en   ru   uk  
 
 
Физиология растений и генетика 2016, том 48, № 1, 65-74, doi: https://doi.org/10.15407/frg2016.01.065

Отримання стійких до гербіциду фосфінотрицину трансгенних рослин пшениці сорту Зимоярка трансформацією in vitro

Горбатюк І.Р.1, Щербак Н.Л.1, Банникова М.О.1, Великожон Л.Г.1,2, Кучук М.В.1, Моргун Б.В.1,2

  1. Інститут клітинної біології та генетичної інженерії Національної академіі наук України 03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 148
  2. Інститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України 03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17

Двома методами генетичної трансформації отримано стійкі до фосфінотрицину рослини м’якої пшениці сорту вітчизняної селекції Зимоярка, які несуть ген bar бактерії Streptomyces hygroscopicus. Біолістичну трансформацію проводили вектором рАНС25, Agrobacterium-опосередкованурСВ203 у штамі GV3101. Обидва вектори крім селективного гена фосфінотрицинацетилтрансферази (bar) містили репортерний ген b-глюкуронідази (uidA) Escherichia coli. Первинними експлантатами слугували незрілі зародки. Методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) доведено перенесення трансгена bar у геноми регенерантів і відсутність зараження агробактерією. Експресію гена uidA підтверджено гістохімічним аналізом. Ефективність трансформації біолістичним методом становила 0,5 %, Agrobacterium-опосередкованим — 1,25 %, що дало змогу відібрати відповідно 3 і 12 трансгенних ліній. Це перше повідомлення про успішне отримання в Україні трансгенної пшениці, стійкої до гербіциду фосфінотрицину, із застосуванням культури in vitro.

Ключові слова: Triticum aestivum L., пшениця м’яка, генетична трансформація рослин, біотехнологія рослин, гербіциди

Физиология растений и генетика
2016, том 48, № 1, 65-74

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Gorbatyuk, I.R., Gnatyuk, I.S. & Bannikova, M.O.(2015). Effect of growth regulators on the regenerative capacity of bread wheat varieties Zimoyarka. Fiziol. rast. genet., 47, No. 6, pp. 514-525 [in Ukrainian].

2. Dubrovna, O.V., Morgun, B.V. & Bavol, A.V. (2014). Wheat biotechnology: cell selection and genetic engineering. Kyiv: Logos [in Ukrainian].

3. Altpeter, F., Vasil, V., Srivastava, V., Stoger, E. & Vasil, I.K. (1996). Accelerated production of transgenic wheat (Triticum aestivum L.) plants. Plant Cell Reports, 16, pp. 12-17. https://doi.org/10.1007/BF01275440

4. Bertani, G. (1951). Studies on lysogenesis. I. The mode of phage liberation by lysogenic Escherichia coli. Journal of Bacteriology, 62, pp. 293-300.

5. Binka, A., Orczyk, W. & Nadolska-Orczyk, A. (2012). The Agrobacterium-mediated transformation of common wheat (Triticum aestivum L.) and triticale (xTritocosecale Wittmack): role of the binary vector system and selection cassettes. Journal of Applied Genetics, 53, pp. 1-8. https://doi.org/10.1007/s13353-011-0064-y

6. Birch, R.G. (1997). Plant transformation problems and strategies for practical application. Annal Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 48, pp. 297-326. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.48.1.297

7. Christensen, A.H. & Quail, P.H. (1996). Ubiquitin promoter-based vectors for high-level expression of selectable and/or screenable marker genes in monocotyledonous plants. Transgenic Research, 5, pp. 213-218. https://doi.org/10.1007/BF01969712

8. Dai, S.H. (2001). Comparative analysis of transgenic plants obtained by Agrobacterium-mediated transformation and particle bombardment. Molecular Breeding, 7, pp. 25-33. https://doi.org/10.1023/A:1009687511633

9. Ding, L. (2009). Optimization of Agrobacterium-mediated transformation conditions in mature embryos of elite wheat. Molecular Biology Reports, 36, pp. 29-36. https://doi.org/10.1007/s11033-007-9148-5

10. Gamborg, O.L. & Eveleigh, D. (1968). Culture methods and detection of glucanases in cultures of wheat and barley. Canadian Journal Biochemistry, 46, No. 5, pp. 417-421. https://doi.org/10.1139/o68-063

11. He, Y., Jones, H.D., Chen, S., Chen, X.M., Wang, D.W., Li, K.X., Wang, D.S. & Xia, L.Q. (2010). Agrobacterium-mediated transformation of durum wheat (Agrobacterium-mediated transformation (Triticum turgidum L. var. durum cv. Stewart) with improved efficiency. Journal of Experemental Botany, 61, pp. 1567-1581. https://doi.org/10.1093/jxb/erq035

