eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197

Biomics

Архив номеров

Индексирование
  1. Главная
  2. →
  3. 2017
  4. →
  5. Том 9, № 4
  6. →
  7. Статьи
  8. →
  9. Создание трансгенных растений табака с генами rol Agrobacterium rhizogenes

Создание трансгенных растений табака с генами rol Agrobacterium rhizogenes

Год: 2017

Страницы: 349-355

Номер: Том 9, № 4

Тип: научная статья

Рубрика: Статьи

Авторы: Кагирова А.С.!, Гумерова (Ясыбаева) Гульнар Рафиловна, Кашапова Г.М.!, Кулуев Булат Разяпович

Скачать pdf

Аннотация:

Гены rol Agrobacterium rhizogenes играют ключевую роль в формировании hairy roots (косматых корней), и их встраивание в растительный геном нарушает нормальное развитие растения вследствие гормональных изменений, что в свою очередь приводит к различным фенотипическим отклонениям от нормы. Изолированные от побега культуры hairy roots имеют специфические особенности, такие как высокая скорость и неограниченность роста на питательной среде без фитогормонов, способность активно формировать боковые корни из-за отсутствия апикального доминирования и потери геотропной ориентации. Существует большое количество исследований, в которых показано, что содержание вторичных метаболитов в культуре hairy roots может намного превышать их концентрацию в растениях дикого типа, что связывают со стимулирующим влиянием продуктов rol-генов. В качестве перспективных продуцентов биоактивных молекул, таких как вторичные метаболиты и рекомбинантные белки кроме hairy roots рассматриваются также трансгенные растения. Благодаря высокой регенерационной способности из культуры hairy roots можно получать целые трансгенные растения, без потери приобретенных rol-генов. Такие растения могут потенциально обладать хозяйственно ценными признаками, также они могут быть использованы в качестве продуцентов первичных и вторичных метаболитов. Целью нашей работы была оптимизация основных этапов биотехнологического получения растений-регенерантов табака Nicotiana tabacum L из культуры hairy roots. В ходе работы нами были получены косматые корни табака путем инокуляции листовых эксплантов штаммом А4 A. rhizogenes. Каллусообразование в культурах hairy roots индуцировали на среде МС с добавлением нафтилуксусной кислоты и кинетина. Для регенерации побегов образующийся каллус пересаживали на среду МС с 6- бензиламинопурином и индолил-3-уксусной кислотой. Укоренение регенерировавших побегов проводили на безгормональной среде МС. В ходе работы было акклиматизировано к условиям почвы 15 трансгенных по rol-генам растений табака, которые планируется использовать для изучения влияния продуктов этих онкогенов на рост и стрессоустойчивость, а также на содержание вторичных метаболитов по сравнению с растениями дикого типа.

Ключевые слова:

Nicotiana tabacum, hairy roots, косматые корни, Agrobacterium rhizogenes, rol-гены, регенерация, побегообразование, трансгенные растения

Библиографический список:

