Визначено якісний і кількісний жирнокислотний склад насіння методом газової хроматографії і загальний білок у свіжому матеріалі методом Кьєльдаля в Т0—Т3 поколіннях трансгенних ліній ярого ріпаку сорту Магнат білоруської селекції. Трансгенні лінії були раніше створені методом Agrobacterium-опосередкованої трансформації за допомогою конструкції, що несе транскрипційно активні гетерологічні гени: ссавців — cyp11a1 цитохрому P450scc і бактеріальний — bar. За допомогою біометричного аналізу в даних лініях встановлено стабільне збільшення маси 1000 насінин та показників головної китиці (довжини, кількості стручків і бічних пагонів). В результаті біохімічного аналізу було показано, що інсерція гетерологічного гена cyp11a1 не впливає на якісний склад олії насіння трансгенних ліній, однак відзначено істотні зміни в кількісному співвідношенні жирних кислот в насінні трансгенних ліній в Т0—Т3 поколіннях порівняно з контрольними рослинами.
Ключові слова: Brassica napus L. var. oleifera DC., ген cyp11a1, цитохром P450scc, насіння, жирні кислоти, загальний білок
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Milashchenko, N.Z. & Abramov, V.F. (1989). Cultivation technology and use of rapeseed and winter cress. Moscow: Agropromizdat [in Russian].
2. Artemov, I.V. & Karpachev, V.V. (2005). Rapeseed - an oil and forage crop. Lipetsk [in Russian].
3. Miller, W.L. & Auchus, R.J. (2011). The molecular biology, biochemistry, and physiology of human steroidogenesis and its disorder. Endocrine Rev., 32, No. 4. p. 579. https://doi.org/10.1210/edrv.32.4.zef579
4. Payne, A.H. & Hales, D.B. (2004). Overview of steroidogenic enzymes in the pathway from cholesterol to active steroid hormones. Endocrine Rev., 25, No. 6 (1), pp. 947-970. https://doi.org/10.1210/er.2003-0030
5. Tsuneo Omura & Akio Ito (1991). Biosynthesis and intracellular sorting of mitochondrial forms of cytochrome P450. Methods in Enzymology, 206, pp. 75-81. https://doi.org/10.1016/0076-6879(91)06078-H
6. Ou, W.J., Ito, A., Morohashi, K., Fujii-Kuriyama, Y. & Omura, T. (1986). Processing-independent in vitro translocation of cytochrome P-450(SCC) precursor across mitochondrial membranes. J. Biochem., 100, pp. 1287-1296. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jbchem.a121835
7. Matocha, M.F. & Waterman, M.R. (1984). Discriminatory processing of the precursor forms of cytochrome P-450Scc, and adrenodoxin by adrenocortical and heart mitochondria. J. Biol. Chem., 259 (13), pp. 8672-8678. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(17)39782-X
8. Zuber, M.X., Mason, J.I., Simpson, E.R. & Waterman, M.R. (1988). Simultaneous transfection of COS-1 cells with mitochondrial and microsomal steroid hydroxylases: incorporation of a steroidogenic pathway into nonsteroidogenic cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, pp. 699-703. https://doi.org/10.1073/pnas.85.3.699
9. Luzikov, V.N., Novikova, L.A., Whelan, J., Hugosson, M. & Glaser, E. (1994). Import of the mammalian cytochrome P450 (scc) precursor into plant mitochondria. Biochem. Biophys. Res. Commun.,199, pp. 33-36. https://doi.org/10.1006/bbrc.1994.1188
10. Slominski, A.T., Li W., Kim, T.K., Semak, I., Wang, J., Zjawiony, J.K. & Tuckey, R.C. (2015). Novel activities of CYP11A1 and their potential physiological significance. J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 151, pp. 25-37. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2014.11.010
11. Bauer, P, Munkert, J, Brydziun, M, Burda, E, Muller-Uri, F, Groger, H, Muller, Y. A. & Kreis, W. (2010). Highly conserved progesterone 5b-reductase genes (P5bR) from 5b-cardenolide-free and 5b-cardenolide-producing angiosperms. Phytochemistry, 71, pp. 1495-1505. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2010.06.004
12. Finsterbuch, A., Lindemann, P. & Grimm, R. (1999). D5-3b-hydroxysteroid dehydrogenase from Digitalis lanata Ehrh. - a multifunctional enzyme in steroid metabolism? Planta, 209, pp. 478-486. https://doi.org/10.1007/s004250050751
13. Herl, V., Fischer, G., Reva, V. A., Stiebritz, M, Muller, Y. A., Muller-Uri, F. & Kreis, W. (2009). The VEP1 gene (At4g24220) encodes a short-chain dehydrogenase/reductase with 3-oxo-D4,5-steroid 5b-reductase activity in Arabidopsis thaliana L. Biochimie, 91, pp. 517-525. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2008.12.005
