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

Biomics

Архив номеров

Индексирование
  1. Главная
  2. →
  3. 2018
  4. →
  5. Том 10, № 4
  6. →
  7. Статьи
  8. →
  9. Лектин козлятника восточного как инструмент для создания ассоциаций между культурными растениями и полезными бактериями

Лектин козлятника восточного как инструмент для создания ассоциаций между культурными растениями и полезными бактериями

Год: 2018

Страницы: 400-409

Номер: Том 10, № 4

Тип: научная статья

DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2018-51

Рубрика: Статьи

Авторы: Чубукова (Филатова) Ольга Вячеславовна, Баймиев Андрей Ханифович, Вершинина Зиля Рифовна, Баймиев Алексей Ханифович

Скачать pdf

Аннотация:

Получены трансгенные растения табака, экспрессирующие ген GORL лектина козлятника восточного Galega orientalis под контролем 35S промотора вируса мозаики цветной капусты. Исследование адгезии на корнях данных растений флуоресцентно меченых бактерий Rhizobium galegae (микросимбионтов козлятника восточного) показало, что на корнях табаков, трансгенных по гену лектина GORL сорбировалось в 4 раза больше бактерий R. galegae, по сравнению с контрольными нетрансгенными растениями. Полученные результаты свидетельствуют об участии лектина GORL в прикреплении бактерий к поверхности корней трансгенных растений, однако, данное взаимодействие носит малоспецифичный характер. Тем не менее, подобная стратегия, основанная на использовании лектинов бобовых растений в качестве трансгенов для инициации процессов узнавания, может быть использована в дальнейшем для получения новых ассоциативных систем экономически ценных несимбиотрофных видов растений и бактерий, обладающих различными полезными свойствами.

Ключевые слова:

козлятник восточный, Galega orientalis, лектин, трансгенные растения, табак, колонизация корней, ризобии, бобово-ризобиальный симбиоз

Библиографический список:

