Селекція на середовищах із гліфосатом трансформантів кукурудзи з геном CP4EPSPS

  • І. О. Нітовська
  • Б. В. Моргун
  • О. Є. Абраімова
  • Т. М. Сатарова
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v26.1273

Анотація

Мета. Дослідити умови селекції трансформантів кукурудзи, які б містили ген СР4epsps, з використанням гліфосату в якості селективного агенту. Методи. Культура тканин in vitro, Agrobacterium-опосередкована трансформація, селекція трансгенних рослин, виділення загальної ДНК рослин, аналіз рослинної ДНК методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Результати. Продуковано морфогенний калюс кукурудзи з незрілих зародків гібрида (PLS61)R2×PLS61, який має високу частоту регенерації (до 95%), що зберігається впродовж тривалого культивування. В результаті Agrobacterium-опосередкованої трансформації морфогенного калюсу та селекції трансгенного матеріалу з використанням гліфосату були отримані трансформанти кукурудзи, які містили ген СР4epsps з частотою 1 %. Висновки. Генотип кукурудзи (PLS61)R2×PLS61 є перспективним для досліджень з генетичної трансформації, зокрема отримання трансгенної кукурудзи, стійкої до гербіциду гліфосату. Використання морфогенного калюсу кукурудзи (PLS61)R2×PLS61 та гліфосату в якості селективного агенту в концентрації 0,1 мМ та 0,25 мМ у середовищах для калюсогенезу і 0,01 мМ у середовищі для регенерації виявилось ефективним для відбору трансгенних рослин з геном СР4epsps.

Ключові слова: Zea mays L., морфогенний калюс, Agrobacterium-опосередкована трансформація, ПЛР, генетична інженерія.

Посилання

Qamar Z., Aaliya K., Nasir I.A., Farooq A.M., Tabassum B., Ali Q., Ali A., Awan M.F., Tariq M., Husnain T. An overview of genetic transformation of glyphosate resistant gene in Zea mays. Nature and Science. 2015. Vol. 13 (3). P. 80-90. Accepted from: http://www.sciencepub.net/nature.

Karimi Y., Prasher S.O., Patel R.M., Kim S.H. Application of support vector machine technology for weed and nitrogen stress detection in corn. Computers and Electronics in Agriculture. 2006. Vol. 51, P. 99-109. doi: 10.1016/j.compag.2005.12.001

Amrhein N., Deus B., Gehrke P., Steinrücken H.C. The site of the inhibition of the shikimate pathway by glyphosate, II: interference of glyphosate with chorismate formation in vivo and in vitro. Plant Physiol. 1980. Vol. 66 (5). P. 830-834. doi: 10.1104/pp.66.5.830

ISAAA. Global status of commercialized biotech/GM crops in 2017: Biotech crop adoption surges as economic benefits accumulate in 22 years. Ithaca, NY: The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications. 2018. Accepted from: http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/53/download/isaaa-brief-53-2017.pdf.

Zhou H., Arrowsmith J.W., Fromm M.E., Hironaka C.M., Taylor M.L., Rodriguez D., Pajeau M.E., Brown S.M., Santino C.G., Fry J.E. Glyphosate-tolerant CP4 and GOX genes as a selectable marker in wheat transformation. Plant Cell Rep. 1995. Vol. 15. P. 159-163. doi: 10.1007/BF00193711

Howe A.R., Gasser Ch.S., Brown Sh.M., Padgette S.R., Hart J., Parker G.B., Fromm M.E., Armstrong Ch.L. Glyphosate as a selective agent for the production of fertile transgenic maize (Zea mays L.) plants. Molecular Breeding. 2002. Vol. 10. P. 153-164. doi: 10.1023/A:1020396708088

Yadava P., Abhishek A., Singh R., Singh I., Kaul T., Pattanayak A., Agrawal P.K. Advances in maize transformation technologies and development of transgenic maize. Front Plant Sci. 2017. Vol. 7. P. 1-12. doi: 10.3389/fpls.2016.01949

Kishore G.M., Padgette S.R., Fraley R.T. History of herbicide-tolerant crops, methods of development and current state of the art-emphasis on glyphosate tolerance. Weed Technol. 1992. Vol. 6. P. 626-634. doi: 10.1017/S0890037X00035934

Sidorov V., Duncan D. Agrobacterium-mediated maize transformation: immature embrious versus callus. Methods in Molecular Biology: Transgenic Maize. M. Paul Scott (ed.). USA: Humana press, 2009. P. 47-58. doi: 10.1007/978-1-59745-494-0_4

Forlani G., Racchi M.L. Glyphosate tolerance in maize (Zea mays L.). Differential response among inbred lines. Euphytica. 1995. Vol. 82. P. 157-164. doi: 10.1007/BF00027062

Nitovska I.O., Abraimova O.Ye., Duplij V.P., Derkach K.V., Satarova T.M., Rudas V.A., Cherchel V.Yu. Dziubetskyi B.V., Morgun B.V. Application of beta-glucuronidase transient expression for selection of maize genotypes competent for genetic transformation. Cytology and Genetics. 2019. Vol. 53 (6). P. 451-458. doi: 10.3103/S0095452719060082

Nitovska I.O., Komarnytsky I.K., Morgun B.V. Glyphosate selection of maize transgenic callus lines among genotypes of Ukrainian plant breeding. Fakt. Eksp. Evol. Org. 2017. Vol. 20. P. 237-242. [in Ukrainian] doi: 10.7124/FEEO.v20.771

Koncz C., Schell J. The promoter of TL-DNA gene 5 controls the tissue-specific expression of chimaeric genes carried by a novel type of Agrobacterium binary vector. Mol. Gen. Genet. 1986. Vol. 204. P. 383-396. doi: 10.1007/BF00331014

Pescitelli S.M., Sukhapinda K. Stable transformation via electroporation in to maize Type II callus and regeneration of fertile transgenic plants. Plant Cell Rep. 1995. Vol. 14. P. 712-716. doi: 10.1007/BF00232653

Murashige T., Skoog F. A Revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. Р. 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

Stewart N.C. Jr., Laura E. Via a rapid CTAB DNA isolation technique useful for RAPD fingerprinting and other PCR application. BioTechnique. 1993. Vol. 14 (5). P. 748-749.

Derkach K.V., Abraimova O.E., Satarova T.M. Morphogenesis in vitro in maize inbred lines from the Lancaster heterotic group. Cytology and Genetics. 2017. Vol. 51 (1). P. 48-53. doi: 10.3103/S0095452717010030

Matzke M.A., Mosher R.A. RNA-directed DNA methylation: an epigenetic pathway of increasing complexity. Nat. Rev. Genet. 2014. Vol. 15. P. 394-408. doi: 10.1038/nrg3683