ПРОЛІН У ПРОРОСТКАХ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ, ОТРИМАНИХ ПІСЛЯ ГЕНЕТИЧНОЇ ТРАНСФОРМАЦІЇ

Л. Є. Сергєєва, Л. І. Броннікова

Анотація


Отримання форм рослин із підвищеним рівнем стійкості до осмотичних стресів за останній час пов’язують із застосуванням методів генетичної інженерії. Метою експериментів обирають зміни метаболізму, спрямовані на підвищення рівня протекторних сполук, зокрема вільного проліну. Це здійснюється шляхом впливу на гени систем синтезу/деградації сполуки. Геном, координованим із деградацією проліну, є проліндегідрогеназа (ProDH). Проведена Agrobacterium-опосередкована трансформація in planta генотипів пшениці озимої УК 95/17 та УК 322/17, після якої були отримані зернівки Т0. Для трансформації використовували штам Agrobacterium tumefaciens LBA4404, що містив плазміду pBi2E із цільовим геном – дволанцюговим РНК-супресором гена ПДГ арабідопсису. .На момент експерименту молекулярно-генетичний аналіз зроблений не був і трансгенний статус не встановлений. Термін «pBi2E форми» лише вказує на процедуру трансформації. Досліджували проростання зернівок за умов модельованого водного стресу. Стрес створювали 0,5М розчином маніту. У присутності маніту спостерігали зниження появи числа проростків у всіх тестованих варіантів. В той же час відмічали генотипові відмінності. Так, у генотипу 95/17 схожість була вищою у вихідної форми, тоді як генотипу  322/17 була властива зворотна тенденція.  Для дослідження солестійкості зернівки впродовж 10-ти діб пророщували на 0.5 розведеному розчині Мурасіге-Скуга із додаванням 20.0 г/л солей морської води. На 10-ту добу досліду аналізували вміст вільного проліну у листках молодих рослин. Відмічали підвищення рівня проліну у відповідь на дію сольового стресу. За ступенем прояву реакції спостерігали генотипові відмінності. Так, зростання вмісту вільного pro при засоленні склало 1,77 і 4,53 рази для генотипів УК 95/17 і УК 322/17, відповідно, та 0.28–1.43 рази у pBi2E форм генотипу УК 95/17 і 2,67–3,70 рази у pBi2E форм генотипу 322/17. В той же час рівні pro у біотехнологічних варіантів за абсолютними показниками при дії засолення поступались параметрам вихідних форм. Характер акумуляції вільного проліну за нормальних і стресових умов не дає доказів на користь функціонування транс гена. За дії осмотичних стресів рівень вільного pro зростає в результаті підвищення його синтезу. Відзначені  генотипові особливості можуть вказувати на опосередкований вплив на ендогенні гени. Інтродукція та функціональність застосованої конструкції на початкових етапах дослідження можуть бути встановлені при зміні умов стрес – відновлення. 

Ключові слова


пшениця озима; генетична трансформація; осмотичні стреси; стійкість; пролін

Повний текст:

PDF

Посилання


Andriushchenko V.K., Sayanova V.V., Zhuchenko A.A., Diyachenko N.I., Chilikina L.A., Drozdov V.V., Korochkina S.K., Cherep G.I., Medvedev V.V., Niutin Yu.I. (1981) Modifikatsiya metoda opredeleniya prolina dla vyyavleniya zasukhoustoichivyh form roda Lycopersicon Tourn. Izvestiya. Akad. Nauk Moldavskoi SSR 4:.55–60 (in Russ.).

Daszkowska-Golec A. (2011) Arabidopsis seeds germination under abiotic stress as a concept of action phytohormones . J. Integr.Biol. 15.: 763–773.

Grodzinskii A.M.,Grodzinskii D.M. (1973). Kratkii spravochnik po fiziologii rastenii. Kiev. Naukova dumka.

Hanson J., Hanssen M., Wiese A., Hendriks V.V.W.B., Smeekens S. (2008). The sucrose regu lated transcription factor bZIP11 affects amino acid metabolism by regulating the expression of Asparagine synthetase1 and Proline dehydrogenase2. Plant J., 53,(6,): 935–949.

