Генетична трансформація м’якої пшениці з використанням векторних конструкцій, що містять гени метаболізму проліну

  • С. С. Воронова Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, Київ, вул. Васильківська, 31/17
  • А. М. Гончарук Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, Київ, вул. Васильківська, 31/17
  • А. В. Бавол Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, Київ, вул. Васильківська, 31/17
  • О. В. Дубровна Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, Київ, вул. Васильківська, 31/17

Анотація

Мета. Проведення Agrobacterium-опосередкованої трансформації in planta м'якої пшениці сорту Зимоярка з використанням штаму AGLO з векторними конструкціями, що містять гени метаболізму проліну: pBi2E з цільовим геном – дволанцюговим РНК-супресором проліндегідрогенази, отриманого на основі гена арабідопсису ProDH1 (ds-RNA suppressor ProDH1) і pBi-ОАТ з цільовим геном орнітинамінотрасферази Medicago truncatula. Методи. Agrobacterium-опосередкована трансформація пшениці in planta в умовах вегетаційного експерименту. Наявність трансгенів у геномі рослин визначали методом ПЛР, аналізуючи ДНК з листя отриманих рослин покоління Т1. Результати. Частота трансформації з повним вбудовуванням генетичної конструкції становить 1,53 %, при використанні векторної конструкції рВi2Е і 5,43 % при використанні векторної конструкції рВi-ОАТ. Висновки. Експериментально доведено можливість генетичної трансформації м'якої пшениці з використанням штаму AGLO, що містить плазміду рВi2Е з дволанцюговим РНК-супрессором гена проліндегідрогенази або pBi-OAT з геном орнітинамінотрансферази методом Agrobacterium-опосередкованої трансформації in planta.

Ключові слова: Agrobacterium-опосередкована трансформація, Triticum aestivum, гени метаболізму проліну.

Посилання

El-Mangoury K., Abdrabou R., Yasien M., Fahmy A. Optimization of a transformation system for three Egyptian wheat cultivars using immature embryo-derived callus via microprojectile bombardment. Arab. J. Biotech. 2006. Vol. 9(1). P. 175–188.

Xia A., Li Z., He C., Chen H., Richard B. Transgenic plant regeneration from wheat (Triticum aestivum L) mediated by Agrobacterium tumefaciens. Acta Physiol. Sin. 1999. Vol. 25. P. 22–28.

Чумаков М. И., Моисеева Е. М. Технологии агробактериальной трансформации растений in planta. Биотехнология. 2012. №1. С. 8 –20.

Moiseeva Y. M., Velikov V. A., Volokhina I. V., Gusev Yu. S., Yakovleva O. S., Chumakov M. I. Agrobacterium-mediated transfоrmation of maize with antisense suppression of the proline dehydrogenase gene by an in planta method. British Biotechnology Journal. 2014. Vol. 4(2). P. 116–125.

Supartana P., Shimizu T., Nogawa M., Shioiri H., Nakajima T., Haramoto T., Nozue T., Kojima M. Development of simple and efficient in planta transformation method for wheat (Triticum aestivum L.) using Agrobacterium tumefaciens. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2006. Vol. 102(3). P. 162–170.

Zhao T., Zhao S., Chen H., Zhao Q., Hu Z., Hou Z., Xia Z. Transgenic wheat progeny resistant to powdery mildew generated by Agrobacterium inoculum to the basal portion of wheat seedling. Plant Cell Rep. 2006. Vol. 25. P. 1199–1204.

Szabados L., Savoure A. Proline: a multifunctional amino acid. Trends in Plant Science. 2009. Vol. 15(2). P. 89 –97.

Kishor P., Sangam P., Amrutha R. Regulation of proline biosynthesis, degradation, uptake and transport in higher plants: Its implication in plant growth and abiotic stress tolerance. Curr. Sci. 2005. Vol. 88(3). P. 424–438.

Roosens N., Bitar F., Loenders F. Overexpression of ornithine–aminotransferase increases proline biosynthesis and confers osmotolerance in transgenic plants. Mol. Breed. 2002. Vol.9(2). Р. 73– 80.

Nanjo F., M. Kobayashi M., Yoshiba Y. Antisense suppression of proline degradation improves tolerance to freezing and salinity in Arabidopsis thaliana. FEBS Lett. 1999. Vol. 461. P. 205–210.

Kumar V., Shriram V., Kishor K. Enhanced proline accumulation and salt stress tolerance of transgenic indica rice by over-expressing P5CSF129A gene. Рlant Biotechnol. Rep. 2010. Vol. 4(1). Р. 37– 48.

Hur J., Jung K., Lee C. Stress-inducible OsP5CS2 gene is essential for salt and cold tolerance in rice. Plant Sci. 2004. Vol. 167. P. 417–426.

Karthikeyan A., Pandian S., Ramesh M. Transgenic indica rice cv. ADT 43 expressing a D1–pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) gene from Vigna aconitifolia demonstrates salt tolerance. Plant Cell, Tissue, Organ Culture. 2011. Vol. 107(3). P. 383–395.

Wu L., Fan Z., Guo L. Over–expression of an Arabidopsis OAT gene enhances salt and drought tolerance in transgenic rice. Chinese Sci. Bull. 2003. Vol. 48(23). P. 2594–2600.

Vendruscolo E., Schuster I., Pileggi M. Stress-induced synthesis of proline confers tolerance to water deficit in transgenic wheat. Plant Physiol. 2007. Vol. 164(10). P. 1367–1376.