Успадкування ознаки стійкості до осмотичних стресів у генетично модифікованої пшениці

  • 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
  • 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
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1637
Ключові слова: озима пшениця, трансгенні рослини, пролін, осмостійкість, насіннєві покоління

Анотація

Мета. Дослідити успадкування трансгенів і збереження ознаки підвищеної стійкості до посухи в насіннєвих поколінь генетично модифікованих рослин пшениці з дволанцюговим РНК (длРНК) супресором гена проліндегідрогенази (pdh). Методи. ПЛР, визначення вмісту вільного L-проліну (Pro) і показників структури врожаю. Результати. За дії осмотичного стресу відібрані рослини Т4 пшениці з елементами, що утворюють длРНК супресор гена pdh пшениці, які зберігають ознаку підвищеної стійкості до водного дефіциту. Встановлено, що Т4 рослини мали вищий вміст Pro, ніж їх вихідні форми як за нормальних умов культивування, так і водного дефіциту. Показано, що за посухи біотехнологічні рослини характеризувалися вищою зерновою продуктивністю, порівнюючи з вихідними генотипами, тоді як за умов достатнього забезпечення вологою відмінності за елементами структури врожаю були неістотними. Висновки. Аналіз насіннєвих поколінь трансгенної пшениці показав варіабельність прояву ознаки підвищеної стійкості до осмотичних стресів, що обумовлено нестабільністю рекомбінантних ДНК у поколіннях. Тестування Т4 пшениці за дії осмотичного стресу показало факт успішного добору рослин з інтродукованими елементами, що утворюють длРНК супресор гена pdh та обумовлюють ознаку підвищеної стійкості до водного дефіциту в насіннєвих поколіннях.

Посилання

Raza A., Razzaq A., Mehmood S. S., Zou X., Zhang X., Lv Y., Xu J. Impact of climate change on crops adaptation and strategies to tackle its outcome: A review. Plants. 2019. Vol. 8. Р. 34. doi: 10.3390/plants8020034.

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.

Morgun V. V., Dubrovna O. V., Morgun B. V. Modern biotechnologies for stress-resistant wheat plants. Fiziologiya rasteniy i genetika. 2016. Vol. 48 (3). Р. 196–213. doi: 10.15407/frg2016.03.196. [in Ukrainian]

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 s. [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.

Dubrovna O. V., Priadkina G. O., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Drought-tolerance of transgenic winter wheat with partial suppression of the proline dehydrogenase gene. Regulatory Mechanism sin Biosystems. 2022. Vol. 13 (4). Р. 385–392. doi: 10.15421/022251.

Kolupaev Y. E., Vainer A. A., Yastreb T. O. Proline: physiological functions and regulation of its content in plants under stress conditions. The bulletin of Kharkiv national agrarian university. Ser. Biol. 2014. Vol. 2. (32). Р. 6–22. Retrieved from: https://repo.btu.kharkov.ua//handle/123456789/9047. [in Russian]

Bharathi J., Anandan R., Benjamin L., Muneer S., Prakash M. Recent trends and advances of RNA interference (RNAi) to improve agricultural crops and enhance their resilience to biotic and abiotic stresses. Plant Physiol Biochem. 2023. Vol. 194. Р. 600–618. doi: 10.1016/j.plaphy.2022.11.035.

Dubrovna O. V., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Use of RNA Interference Technology for Improving Economically Valuable Traits of Cereal Crops. Cytology and Genetics. Vol. 57 (6). Р. 587–610. doi: 10.3103/s0095452723060026.

Tishchenko O. M., Komisarenko A. G., Mykhalska S. I., Sergeeva L. E., Adamenko N. I., Morgun B.V., Kochetov A. V. Agrobacterium-mediated transformation of sunflower (Helianthus annuus L.) in vitro and in planta using the LBA4404 strain harboring binary vector pBi2E with dsRNA-suppressor of proline dehydrogenase gene. Cytology and Genetics. 2014. Vol. 48 (4). Р. 19–30. doi: 10.3103/S0095452714040094.

Mykhalska S. I., Komisarenko A. G., Kurchii V. M., Bronnikova L. І. Physiological and biochemical characteristics of genetically modified winter wheat. Factors of experimental evolution of organisms. 2023. Vol. 32. P. 109–114. doi: 10.7124/FEEO.v32.1545.

Dalakouras A., Wassenegger M., Dadami E., Ganopoulos I., Pappas M., Papadopouloua K. Genetically modified organism-free RNA interference: exogenous application of RNA molecules in plants. Plant Physiology January. 2020. Vol. 182 (1). P. 38–50. doi: 10.1104/pp.19.00570.

Abiri R., Valdiani A., Maziah M., Shaharuddin N. A., Sahebi M., Yusof Z. N. B., Atabaki N., Talei D. A critical review of the concept of transgenic plants: Insights into pharmaceutical biotechnology and molecular farming. Curr Issues Mol Biol. 2016. Vol. 18. P. 21–42.