12. Hiei, Y., Ishida, Y. & Komari, T. (2014). Progress of cereal transformation technology mediated by Agrobacterium tumefaciens. Frontiers in Plant Sciences, 5, pp. 1-11. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00628

13. Hu, T., Metz, S., Chay, C., Zhou, H.P., Biest, N., Chen, G., Chenq, M., Fenq, X., Radionenko, M., Lu, F. & Fry, J. (2003). Agrobacterium-mediated large-scale transformation of wheat (Triticum aestivum L.) using glyphosate selection. Plant Cell Reports, 21, pp. 1010-1019. https://doi.org/10.1007/s00299-003-0617-6

14. Khanna, H.K. & Daggard, G. (2003). Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of wheat using a superbinary vector and a polyamine-supplemented regeneration medium. Plant Cell Reports, 21, pp. 429-436. https://doi.org/10.1007/s00299-002-0529-x

15. Lazzeri, P.A. & Jones, H.D. (2009).Transgenic wheat, barley and oats: production and characterization. Methods in Molecular Biology, 478, pp. 3-22. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-379-0_1

16. Murashige, T., Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 15, pp. 473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

17. Nadolska-Orczyk, A., Orczyk, W. & Przetakiewicz, A. (2000). Agrobacterium-mediated transformation of cereals - from technique development to its application. Acta Physiologiae Plantarum, 22, pp. 77-88. https://doi.org/10.1007/s11738-000-0011-8

18. Ombori, O., Vincent, J., Muoma, O. & Machuka, J. (2013). Agrobacterium-mediated genetic transformation of selected tropical inbred and hybrid maize (Zea mays L.) lines. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 113, pp. 11-23. https://doi.org/10.1007/s11240-012-0247-1

19. Rashid, H., Afzal, A. & Khan, M.H. (2010). Effect of bacterial culture density and acetosyringone concentration on Agrobacterium-mediated transformation in wheat. Pakistan Journal of Botany, 42, pp. 4183-4189.

20. Sawada, H., Leki, H. & Matsuda, I. (1995). PCR detection of Ti and Ri plasmids from phytopathogenic Agrobacterium strains. Applied and environmental microbiology, 61, No. 2, pp. 828-831.

21. Sestili, F., Janni, M., Doherty, A., Botticella, E., D Ovidio, R., Masci, S., Jones, H.D. & Lafiandra, D. (2010). Increasing the amylose content of durum wheat through silencing of the SBEIIa genes. BMC Plant Biology, 10, pp. 1-12. https://doi.org/10.1186/1471-2229-10-144

22. Sidorov, V. & Duncan, D. (2009). Agrobacterium-mediated maize transformation: immature embryos versus callus. Methods in Molecular Biology, 526, pp. 47-58. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-494-0_4

23. Sparks, C.A., Doherty, A. & Jones, H.D. (2014). Genetic transformation of wheat via Agrobacterium-mediated DNA delivery. Methods in Molecular Biology, 1099, pp. 235-250. https://doi.org/10.1007/978-1-62703-715-0_19

24. Vasil, V., Castillo, A.M., Fromm, M.E. & Vasil, I.K. (1992). Herbicide resistant fertile transgenic wheat plants obtained by microprojectile bombardment of regenerable embryogenic callus. Biotechnology, 10, pp. 667-674. https://doi.org/10.1038/nbt0692-667

25. Weeks, J.T., Anderson, O.D. & Blechl, A.E. (1993). Rapid production of multiple independent lines of fertile transgenic wheat (Triticum aestivum L.). Plant Physiology, 102, pp. 1077-1084. https://doi.org/10.1104/pp.102.4.1077

26. Zhou, H., Arrowsmith, J.W., Fromm, M.E., Hironaka, C.M., Taylor, M.L., Rodriquez, D., Paieau, M.E., Brown, S.M., Santino, C.G. & Fry, J.E. (1995). Glyphosate-tolerant CP4 and GOX genes as a selectable marker in wheat transformation. Plant Cell Reports, 15, pp. 159-163. https://doi.org/10.1007/BF00193711

27. Ziemienowicz, A. (2013). Agrobacterium-mediated plant transformation: Factors, applications and recent advances. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, pp. 1-8.

28. Ziemienowicz, A. (2014). Agrobacterium-mediated plant transformation: Factors, applications and recent advances. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 3, pp. 95-102. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2013.10.004