Визначення селективних концентрацій фосфінотрицину та паромоміцину для отримання трансгенних рослин спельти

  • І. О. Нітовська Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0002-8976-5725
  • А. С. Панасенко Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0009-0007-9802-2679
  • В. Ю. Редько Національний університет «Києво-Могилянська академія», Україна, 04070, м. Київ, вул. Григорія Сковороди, 2
  • М. І. Задорожна Національний університет «Києво-Могилянська академія», Україна, 04070, м. Київ, вул. Григорія Сковороди, 2 https://orcid.org/0009-0003-4606-0156
  • Б. В. Моргун Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0001-7041-6894
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1640
Ключові слова: Triticum spelta L., пшениця спельта, культура апікальних меристем пагонів, культура зрілих зародків, генетична трансформація рослин

Анотація

 

Мета. Визначити селективні концентрації гербіциду фосфінотрицину та антибіотику паромоміцину для відбору трансгенних рослин пшениці спельти. Методи. Культура апікальних меристем пагонів, культура зрілих зародків, Agrobacterium-опосередкована генетична трансформація. Результати. Проводили ізоляцію та культивування апікальних меристем пагонів проростків трьох генотипів спельти та зрілих зародків від трьох інших генотипів. Спостерігали високу частоту (від 80 до 100 %) індукції калюсу з експлантів. Показано, що внесення 5 мг/л фосфінотрицину або 100 мг/л паромоміцину в живильне середовище практично повністю пригнічувало регенерацію рослин, порівнюючи із контролем. Після Agrobacterium-опосередкованої генетичної трансформації калюсів вектором, що містив ген фосфінотрицин-N-ацетилтрансферази, спостерігали регенерацію пагонів спельти генотипу № 853 на селективному середовищі із 5 мг/л фосфінотрицину. Висновки. Селективні концентрації гербіциду та антибіотику для отримання трансгенних рослин пшениці спельти з відповідними маркерними генами становлять 5 мг/л для фосфінотрицину та 100 мг/л для паромоміцину.

Посилання

Erenstein O., Jaleta M., Mottaleb K. A., Sonder K., Donovan J., Braun H. J. Global trends in wheat production, consumption and trade. In: Reynolds M. P., Braun H. J. (eds) Wheat Improvement. Springer, Cham. 2022. doi: 10.1007/978-3-030-90673-3_4.

Babenko L. M., Hospodarenko H. M., Rozhkov R. V., Pariy Y. F., Pariy M. F., Babenko A. V., Kosakivska I. V. Triticum spelta: Origin, biological characteristics and perspectives for use in breeding and agriculture. Regul. Mech. Biosyst. 2018. 9 (2). P. 250–257. Retrieved from: https://medicine.dp.ua/index.php/med/article/view/436.

Sidorov V. A. Plant tissue culture in biotechnology: recent advances in transformation through somatic embryogenesis. Biotechnologia Acta, 2013. Vol. 6 (4) P. 118-131. doi: 10.15407/biotech6.04.118.

Alikina O., Chernobrovkina M., Dolgov S., Miroshnichenko D. Tissue culture efficiency of wheat species with different genomic formulas. Crop Breeding and Applied Biotechnology. 2016. Vol. 16 (4). P. 307–314. doi: 10.1590/1984-70332016v16n4a46.

Sticklen M. B., Oraby H. F. Shoot apical meristem: a sustainable explant for genetic transformation of cereal crops. In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. 2005. Vol. 41 (3). P. 187–200. doi: 10.1079/IVP2004616.

Bavol A. V., Dubrovna O. V. Lyalko I. I. Plant regeneration from shoot tips of wheat. The Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2007. Vol. 5 (1–2). P. 3–10. [in Ukrainian]

Shrawat A. K., Lörz H. Agrobacterium-mediated transformation of cereals: a promising approach crossing barriers. Plant Bio-technol. J. 2006. Vol. 4. P. 575–603. doi: 10.1111/j.1467-7652.2006.00209.x.

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.

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

Morel G., Wetmore R. H. Fern callus tissue culture. Am. J. Bot. 1951. Vol. 38 (2), P. 141–143. doi: 10.1002/j.1537-2197.1951.tb14804.x.

Gorbatyuk I. R., Shcherbak N. L., Bannikova M. O., Velykozhon L. H., Kuchuk M. V., Morgun B. V. Establishing transgenic wheat plants of cv. Zymoyarka resistant to the herbicide phosphinothricin in vitro. Fiziol. Rast. Genet. 2016, Vol. 48 (1). P. 65–74. doi: 10.15407/frg2016.01.065. [in Ukrainian]

Sidorov V., Duncan D. Agrobacterium-mediated maize transformation: immature embryos 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.

Ozgen M., Birsin M. A., Benlioglu B. Biotechnological characterization of a diverse set of wheat progenitors (Aegilops sp. and Triticum sp.) using callus culture parameters. Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization. 2017. 15 (1). P. 45–50. doi: 10.1017/S1479262115000350.

Kyriienko A. V., Shcherbak N. L., Kuchuk M. V., Parii M. F., Symonenko Yu. V. In vitro plant regeneration from mature embryos of amphidiploid spelt Triticum spelta L. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2021. doi: 10.1007/s11627-021-10158-4.

Kyriienko A., Parii M., Kuchuk N., Symonenko Yu., Shcherbak N. Elaboration of an effective method of callusogenesis induction from mature germs of Triticum spelta L. and T. aestivum L. Plant Varieties Studying and Protection. 2019. Vol. 15, Is. 3. Р. 259–266. doi: 10.21498/2518-1017.15.3.2019.181084. [in Ukrainian]

Kyriienko A. V., Parii M. F., Symonenko Yu. V., Kuchuk M. V., Shcherbak N. L. Callus induction from shoot apical meristem in Triticum spelta L. and T. aestivum L. Factors in Experimental Evolution of Organisms. doi: 10.7124/FEEO.v25.1169. [in Ukrainian]

Nitovska I. O., Avilov I. D., Morgun B. V. The positive effect of antibiotic paromomycin compared with kanamycin for selection of transgenic plants with nptII gene on the example of Nicotiana tabacum. Factors in Experimental Evolution of Organisms. 2015. Vol. 17. P. 270–273.

Nitovska I. O., Morgun B. V., Abraimova O. Ye., Satarova T. M. Glyphosate selection of maize transformants containing CP4 epsps gene. Factors in Experimental Evolution of Organisms. 2020. Vol. 26. P. 239–244. doi: 10.7124/FEEO.v26.1273.