Оптимізація способу Agrobacterium-опосередкованої трансформації in planta генотипів озимої м’якої пшениці

  • Л. В. Сливка Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0001-6133-4395
  • О. В. Дубровна Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-4884-7572
  • Л. Г. Великожон Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-5935-9363
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1641
Ключові слова: Triticum aestivum, Agrobacterium-опосередкована трансформація, оптимізація

Анотація

Мета. Оптимізація способу Аgrobacterium-опосередкованої трансформації in planta генотипів озимої м’якої пшениці. Методи. Генетична трансформація, молекулярно-генетичний аналіз, методи математичної статистики. Результати. Досліджено вплив складу інокуляційного середовища та способу нанесення суспензії клітин агробактерії на частоту зав’язування насіння та утворення трансгенних рослин нових перспективних генотипів озимої пшениці. Встановлена залежність отримання кількості зерна та трансформантів від гентипічних особливостей рослин при застосуванню різних умов інокуляції та процедури трансформації. Показана більша ефективність інокуляційного середовища МС-32, яке додатково містило MES, сульфат магнію і хлорид амонію, порівнюючи з середовищем МС-31, доповненого тіосульфатом натрію. Виявлена вірогідна різниця за показником зав’язування насіння при застосуванні різних способів нанесення суспензії клітин A. tumefacins. Найефективнішим виявився спосіб І, коли наносили на приймочку маточки бактеріальну культуру, а після повного висихання рідини, в якій було ресуспендовано агробактерії, проводили запилення пилком, отриманим з інтактного колосу тієї ж рослини. Висновки. Підібрані умови інокуляції для ефективного перенесення генів у процесі запилення за Agrobacterium-опосередкованої трансформації in planta нових генотипів пшениці озимої.

Посилання

Bapela T., Shimelis H., Tsilo T., Mathew І. Genetic Improvement of Wheat for Drought Tolerance: Progress, Challenges and Opportunities. Plants. 2022. Vol. 11. 1331. doi: 10.3390/plants11101331.

El-Mouhamady A., El-Hawary M., Habouh M. Transgenic Wheat for Drought Stress Tolerance: A Review. Middle East Journal of Agriculture Research. 2023. Vol. 12 (1). P. 77–94. doi: 10.36632/mejar/2023.12.1.7.

Khan S., Anwar S., Yu M., Sun Z., Yang Z., Gao Z. Development of Drought-Tolerant Transgenic Wheat: Achievements and Limitations. Int. J. Mol Sci. 2019. Vol. 8. 3350. doi: 10.3390/ijms20133350.

Dubrovna O. V., Morgun B. V. Current status of research on Agrobacterium-mediated wheat transformation. Fiziol. rast. genet. 2018. Vol. 50 (3). P. 187–217. doi: 10.15407/frg2018.03.187. [in Ukrainian]

Liu S., Wang K., Geng S., Hossain M., Ye X., Li A., Mao L., Kogel E. Enemies at peace: Recent progress in Agrobacterium-mediated cereal transformation. The Crop Journal. 2024. doi: 10.1016/j.cj.2023.12.009.

Singh P., Kumar K. Agrobacterium-mediated In-planta transformation of bread wheat (Triticum aestivum L.). J. of Plant Biochem. and Biotechnology. 2021. Vol. 31 (1). P. 206–212. doi: 10.1007/s13562-021-00669-x.

Hayta S., Smedley M. A., Demir S. U., Blundell R., Hinchliffe A., Atkinson N. An efficient and reproducible Agrobacterium-mediated transformation method for hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). Plant Methods. 2019. Vol 15. doi: 10.1186/s13007-019-0503-z.

Tarafdar A., Vishwakarma H., Gothandapani S., Bhati M., Biswas K., Prakash A., Chaturvedi U., Solanke A., Padaria J. A quick, easy and cost-effective in planta method to develop direct transformants in wheat. Biotech. 2019. Vol. 9. P. 180–191 doi: 10.1007/s13205-019-1708-6

Jasdeep C., Avijit T. Genetic transformation and transgenic wheat development: an overview. Clon Transgen. 2015. Vol. 5 (1). P. 147–148. doi: 10.4172/2168-9849.100014.

Risacher T., Craze M., Bowden S., Paul W., Barsby T. Highly efficient Agrobacterium–mediated transformation of wheat via in planta inoculation. Methods Mol. Biol. 2011. Vol. 478. P. 115–124. doi: 10.1007/978-1-59745-379-0_7.

Razzaq A., Hafiz I., Mahmood I., Hussain A. Development of in planta transformation protocol for wheat. Afr J Biotechnol. 2011. Vol. 10. P. 740–750. doi: 10.5897/AJB10.1304.

Anwar A., She M., Wang K., Ye X. Biological roles of ornithine aminotransferase (OAT) in plant stress tolerance: present progress and future perspectives. Int J Mol Sci. 2018. Vol. 19 (11). Р. 3681. doi: 10.3390/ijms19113681.

Anwar A., Wang K., Wang J. Expression of Arabidopsis Ornithine Aminotransferase (AtOAT) Encoded Gene Enhances Multiple Abiotic Stress Tolerances in Wheat. Plant Cell Rep. 2021. Vol. 40 (7). Р. 1155–1170. doi: 10.1007/s00299-021-02699-0.

Slyvka L. V., Dubrovna O. V. Genetic transformation of promising genotypes of winter soft wheat by the in planta method. Factors of experimental evolution of organisms. Vol. 28. P. 106–111. doi: 10.7124/FEEO.v28.1384. [in Ukrainian]

Azadi P., Bagheri H., Nalousi A., Nazari F., Chandler S. Current status biotechnology advances in genetic engineering of ornamental plants. Biotechnol Adv. 2016. Vol. 34 (6). P.1073–1090. doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.06.006.