Дослідження нащадків трансгенних рослин Triticum aestivum L. із частковою супресією гена проліндегідрогенази

  • 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
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v32.1544
Ключові слова: озима пшениця, трансгенні рослини, пролін, осмостійкість, структурний аналіз врожаю

Анотація

Мета. Дослідити рівень толерантності до водного дефіциту насіннєвих поколінь (Т1 і Т4) генетичної зміненої пшениці озимої з частково пригніченою експресією гена проліндегідрогенази (ProDH) на основі аналізу фізіолого-біохімічних показників та господарських характеристик рослин. Методи. Визначення показників структури врожаю та вмісту вільного L-проліну (Pro). Результати. Досліджено рівень Pro та проаналізовані основні елементи продуктивності в нащадків трансгенних рослин та їх вихідних форм за нормального і недостатнього водопостачання. Висновки. Т1 і Т4 біотехнологічні рослини за умов норми / стресу акумулювали більше Pro, ніж вихідні генотипи. Рівень цієї амінокислоти в трансгенних проростках за оптимальних умов культивування перевищував показники вихідних форм у середньому в 1,8 рази. За дії водного дефіциту його вміст підвищувався в 2,2 та 2,3 рази, за відношенням до нормального водопостачання. У нетрансгенних варіантах рівень Pro, за аналогічних умов вирощування, був нижчим у 1,9 і 2,0 рази, порівняно з рослинами Т1 та Т4. За оптимального водного режиму аналізовані рослини не істотно відрізнялися за показниками продуктивності. Посуха приводила до їх зниження, проте з менш вираженою різницею. Вищою врожайністю характеризувались нащадки біотехнологічних рослин.

Посилання

Hossain A., Skalicky M., Brestic M., Maitra S., Ashraful Alam M., Syed M. A., Hossain J., Sarkar S., Saha S., Bhadra P., Shankar T., Bhatt R., Kumar C. A., EL Sabagh A., Islam T. Consequences and Mitigation Strategies of Abiotic Stresses in Wheat (Triticum aestivum L.) under the Changing Climate. Agronomy. 2021. Vol. 11 (2). Р. 241. doi: 10.3390/agronomy11020241.

Khan M. S., Ahmad D., Khan M. A. Utilization of genes encoding osmoprotectants in transgenic plants for enhanced stress tolerance. Electron J Biotechn. 2015. Vol. 18. Р. 257–266. doi: 10.1016/j.ejbt.2015.04.002.

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

Joshi R., Anwar K., Das P., Sneh L. S.-P. Overview of Methods for Assessing Salinity and Drought Tolerance of Transgenic Wheat Lines. In Wheat Biotechnology; Springer: New York, NY, USA. 2017. Vol. 1679. Р. 83–95. doi: 10.1007/978-1-4939-7337-8_5.

Mykhalska S. I., Komisarenko A. G., Kurchii V. M. Genes of proline metabolism in biotechnology of increasing wheat osmostability. Factors of experimentation evolution of organism. 2021. Vol. 28. Р. 94–99. doi: 10.7124/FEEO.v28.1382. [in Ukrainian]

Dubrovna O. V., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Using of proline metabolism genes in plant genetic engineering. Cytology and Genetics. 2022. Vol. 56 (4). Р. 361–378. doi: 10.3103/S009545272204003X. [in Ukrainian]

Slama I., Abdelly C., Bouchereau A., Flowers T., Savouré A. Diversity, distribution and roles of osmoprotective compounds accumulated in halophytes under abiotic stress. Ann Bot. Feb. 2015. Vol. 115 (3). Р. 433–447. doi: 10.1093/aob/mcu239.

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-tu. Ser. Biol. 2014. Vol. 2 (32). P. 6–22. Retrieved from: https://repo.btu.kharkov.ua//handle/123456789/9047. [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]

Sergeeva L. E., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Modern biotechnologies for increasing plant resistance to osmotic stresses. Kyiv : Kondor, 2019. 160 p. [in Russian].

Moiseeva E. M., Agaponov D. A., Veshkov V. A. Elevated proline content in maize expressing a fragment of the proline dehydrogenase gene in antisense orientation. Plant Physiology. 2012. Vol. 59 (3). Р. 457–460. [in Russian]

Mansour M. M. F., Ali E. F. Evaluation of proline functions in saline conditions. Phytochemistry. 2017. Vol. 140. Р. 52–68. doi: 10.1016/j.phytochem.2017.04.016.

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]

Bengough A. G., McKenzie B. M., Hallett P. D., Valentine T. A. Root Elongation, Water Stress, and Mechanical Impedance: A Review of Limiting Stresses and Beneficial Root Tip Traits. Journal of Experimental Botany. 2011. Vol. 62. P. 59–68. doi: 10.1093/jxb/erq350