Фізіолого-біохімічний аналіз трансгенних рослин пшениці насіннєвого покоління Т2 з гетерологічним геном орнітин-δ-амінотрансферази

  • О. В. Дубровна
  • Л. В. Сливка
  • С. С. Кулеш
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v24.1081

Анотація

Мета. Провести фізіолого-біохімічний аналіз генетично-модифікованих рослин м’якої пшениці насіннєвого покоління Т2 з гетерологічним геном орнітин-Δ-амінотрансферази. Методи. Біохімічне визначення вмісту вільного L-проліну та активності ферменту орнітин-Δ-амінотрансферази; фізіологічна перевірка росту рослин в умовах in vitro та in vivo. Результати. Показано, що трансгенні рослини не відрізнялися від контрольних за оптимальних умов вирощування, проте в умовах осмотичного стресу характеризуються швидшим характером росту порівняно з контрольними генотипами. Виявлено, що рослини Т2 відрізнялися підвищеною активністю ферменту орнітин-Δ-амінотрансфе­рази, що проявляється при зміні умов норма-стрес-норма. Встановлено, що введення генетичної конструкції, яка підвищує експресію гена oat, не призводить до суттєвої зміни рівня вільного L-проліну в листках рослин ні в нормі, ні за осмотичного стресу. Висновки. Зміни в метаболізмі трансгенних рослин дозволяють їм краще пристосовуватися до умов осмотичного стресу. Вони мають кращу адаптаційну пластичність, оскільки врожайність більшості трансформованих ліній була значно вищою порівняно з нетрансформованими рослинами, які знаходились в умовах дефіциту ґрунтової вологи.

Ключові слова: Triticum aestivum L., Agrobacterium-опосередкована трансформація, ген орнітин-Δ-амінотрансферази, рослини Т2, фізіолого-біохімічний аналіз.

Посилання

Goldenkova-Pavlova I.V., Mirahorli N., Maali A.R., Isaenko E., Kartel N.A., Yuryeva N.O., Abdeyeva I.A. Experimental models for the creation of transgenic plants resistant to stress factors. Cytology and Genetics. 2007. Vol. 41 (3). P. 44–49. [in Russian]

Morgun B.V., Tishchenko E.N. Molecular Biotechnologies for Increasing the Sustainability of Cultivated Cereals to Osmotic Stress K.: Logos, 2014. 218 p. [in Russian]

Tishchenko O.M., Mikhals'ka S.I., Morgun B.V. Genetic engineering and cell selection for enhancing osmotolerance of culti-vated plants. Plant physiology and genetics. 2016. Vol. 48 (3). P. 257–266. [in Ukrainian]

Hiei Y., Ishida Y., Komary T. Progress of cereal transformation technology mediated by Agrobacterium tumefaciens. Frontiers in Plant Science. 2014. Vol. 5. P. 628. doi: 10.3389/fpls.2014.00628.

Fleury D., Jefferies S., Kuchel H., Langridge P. Genetic and genomic tools to improve drought tolerance in wheat. J Exp Bot. 2010. Vol. 61 (12). P. 3211–3222. doi: 10.1093/jxb/erq152.

Mamrutha H., Rakesh K., Karnam V., Sharma P., Kumar R., Tiwari V. Genetic transformation of wheat– рresent status and future potential. J. of Wheat Research. 2014. Vol. 6, (2). Р. 107–119.

Binka F., Orczyk W., Nadolska-Orczyk A. The Agrobacterium-mediated transformation of common wheat (Triticum aestivum L.) and triticale (x Triticosecale Wittmack): role of the binary vector system and selection Cassettes. J. of Applied Genetics. 2012. Vol. 53. Р. 1–8. doi: 10.1007/s13353-011-0064-y.

Dubrovna O.V., Morgun B.V. The current state of the research of Agrobacterium-mediated wheat transformation. Plant physi-ology and genetics. Vol. 50, No. 3. P. 187–217. [in Ukrainian]

Stranska J., Kopecny D., Tylichova M., Snégaroff J, Šebela M. Ornithine delta-aminotransferase: An enzyme implicated in salt tolerance in higher plants. Plant Signal Behav. 2008. Vol. 3 (11). P. 929–935.

Roosens N.H., Bitar F.A., Loenders K., Angenon G., Jacobs M. Overexpression of ornthine-aminotransferase increases proline biosynthesis and confers osmotolerance in transgenic plants. Mol. Breed. 2002. Vol. 9. P. 73–80.

Wu L., Fan Z., Guo L. Over-expression of an Arabidopsis OAT gene enhances salt and drought tolerance in transgenic rice. Chinese Sci. Bull. 2003. Vol. 48 (23). P. 2594–2600.

Vendruscolo E., Schuster I., Pileggi M. Stress-induced synthesis of proline confers tolerance to water deficit in transgenic wheat. Plant Physiol. 2007. Vol. 164 (10). P. 1367–1376. doi: 10.1016/j.jplph.2007.05.001.

Goncharuk O.M., Dubrovna O.V. Receipt of Genetically-Modified Wheat Plants with the Ornithine-Δ-Aminotransferase het-erologous gene. Factors of Expediental Evolution of Organisms. 2018. Vol. 22. P. 222–227. [in Ukrainian]

Andriushchenko V.K., Saianova V.V., Zhuchenko A.A., D'iachenko N.I., Chilikina L.A., Drozdov V.V., Korochkina S.K., Cherep G.I., Medvedev V.V., Niutin Iu.I. Modification of the method for determining proline to identify drought-resistant forms of the genus Lycopersicon Tourn. Izvestiia Akademii Nauk Moldavskoi SSR. 1981. Vol. 4. P. 55–60. [in Russian]

Vogel R.H., Kopac M. Some propertiesof ornithine sect-transaminase from Neurospora. Biochim. Biophys. Acta. 1960. Vol. 37. P. 539–540.

Tishchenko E.N. Genetic engineering using the L-proline metabolism genes to enhance osmotic tolerance of plants. Plant Physiology and Genetics. 2013. Vol. 45 (6). P. 488–500. [in Russian]