Agrobacterium-опосередкова трансформація – спосіб генетичної модифікації рослин Triticum aestivum L.

  • А. Г. Комісаренко Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0003-2081-4055
  • С. І. Михальська Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-6644-5921
  • В. М. Курчій Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-8111-2017
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v30.1466
Ключові слова: озима пшениця, трансгенні рослини, пролін, частота зав’язування насіння, структурний аналіз врожаю

Анотація

Мета. Дослідити вплив Agrobacterium-опосередкованої трансформації in planta на зав’язування насіння і частоту трансформації в пшениці озимої (Triticum aestivum L.). Проаналізувати зміни рівня вільного L-проліну (Pro) в трансформованих і контрольних проростках в умовах норми/стресу та показники продуктивності біотехнологічних рослин (Т1) за нормальних умов вирощування. Методи. Agrobacte­rium-опосередкована трансформація in planta; ПЛР-аналіз, електрофорез ДНК; визначення частоти зав’язування насіння і трансформації, вмісту Pro, показників структури врожаю. Результати. Отримано трансгенні рослини пшениці. Досліджено рівень Pro в тестованих варіантах за умов норми/стресу та показники продуктивності Т1 рослин та їх вихідної форми за оптимального водопостачання. Висновки. Встановлена сприйнятливість досліджуваних генотипів пшениці до агробактеріального інфікування. Частота зав’язування насіння після генетичної трансформації становила 12,7 % і 5,4 % для рослин УК 106/19 і УК 171/19h відповідно. Трансгенні проростки мали підвищений рівень Pro. Повне вбудовування векторної конструкції було ідентифіковано відповідно в 14 і 11 варіантах генотипів УК 161/19 та УК 171/19h. Контрольні і Т1 біотехнологічні рослини за нормальних умов вирощування мали схожі показники урожаю.

Посилання

Deineko E.V. Plant Genetic Engineering. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2014. Vol. 18 (1). P. 125–137. [in Russian]

Morgun B.V., Tishchenko E.N. Molecular biotechnology to improve the resistance of cultivated cereals to osmotic stress. Kyiv: Logos, 2014. 219 p. [in Russian]

Morgun V.V., Kirisii D.A. Prospects and modern strategies for improving the physiological characteristics of wheat to increase its productivity. Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants. 2012. Vol. 44 (6). P. 463–483. [in Ukrainian]

Tifira T., Li J., Lacroix B., Citovsky V. Agrobacterium T-DNA integration: molecules and models. Trends in Genetics. 2004. Vol. 20 (8). P. 375–383.

Dubrovna O.V., Morgun B.V. Modern Agrobacterium-mediated transformation of wheat. Fiziologiya rasteniy i genetika. 2018. Vol. 50 (3). Р. 187–217. doi: 10.15407/frg2018.03.187 . [in Ukrainian].

Mykhalska S.I., Komisarenko A.G., Kurchiy V.M., Tishchenko O.M. Genetic transformation in planta of winter wheat (Triticum aestivum L.). Factors of experimental evolution of organisms. 2018. Vol. 22. P. 293–298. doi: 10.7124/FEEO.v22.964 . [in Ukrainian]

Hiei Y., Ishida Y., Komari T. Progress of cereal transformation technology mediated by Agrobacterium tumefaciens. Front Plant Sci. 2014. Vol. 5 (628). https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00628.

Mykhalska S.I., Komisarenko A.G., Kurchii V.M. Genes of proline metabolism in biotechnology of increasing wheat osmostability. Factors of experimental evolution of organisms. 2021. Vol. 28. Р. 94–99. doi: 10.7124/FEEO.v22.964. [in Ukrainian]

Andriushchenko V.K., Sayanova V.V., Zhuchenko A.A., Diyachenko N.I., Chilikina L.A., Drozdov V.V., Korochkina S.K., Cherep G.I., Medvedev V.V., Niutin, Yu.I. The modification of proline estimation method for detection drought tolerant forms of genus Lycopersicon Tourn. Izv. Akad. Nauk Mold. SSR. 1981. Vol. 4. P. 55–60. [in Russian]

Komisarenko A.G., Mikhalskaya S.I., Kurchiy V.M. Investigation of transgene functionality in T2 biotechnological plants of winter wheat on the basis of osmostability. Factors of experimental evolution of organisms. 2021. Vol. 28. Р. 88–93. doi: 10.7124/FEEO.v28.1381. [in Ukrainian]

Dospekhov B.A. Methods of field experiment. Moscow: Agropromizdat, 1985. 351 р. [in Russian]

Stepanova A.Yu., Tereshok D.V., Osipova E.S., Gladkov A.E., Dolgih Yu.I. Production of transgenic wheat plants (Triticum aestivum L.) by agrobacterial transformation. Biotechnologia. 2006. Vol. 2. P. 20–27. [in Russian]

Gorbatyuk I.R. Optimization of Agrobacterium-mediated biotechnology of the transformation of Triticum aestivum in culture in vitro and in planta method: dyss. ... cand. biol. nauk. Kyiv, 2016. 192 p. [in Ukrainian]

Sergeeva L.E., Mykhalska S.I., Komisarenko A.G., Tishchenko O.M. Method of selection of transgenic plants with increased level of resistance to water stress. Patent for utility model 97229 Ukraine. No u07437; applied on 02.07.2014, published on 10.03.2015, bulletin No. 5. [in Ukrainian]

Kolupaev Yu. E., Vainer A.A., Yastreb T.O. Proline: physiological functions and regulation of the content in plants under stress conditions Newsletter. Kharkiv. nat. agrarian. un-ty. Ser. Biol. 2014. Vol. 2. P. 6–22. [in Russian]