Фізіолого-біохімічний аналіз трансгенних рослин пшениці м’якої покоління Т2 з дволанцюговим РНК-супресором гена проліндегідрогенази

  • С. С. Кулеш
  • О. В. Дубровна
  • Л. В. Сливка

Анотація

Мета. Провести фізіолого-біохімічний аналіз трансгенних рослин пшениці м’якої насіннєвого покоління Т2, що містять дволанцюговий РНК-супресор гена проліндегідрогенази. Методи. Біохімічне визначення вмісту вільного L-проліну та активності ферменту проліндегідрогенази; фізіологічна перевірка росту рослин в умовах in vitro та in vivo. Результати. Показано, що трансгенні рослини, на відміну від контрольних, ростуть на селективному середовищі з манітом інтенсивніше, зберігаючи зелене забарвлення. Встановлено, що як за нормальних умов, так і за умов водного дефіциту рослини насіннєвого покоління Т2 мають підвищений рівень вільного проліну в листках порівняно з контрольними генотипами. Виявлено, що трансформанти характеризуються зниженою активністю ферменту проліндегідрогенази, що проявляється за зміни умов норма – стрес – норма. Трансгенні рослини Т2 мали більш високу стійкість до водного дефіциту порівняно з вихідними, що відображалося в характері їх росту. В умовах дефіциту ґрунтової вологи врожайність більшості трансформованих ліній була значно вищою порівняно з нетрансформованими рослинами. Висновки. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що використання векторної конструкції pBi2E з дволанцюговим РНК-супресором гена pdh є ефективним для створення трансгенних рослин пшениці м’якої з підвищеним рівнем стійкості до водного дефіциту.

Ключові слова: Triticum aestivum L., Agrobacterium-опосередкована трансформація, РНК-супресор гена проліндегідрогенази, рослини Т2, фізіолого-біохімічний аналіз.

Посилання

Bhalla P.L., Ottenhof H.H., Singh M.B. Wheat transformation – an update of recent progress. Euphytica. 2006. Vol. 149 (3). P. 353–366. doi: 10.1007/s10681-006-9087-6.

Sparks C., Doherty A., Jones H. Genetic transformation of wheat via Agrobacterium-mediated DNA delivery. Methods Mol Biol. 2014. Vol. 1099. P. 235–250. doi: 10.1007/978-1-62703-715-0_19.

Kolodyazhna Ya.S., Kutsokon N.K., Levenko B.A., Syutikova O.S., Rakhmetov D.B., Kochetov A.V. Transgenic plants toler-ant to abiotic stresses. Cytology and Genetics. 2009. Vol. 43 (2). P. 72–93. [in Russian]

Lehmann S., Funck D., Szabados L., Rentsch D. Proline metabolism and transport in plant development. Amino Acids. 2010. Vol. 39 (4). P. 949–962. doi: 10.1007/s00726-010-0525-3.

Verbruggen N., Hermans C. Proline accumulation in plants: A review. Amino Acids. 2008. Vol. 35 (4). Р. 753–759. doi: 10.1007/s00726-008-0061-6.

Carvalho K., Campos M.K., Domingues D.S., Pereira L.F., Vieira L.G. The accumulation of endogenous proline induces changes in gene expression of several antioxidant enzymes in leaves of transgenic Swingle citrumelo. Mol. Biol. Rep. 2013. Vol. 40 (4). P. 3269–3279. doi: 10.1007/s11033-012-2402-5.

Titov S.E. Poluchenie geneticheski modificirovannykh rasteniI tabaka (Nicotiana tabacum L.), ekspressiruiushchikh antismyslovoI supresor gena prolindegidrogenazy: avtoref. dis. … kand. biol. nauk. Novosibirsk, 2008. 18 р. [in Russian]

Nanjo T., Kobayashi M., Yoshiba Y., Kakubari Y., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. Antisense suppression of proline degradation improves tolerance to freezing and salinity in Arabidopsis thaliana. FEBS Letters. 1999. Vol. 461 (3). P. 205–210.

Manavalan L.P., Chen X., Clarke J., Salmeron J., Nguyen H.T. RNAi-mediated disruption squalene synthase improves drought tolerance and yield in rise. Journal of Experimental Botany. 2012. Vol. 63 (1). P. 163–175. doi: 10.1093/jxb/err258.

Mykhalska S.I., Sergeeva L.E., Matveyeva A.Yu., Kobernik N.I., Kochetov A.V., Tishchenko O.M., Morgun V.V. The eleva-tion of free proline content in osmotolerant transgenic corn plants with dsrna suppressor of proline dehydrogenase gene. Plant Physiology and Genetics. 2014. Vol. 46 (6). P. 482–489. [in Russian]

Komisarenko A.G., Mykhalska S.I., Kurchii V.M, Tishchenko O.M. The characterization transgenic sunflower (Helianthus annuus L.) Plants with suppressor of proline dehydrogenase gene. Factors in Experimental Evolution of Organisms. 2016. Vol. 19. P. 143–147. [in Ukrainian]

Bavol A.V., Dubrovna O.V., Goncharuk О.М., Voronova S.S. Agrobacterium-mediated transformation of wheat using calli culture. Factors in Experimental Evolution of Organisms. 2014. Vol. 15. P. 16–19. [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]

Mattioni C., Lacerenza N.G., Troccoli A.D., De Leonardis A.M., Di Fonzo N. Water and salt stress-induced alterations in proline metabolism of Triticum durum seedlings. Physiol Plant. 1997. Vol. 101. P. 787–792. doi: 10.1111/j.1399-3054.1997.tb01064.x.