14. Lindemann, P. & Luckner, M. (1997). Biosynthesis of pregnane derivatives in somatic embryons of Digitalis lanata. Phytochemistry, 46, No. 3. P. 507-513. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(97)00315-4
15. Simersky R., Novak O., Morris D.A., Pouzar V. & Strnad M. (2009). Identification and quantification of several mammalian steroid hormones in plants by UPLC-MS/MS. J. Plant Growth Regul., 28, pp. 125-136. https://doi.org/10.1007/s00344-009-9081-z
16. Iino, M., Nomura, T., Tamaki, Y., Yamada, Y., Yoneyama, K., Takeuchi, Y., Mori, M., Asami, T., Nakano, T. & Yokota, T. (2007). Progesterone: its occurrence in plants and involvement in plant growth. Phytochemistry, 68. pp. 1664-1673. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2007.04.002
17. Ylstra, B., Touraev, A., Brinkmann, A.O., Heberle-Bors, E. & Tunen, A.V. (1995). Steroid hormones stimulate germination and tube growth of in vitro matured tobacco pollen. Plant Physiol., 107, pp. 639-643. https://doi.org/10.1104/pp.107.2.639
18. Spivak, S.G., Berdichivets, I.N., Yarmolinskiy, D.G., Maneshina, T.V., Shpakovskiy, G.V., Kartel, N.A. (2009). Development and characterization of transgenic tobacco plants (Nicotiana tabacum L.) expressing CYP11A1 cDNA of cytochrome P450scc. Genetics, 45(9), pp. 1217-1224 [in Russian]. https://doi.org/10.1134/S1022795409090075
19. Shishlova, A.M., Kartel, N.A., Sakhno, L.A., Morgun, B.V. & Kuchuk, N.V. (2010). Iserting CYP11A1 cDNA of cytochrome P450scc of animal origin into rapeseed plants. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika: sb. nauch. tr. In-ta genetiki i cytologii NAN Belarusi. Minsk, 11, pp. 12-19 [in Belarusian].
20. Shishlova-Sokolovskaya, A.M., Kuchuk, N.V., Shishlov, M.P. & Kartel, N.A. (2011). Production of transgenic spring rape plants (Brassica napus L. var. oleifera DC.) Expressing cytochrome P450scc cDNA of animal origin. Vestsi NANB. biyal. navuk., 1, pp. 27-33 [in Russian].
21. Shishlova-Sokolovskaya, A.M., Kartel, N.A. & Shishlov, M.P. (2017). Biometric analysis of transgenic spring rapeseed plants with the genes of animal origin cyp11A1 and bacterial bar origin. Fiziol. rast. genet., 49 (3), pp. 218-228 [in Ukrainan]. https://doi.org/10.15407/frg2017.03.218
22. Raldugina, G.N., Gorelova, S.V. & Kozhemyakina, A.V. (2000). Stability of transgene inheritance in rapeseed plants. Plant Physiology, 47 (3), pp. 437-445 [in Russian].
23. Martha, A.C. & Beare-Rogers, J.L. (1988). Influence of diet on (n-3) and (n-6) fatty acids in monkey erythrocytes. Lipids, 23(5), pp. 501-503. https://doi.org/10.1007/BF02535527
24. Singh, S.P., Jeena, A.S., Kumar, R. & Sacan, J.N. (2002). Variation for quality parameters and fatty acids in Brassica and related species. Agric. Sci. Dig., 22, pp. 205-206.
25. Gerald, J.S. (1986). Analysis of the relationships of environmental factors with seed oil and fatty acid concentrations of wild annual sunflower. Field Crops Research, 15 (1), pp. 57-72. https://doi.org/10.1016/0378-4290(86)90101-2
26. Schulte, L.R., Ballard, T., Samarakoon, T., Yao, L., Vadlani, P., Staggenborg, S. & Rezac, M. (2013). Increased growing temperature reduces content of polyunsaturated fatty acids in four oilseeds crops. Industrial Crops and Products, 51, pp. 212-219. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.08.075
27. Flagella, Z., Rotunno, T., Tarantino, E., Caterina, R.D. & Caro, A.D. (2002). Changes in seed yield and oil fatty acid composition of high oleic sunflower (Helianthus annuus L.) hybrids in relation to the sowing date and the water regime. European Journal of Agronomy, 17, pp. 221-230. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(02)00012-6
28. Piao, X., Choi, S.Y., Jang, Y.S., So, Y.S., Chung, J.W., Lee, S., Jong, J. & Kim, H.S. (2014). Effect of genotype, growing year and planting date on agronomic traits and chemical composition in sunflower (Helianthus annuus L.) germplasm. Plant Breeding and Biotechnology, 2, pp. 35-47. https://doi.org/10.9787/PBB.2014.2.1.035
29. Pritchard, F.M., Eagles, H.A., Norton, R.M., Salisbury, P.A. & Nicolas, M. (2000). Environmental effects on seed composition of Victorian canola. Australian Journal of Experimental Agriculture, 40(5), pp. 679-685. https://doi.org/10.1071/EA99146