosynthesis, we identified a JA biosynthetic 13-lipoxygenase gene (<I>PgLOX6</I>) in <I>P. ginseng</I> that promotes ginsenoside production. The expression of <I>PgLOX6</I> was high in vascular bundles, which corresponds with expression of ginsenoside biosynthetic genes. Consistent with the role of <I>PgLOX6</I> in synthesizing JA and promoting ginsenoside synthesis, transgenic plants overexpressing <I>PgLOX6</I> in Arabidopsis had increased amounts of JA and methyl jasmonate (MJ), increased expression of triterpene biosynthetic genes such as <I>squalene synthase</I> (<I>AtSS1</I>) and <I>squalene epoxidase</I> (<I>AtSE1</I>), and increased squalene content. Moreover, transgenic ginseng roots overexpressing <I>PgLOX6</I> had around 1.4-fold increased ginsenoside content and upregulation of ginsenoside biosynthesis-related genes including <I>PgSS1</I>, <I>PgSE1</I>, and <I>dammarenediol synthase</I> (<I>PgDDS</I>), which is similar to that of treatment with MJ. However, MJ treatment of transgenic ginseng significantly enhanced JA and MJ, associated with a 2.8-fold increase of ginsenoside content compared with the non-treated, non-transgenic control plant, which was 1.4 times higher than the MJ treatment effect on non-transgenic plants. These results demonstrate that <I>PgLOX6</I> is responsible for the biosynthesis of JA and promotion of the production of triterpenoid saponin through up-regulating the expression of ginsenoside biosynthetic genes. This work provides insight into the role of JA in biosynthesizing secondary metabolites and provides a molecular tool for increasing ginsenoside production.</P></▼2>
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