  1. Баймиев Ал.Х., Губайдуллин И.И., Чемерис А.В., Вахитов В.А. Вклад структуры углеводсвязывающих пептидов лектина в определении специфичности бобово-ризобиального симбиоза у козлятников восточного и лекарственного // Молекулярная биология. 2005. Т. 39. №1. С. 103-111. DOI: 10.1007/s11008-005-0013-0. @@ Baimiev A.Kh., Gubaidullin I.I., Chemeris A.V., Vakhitov V.A. Contribution of lectin sugar - binding peptides structure determines specificity of rhizobium - legume symbiosis in Galega orientalis and G. officinalis. Mol. Biol. 2005. V. 39(1). P. 90-97. DOI: 10.1007/s11008-005-0013-0. (In Russian).
  2. Баймиев Ан.Х., Ямиданов Р.С., Матниязов Р.Т., Благова Д.К., Баймиев Ан.Х., Чемерис А.В. Получение флуоресцентно меченных штаммов клубеньковых бактерий дикорастущих бобовых для их детекции in vivo и in vitro // Молекулярная биология. 2011. Т. 45. № 6. С. 984-991. @@ Baymiev A.K., Yamidanov R.S., Matniyazov R.T., Blagova D.K., Chemeris A.V. Preparation of fluorescent labeled nodule bacteria strains of wild legumes for their detection in vivo and in vitro. Molecular Biology. 2011. V.45(6). P. 904-910. DOI:10.1134/S0026893311060033
  3. Вершинина З.Р., Баймиев Ан.Х., Благова Д.К., Князев А.В. Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Биоинженерия симбиотических систем: создание новых ассоциативных симбиозов с помощью лектинов на примере табака и рапса // Прикладная биохимия и микробиология. 2011. Т. 47. № 3. С. 336-342. DOI:10.1134/S0003683811030173. @@ Vershinina Z.R., Baimiev A.K., Blagova D.K., Knyazev A.V., Chemeris A.V. Bioengineering of symbiotic systems: creation of new associative symbiosis with the use of lectins on the example of tobacco and oil seed rape. Applied Biochemistry and Microbiology. 2011. V.47(3). P. 304-310. DOI:10.1134/S0003683811030173. (In Russian).
  4. Кулуев Б.Р., Князев А.В., Ильясова А.А., Чемерис А.В. Конститутивная экспрессия гена ARGOS в растениях табака под контролем промотора вируса мозаики георгина // Физиол. растений. 2011. Т. 58. №3. С.443-452. DOI:10.1134/S1021443711030083. @@ Kuluev B.R., Knyazev A.V., Iljassowa A.A., Chemeris A.V. Constitutive expression of the ARGOS gene driven by dahlia mosaic virus promoter in tobacco plants. Russian Journal of Plant Physiology. 2011. V. 58(3). P. 507-515. DOI:10.1134/S1021443711030083 (In Russian).
  5. Моргун В.В., Коць С.Я., Кириченко Е.В. Ростстимулирующие ризобактерии и их практическое применение // Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41. №3. С. 187-207. @@ Morgun V.V., Kots S.Ya., Kirichenko E.V. Roststimuliruyushchiye rizobakterii i ikh prakticheskoye primeneniye. Fiziologiya i biokhimiya kult. rasteniy. 2009. V. 41(3). S. 187-207. [Growth promoting rhizobacteria and their use on practice]. (In Russian).
  6. Шакирова Ф.М., Безрукова М.В. Современные представления о предполагаемых функциях лектинов растений // Журн. общ. биологии. 2007. Т. 68. №2. С. 109-125. @@ Shakirova F.M., Bezrukova M.V. Sovremennyye predstavleniya o predpolagayemykh funktsiyakh lektinov rasteniy. Zhurn. obshch. biologii. 2007. V.68(2). P. 109-125. [Current knowledge about presumable functions of plant lectins]. (In Russian).
  7. Aljanabi S.M., Martinez I. Universal and rapid salt extraction of high quality genomic DNA for PCR based techniques. Nucleic Acids Res. 1997. V. 25. P. 4692-4693.
  8. Andronov E., Terefework Z., Roumiantseva M.L., Dzyubenko N.I., Onichtchouk O.P., Kurchak O.N., Dresler-Nurmi A., Young J.P., Simarov B.V., Lindström K. Symbiotic and genetic diversity of Rhizobium galegae isolates collected from the Galega orientalis gene center in the Caucasus. Appl. Environ. Microbiol. 2003. V.69(2). P. 1067-1074. DOI:10.1128/AEM.69.2.1067-1074.2003
  9. Baumann C., Rudiger H., Strosberg A.D. A comparison of the two lectins from Vicia cracca. FEBS Lett. 1979. V. 102. P. 216-218. DOI:10.1016/0014-5793(79)80003-4
  10. Diaz C.L., Logman T.J.J., Stam H.C., Kijne J.W. Sugar-binding activity of pea lectin expressed in white clover hairy roots. Plant Physiol. 1995. V. 109. P. 1167-1177. DOI:10.1104/pp.109.4.1167
  11. Diaz C.L., Melchers L.S., Hooykaas P.J, Lugtenberg B.J., Kijne J.W. Root lectin as a determinant of host-plant specificity in the Rhizobium-legume symbiosis. Nature. 1989. V. 338. P. 579-581. DOI:10.1038/338579a0