Hasegawa P.M., Bressan P.A., Zhu J.-K., Bohnert H.J. (2000) Plant cellular and molecular responses to high salinity Annu. Rev. Plant Physiol. 51. 463499.

Jung K.J., Kang H. (2007) Expression and functional analyses of microRNAs-417 in Arabidopsis thaliana under stress condition Plant Phys. Biochem. 45.: 805–811

Kaur G.; Asthir B. (2015), Proline: a key player in plant abiotic stress tolerance. Biol. Plant. 59 (4): 609–619. Doi.org/10/1007s10535-015-0549-3

Kaur D., Grewal S.K., Kaur J., Singh S. (2017) Differential proline metabolism in vegetative and reproductive tissues determine drought tolerance in chickpea. Biol. Plant. 61(2): .359–366. Doi.org/10.1007/s10535-016-0695-2

Kiyosue T., Yoshiba Y., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. (1996.) A nuclear gene encoding mitochondrial proline dehydrogenase an enzyme involved in proline metabolism, up regulated by proline but down regulated by dehydration in Arabidopsis. Plant Cell. 8:1323–1335.

Lobov V.P., Tomilin M.V., Veselov A.I. (2010) Geneticheski modifitsirovannye rastenia: dostizhenia, perspektivy i ogranichenia. Vest. Nizhegorodskogo Univers. Ser. Obshchaya biologia 2(2). 423–29. (in Russ).

Liu J., Zhu J.-K. (1997). Proline accumulation and salt-stress-induced gene expression in a salt hypersensitive mutant of Arabidopsis . Plant Physiol. 114.: 591–596.

Murashige T., Skoog F. (1962) A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 15.: 473–497.

Mykhalska S.I., Komisarenko A.H., Kurchii V.M., Tishchenko O.M. (2018) Agrobacterium-mediated in planta transformation of winter wheat (Triticum aestivum). Faktory eksperymentalnoi evolutsii organismiv. 22: 293–298. (in Ukr.).

Ribarits A., Abdulaev A., Tashpulatov A., Richter A., Heberle-Bors E., Touraev A. (2015) Two tobacco proline dehydrogenases are differentially regulated and play a role in early plant development. Planta 225(5).: 1313–1324. Doi 10.1007/s00425006-0429-3.

Satoh R., Fujita Y., Nakashima K., Shinozaki K., Yamaguchi-Shinozaki K. (2004) A novel subgroup of bZIP11 proteins functions as transcriptional activators in hypoosmolarity-responsive expression of the ProDH gene in Arabidopsis. Plant Cell Phys. 45(4).: 309–317.

Sergeeva L.E. (2013) Cell selection with heavy metal ions for obtaining plant genotypes with combined resistance to abiotic stresses. Kiev. Logos.

Sergeeva L.E., Kurchii V.M., Matveeva A.Yu., Tishchenko E.N. (2016) Proline and sucrose in maize calli cultures under simulating osmotic stresses. Plant phys. and genetics 48(2).:140-145.

Sergeeva L.E., Mykhalska S.I., Komisarenko A.H. (2019) Modern biotechnologies towards increase plant osmotic stresses tolerance. Kiev. Condor

Sergeeva L., Khomenko L., Bronnikova L. (2019) There is the wheat biotechnology. Free proline levels during early stages of fall wheat genotypes seeds growth as the evaluation marker heat tolerance. Nauk. Visnyk Skhidnoeuropeiskogo Nats. Universytetu im. Lesi Ukrainky. Biologichni nauky 9(388): 13–16. Doi.org/10.29038/261704723-2019388-4-17-27 (in Ukr).

Szabados L., Savoure A. (2010) Proline: a multifunctional amino acid. Trends Plant Sci. 15: .89–97.

Weitbrecht K., Müller K., Leubner-Metzeger G. (2011). First of the mark: early seed germination. J. Exp. Bot. 10: 1093–1096.




DOI: https://doi.org/10.34142/2708-5848.2020.22.1.10

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.