  1. Авраменко Т.В. Активность и продукция пероксидаз III класса в клеточных культурах растенийтрансформированных генами rolB и rolC: автореф. дис. канд. биол. наук / Т. В. Авраменко; Биол.-почв. ин-т ДВО РАН. Владивосток2015. 24 с.
  2. Дрейпер Д.С.Армитидж Ф.Дьюри Г.Джэкоб Л.Уолден Р.Кумар А.Джефферсон Р.Хэмил Д. Генная инженерия растений. - М.: Мир1991. С. 408.
  3. Кузовкина И.Н.Вдовитченко М.Ю. Генетически трансформированные корни как модельная система для изучения физиологических и биохимических процессов корневой системы целого растения / В кн.: Молекулярно-генетические и биохимические методы в современной биологии растений. Под ред. Кузнецова Вл. В.Кузнецова В.В.Романова Г.А. Москва2012. БИНОМЛаборатория знанийC. 137–153.
  4. Кулаева О.А.Матвеева Т.В.Лутова Л.А. Горизонтальный перенос генов от агрообактерий к растениям // Экологическая генетика. 2006. Т. IV. С. 10–19.
  5. Михайлова Е.В.Кулуев Б.Р.Ясыбаева Г.Р.Чемерис А.В. Создание культур бородатых корней Withania somnifera и оценка параметров их роста при выращивании на твердых и жидких питательных средах // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2017. Т. 13. С. 40–45.
  6. Мусин Х.Г.Якупова А.Б.Михайлова Е.В.Кулуев Б.Р. Особенности роста культур генетически трансформированных (бородатых) корней табака и витании при изменении объема питательной среды // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2017. Т. 13. С. 46–50.
  7. Павлова О.А.Матвеева Т.В.Лутова Л.А. Rol-гены Agrobacterium rhizogenes // Экологическая генетика. 2013. Т. XI. С. 59–68.
  8. Эрст А.А.Зибарева Л.Н.Железниченко Т.В.Ковзунова О.В. Культура генетически трансформированных корней (hairy roots) Silene roemeri Friv. – источник получения фитоэкдистероидов // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017. № 37. С. 17–30.
  9. Ясыбаева Г.Р.Вершинина З.Р.Кулуев Б.Р.Чемерис А.В. Безбактериальное получение косматых корней // Вестник защиты растений. 2016. Т. 89. С. 187–188.
  10. Altamura M.M. Agrobacterium rhizogenes rolB and rolD genes: regulation and involvement in plant development // Plant CellTissue and Organ Culture. 2004. V. 77. Р. 89–101. doi:10.1023/B:T ICU.0000016609.22655.33
  11. Bonhomme V.Laurain Mattar D.Fliniaux M.A. Effects of the rolC gene on hairy root: induction development and tropane alkaloid production by Atropa belladonna // J. Nat. Prod. 2000. V. 63. P. 1249–1252. doi:10.1021/np990614l
  12. Bulgakov V.P.Shkryl Y.N.Veremeichik G.N.Gorpenchenko T.Y.Vereshchagina Y.V. Recent advances in the understanding of Agrobacterium rhizogenes-derived genes and their effects on stress resistance and plant metabolism // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2013. V. 134. P. 11–22. doi:10.1007/10_2013_179
  13. Bulgakov V.P.Tchernoded G.K.Mischenko N.P.Khodakovskaya M.V.Glazunov V.P.Radchenko S.V.Zvereva E.V.Fedoreyev S.A.Zhuravlev Y.N. Effect of salicylic acidmethyl jasmonateethephon and cantharidin on anthraquinone production by Rubia cordifolia callus cultures transformed with the rolB and rolC genes // Biotechnol. 2002. V. 97. P. 213–221. doi:10.1016/ S0168-1656(02)00067-6
  14. Carneiro M.Vilaine F. Differential expression of the rolA plant oncogene and its effect on tobacco development // Plant J. 1993. V. 3. P. 785–792. doi:10.1111/j.1365-313X.1993.00785.x
  15. Hatamoto H.Boulter M.E. Shirsat A.H.Croy E.J.Ellis J.R. Recovery of morphologically normal transgenic tobacco from hairy roots co-transformed with Agrobacterium rhizogenes and a binary vector plasmid // Plant Cell Reports. 1990. V. 9. P. 88–92. doi:10.1007/BF00231556
  16. Kiselev K.V.Dubrovina A.S.Veselova M.V.Bulgakov V.P.Fedoreyev S.A.Zhuravlev Y.N. The rolB gene-induced overproduction of resveratrol in Vitis amurensis transformed cells // J. Biotechnol. 2007. V. 128. P. 681–692. doi:10.1016/j.jbiotec.2006.11.008
  17. Mauro M.L.Costantino Р.P.Bettini P. The never ending story of rol genes: a century after // Plant CellTissue and Organ Culture. 2017. V. 131. P. 201–212. doi:10.1007/s11240-017-1277-5
  18. Mauro M.L.Trovato M.Paolis A.D.Gallelli A.Costantino P.Altamura M.M. The plant oncogene rolD stimulates flowering in transgenic tobacco plants // Dev. Biol. 1996. V. 180. P. 693–700. doi:10.1006/dbio.1996.0338
  19. Mohajjel-Shoja H. Contribution to the study of the Agrobacterium rhizogenes plast genesrolB and rolCand their homologs in Nicotiana tabacum. Thesis of University of Strasbourg. 2010.
  20. Nilsson O.Tumineh H.Sundberg B.Olsson O. The Agrobacterium rhizogenes rolB and rolC promoters are expressed in pericycle cells competent to serve as root initials in transgenic hybrid aspen // Physiologia Plantarum. 1997. V. 100. P. 456–462. doi:10.1111/j.1399-3054.1997.tb03050.x
  21. Palazon J.Cusido R.M.Roig C.Piñol M.T. Expression of the rolC gene and nicotine production in transgenic roots and their regenerated plants // Plant Cell Rep. 1998. V. 17. P. 384–390. doi:10.1007/s002990050411
  22. Schmülling T.Schell J.Spena A. Single genes from Agrobacterium rhizogenes influence plant development // EMBO J. 1988. V. 7. P. 2621–2629.
  23. Shkryl Y.N.Veremeichik G.N.Bulgakov V.P.Tchernoded G.K.Mischenko N.P.Fedoreyev S.A.Zhuravle Y.N. Individual and combined effects of the rolAB and C genes on anthraquinone production in Rubia cordifolia transformed calli // Biotechnol. Bioeng. 2008. V. 1. P. 118–125. doi:10.1002/bit.21727
  24. Spena A.Schmulling T.Koncz C.Shell J.S. Independent and synergistic activity of rolAB and C loci in stimulating abnormal growth in plants // EMBO J. 1987. V. 6. Р 3891–3899.
  25. Trovato M.Mauro M.L.Costantino P.Altamura M.M. The rolD gene from Agrobacterium rhizogenes is developmentary regulated in transgenic tobacco // Protoplasma. 1997. V. 197. P. 111–120. doi:10.1007/BF01279889
  26. Veremeichik G.NShkryl Y.NBulgakov V.PAvramenko T.VZhuravlev Y.N. Molecular cloning and characterization of seven class III peroxidases induced by overexpression of the agrobacterial rolB gene in Rubia cordifolia transgenic callus cultures // Plant Cell Rep. 2012. V.6. P.1009–1019. doi:10.1007/s00299-011-1219-3
Скачать pdf
наверх
eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197