  12. Diaz C.L., Van Spronsen P.C., Bakhuizen R., Logman G.J., Lugtenberg B.J., Kijne J.W. Correlation between infection by Rhizobium leguminosarum and lectin on the surface of Pisum sativum L. roots. Planta. 1986. V. 168. P. 350-358. DOI:10.1007/BF00392360
  13. Dimkpa C., Weinand T., Asch F. Plant-rhizobacteria interactions alleviate abiotic stress conditions. Plant Cell Environ. 2009. V. 32. P. 1682-1694. DOI:10.1111/j.1365-3040.2009.02028.x
  14. García-Fraile P., Carro L., Robledo M., Ramírez-Bahena M.H., Flores-Félix J.D., Fernández M.T., Mateos P.F., Rivas R., Igual J.M., Martínez-Molina E., Peix A., Velázquez E. Rhizobium promotes non-legumes growth and quality in several production steps: Towards a biofertilization of edible raw vegetables healthy for humans. PLoS One. 2012. V. 7(5). e38122. DOI:10.1371/journal.pone.0038122
  15. Jefferson R.A. Chimeric genes in plants: The GUS gene fusion system. Plant Mol. Biol. Rep. 1987. V. 5. P. 387-405. DOI:10.1007/BF02667740
  16. Konami Y., Yamamoto K., Toyoshima S. The primary structure of the Laburnum alpinum seed lectin. FEBS Letters. 1991. V. 286. P. 33-38. DOI:10.1016/0014-5793(91)80934-U
  17. Laus M.C., Logman T.J., Lamers G.E., Van Brussel A. N., Carlson R. W., Kijne J. W. A novel polar surface polysaccharide from Rhizobium leguminosarum binds host plant lectin. Mol. Microbiol. 2006. V. 59(6). P. 61704-61713. DOI:10.1111/j.1365-2958.2006.05057.x
  18. Li X., Qin J.C., Wang Q.Y., Wu X., Lang C.Y., Pan H.Y., Gruber M.Y., Gao M.J. Metabolic engineering of isoflavone genistein in Brassica napus with soybean isoflavone synthase. Plant Cell Rep. 2011. V. 30. P. 1435-1442. DOI:10.1007/s00299-011-1052-8
  19. Mishra R.P., Singh R. K., Jaiswal H. K., Kumar V., Maurya S. Rhizobium mediated induction of phenolics and plant growth promotion in rice (Oryza sativa L.). Curr. Microbiol. 2006. V. 52. P. 383-389. DOI:10.1007/s00284-005-0296-3
  20. Moreira G., Conceiсao F., McBride A., Pinto S. Structure predictions of two Bauhinia variegata lectins reveal patterns of C-terminal properties in single chain legume lectins. PLoS One. 2013. V. 8(11). e81338. DOI:10.1371/journal.pone.0081338
  21. Radeva G., Jurgens G., Niemi M., Nick G., Suominen L., Lindström K. Description of two biovars in the Rhizobium galegae species: biovar orientalis and biovar officinalis. Syst. Appl. Microbiol. 2001. V. 24(2). P. 192-205. DOI:10.1078/0723-2020-00029
  22. Radutoiu S., Madsen L., Madsen E., Jurkiewicz A., Fukai E., Quistgaard E., Albrektsen A., James E., Thirup S., Stougaard J. LysM domains mediate lipochitin-oligosaccharide recognition and Nfr genes extend the symbiotic host range. The EMBO Journal. 2007. V. 26. P. 3923-3935. DOI:10.1038/sj.emboj.7601826
  23. Sreevidya V.S., Srinivasa Rao C., Sullia S.B., Ladha J.K., Reddy P.M. Metabolic engineering of rice with soybean isoflavone synthase for promoting nodulation gene expression in rhizobia. J. Exp. Bot. 2006. V. 57. P. 1957-1969. DOI:10.1093/jxb/erj143
  24. Troedsson U., Terefework Z., Jarl-Sunesson C. Cloning of four chitinase genes and a lectin gene in Galega orientalis. Symbiosis. 2006. V. 42(11). P. 25-37.
  25. Untergasser A., Bijl G., Liu W., Bisseling T., Schaart J., Geurts R. One-step Agrobacterium mediated transformation of eight genes essential for rhizobium symbiotic signaling using the novel binary vector system pHUGE. PLOS. 2012. V. 7(10). e47885. DOI:10.1371/journal.pone.0047885
  26. van Eijsden R.R., Hoedemaeker F.J., Diaz C.L. Mutational analysis of pea lectin. Substitution of Asn125 for Asp in the monosaccharide binding site eliminates mannose/glucose_binding activity. Mol. Biol. 1992. V. 20(6). P. 1049-1058. DOI:10.1007/BF00028892
  27. van Rhijn P., Fujishige N.A., Lim P.O., Hirsh A.M. Sugar-binding activity of pea lectin enhances heterologous infection of transgenic alfalfa plants by Rhizobium leguminosarum bv. viciae. Plant Physiology. 2001. V. 126. P. 133-134. DOI:10.1104/pp.126.1.133
  28. Yamamoto K., Konami Y., Osawa T., Irimura T. Carbohydrate binding peptides from several anti_H(O) lectins. J. Biochem. 1992. V. 111(4). P. 436-439. DOI:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a123775
  29. Young N.M., Oomen R.P. Analysis of sequence variation among legume lectins. A ring of hypervariable residues forms the perimeter of the carbohydrate-binding site. J. Mol. Biol. 1992. V. 228. P. 924-934. DOI:10.1016/0022-2836(92)90875-K
Скачать pdf
наверх
eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197