روش سریع با کارایی بالا برای تراریخته نمودن گیاه یونجه به منظور تظاهر ژن BANYULS (BAN)

نوع مقاله: مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع

2 دانشگاه تهران

3 مؤسسه تحقیقات ژنتیک وبیوتکنولوژی گیاهان علوفه ای- ایتالیا

چکیده

پروآنتوسیانیدین‌ها (CTs:Condensed Tannins)، الیگومرهای فلاونوئیدی می‌باشند که تعدادی از آنها اثرات مفیدی روی سلامت حیوان و انسان دارند. توانایی پروآنتوسیانیدین‌ها در تشکیل کمپلکس با پروتئین‌ها سبب شده که تأثیر زیادی بر ارگانیسم‌های تجزیه‌کننده پروتئین و در نهایت کاهش خطر نفخ در حیوانات داشته باشند. آنتوسیانین‌ها نیزفلاونوئیدهایی هستند که در ایجاد رنگ قرمز، بنفش یا آبی در بذرها و گلها شرکت دارند. ژن BAN حاصل از گیاه Arabidopsis thaliana رمزگردان آنتوسیانیدین‌ردوکتاز (ANR) می‌باشد. این آنزیم آنتوسیانیدین‌ها را به 2,3-cis-flavan-3-ols( (+)-catechin ) که به‌عنوان واحد شروع کننده در تشکیل CT شناخته می‌شوند تبدیل می‌کند. انتقال این ژن به گیاه یونجه، به منظور القاء تولید CT در شاخ و برگ آن جهت استفادة بهینه از پروتئین‌های گیاه و کاهش خطر نفخ درحیوانات انجام شد. عمل تراریزش ریز نمونه‌های برگی حاصل از دو لاین یونجه چند ساله با نامهای Rgsy27 و ‍‍‍P1 که در حالت عادی دارای مقادیر ناچیزCT در شاخ و برگ می‌باشند توسط دو نژاد مختلف باکتری (LBA 4404 , EHA 105) Agrobacterium tumefaciens، حامل پلاسمید pBI121. BAN (ناقل دوتایی شامل ژن BAN) صورت گرفت. از ریز نمونه‌های برگی حاصل از لاین Rgsy27 بیش از 90 درصد تولید کالوسهای پیش جنین‌زا و از ریز نمونه‌های برگی حاصل از لاین P1 حدود 30 درصد تولیدکالوسهای پیش جنین‌زا تولید شد. در هردو لاین بیش از 65 درصد جنین‌های باززایی شده در مدت 2 ماه به گیاه کامل تبدیل شدند. کارایی تراریزش لاین‌هایRgsy 27 و P1 بستگی به نوع نژادهای Agrobacterium tumefaciens مورد استفاده داشت، به‌نحوی‌که لاین‌های تراریخته توسط ژن BAN با نژاد آگروباکتریوم LBA 4404 بهترین واکنش را نسبت به تولید گیاهان تراریخته نسبت به نژاد EHA 105 نشان دادند. تظاهر اکتوپیک ژن BAN در شاخ و برگ گیاه یونجه تراریخته باعث القاء تجمع CT شد که به راحتی از طریق بررسی شیمی بافتی قابل تشخیص بود. عدم فعالیت ژن BAN باعث افزایش مقدار رنگدانه قرمز شد. بنابراین این ژن به‌عنوان تنظیم‌کننده منفی در تولید رنگدانه‌ها می‌باشد. درصد CT در ماده خشک گیاهان تراریخته لاین‌های Rgsy27 و P1 به‌ترتیب 474/0 و 600/0 در مقایسه با 259/0 و 408/0 در گیاهان کنترل بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


حسام زاده حجازی ،س.م. و همکاران 1384.روش تراریزش سریع با کارایی بالا در یونجه های دیپلوئید و تتراپلوئید برای تظاهر ژن Sn و بتا-گلوکورونیداز(gus). مجله علوم کشاورزی ایران، جلد36، شماره4.
Blondon, F., Marie , D.,  Brown, S., Kondorosi, A., 1994. Genome Size and base Composition in Medicago sativa and M.truncatula species. Genome, 37: 264-270.
Bloor, S.J, Bradley, J.M, Lewis, D.H, Davies, K.M, 1998. Identification of flavonol and anthocyanin metabolites in leaves of Petunia "Mitchell" and its Lc transgenic. Phytochemistry 49: 1427–1430.
Bovy, A. R. de Vos, Kemper, M, Schijien, E., Almenar Pertejo, M., Muir, S., Collins, G., Robinson, S., Verhoeyen, M., Hughes, S., Santos-Buelga, C., van Tunen, A.,2002.High-Flavonol Tomatoes Resulting from the Heterologous Expression of the Maize Transcription Factor Genes LC and C1. The Plant Cell, 14: 2509-2526.
Chang, S., Puryear, J., Cairney, J., 1993.A simple and efficient method for isolating RNA from pine trees. Plant Mol.Biol.Rep., 11:113-116.
Chu, C.C., Proc.Sym.Plant tissue culture 1978. Science Press, Peking: pages 45-50.
Dellaporta, S.L., Greenblatt, I.M., Kermicle, J.L., 1988.Molecular cloning of the R-nj gene by transposon tagging with Ac. In Chromosome Structure and Function: impact of new concept, J.P.Gustafson and R.Appels, eds(New York: Plenum Press), pp.263-282.
Goodrich,J.,Carpenter, R.,1992.A common gene regulates pigmentation pattern in diverse plant species. Cell 68, 955-964.
Gruber, M. y., H. Ray, 2002. Novel regulatory genes involved in condensed tannins synthesis in plants. US. Patent No# 2000022156.
Hagerman, A.E., Butler, L.G., 1994. Assay of condensed tannins or flavonoid oligomers and related flavonoids in plants. Meth Enz , 234: 429-437.
Hellens, R., Mullineaux, P., Klee, H. 2000 A guide to Agrobacterium binary Ti vectors.Trends in Plant Sci. 5 : 446-451.
Hesamzadeh Hejazi ,S.M., Abde-Mishani, S., Arcioni , S., Alizadeh, H.,  Tavakol Afshar, R. , Hosseinzadeh, A., 2004.Production of bloat safe alfalfa plants through genetic transformation.Ph.D thesis, University of Tehran, IR.
Holton, T.A., Edwina, C.C., 1995.Genetics and biochemistry of anthocyanin biosynthesis.The Plant Cell, 7: 1071-1083.
Jende-Strid, J. 1993. Genetic control of flavonoid biosynthesis in barley. Hereditas. 119: 187-204.
Johnson, L.B., Schlarbaum, S.,E., Skinner, D.Z., 1984.Variation in phenotype and chromosome number in alfalfa protoclones regenerated from nonmutagenized  calli, Crop. Sci., 24: 948-952.
Joseph, R., Tanner, G. and Larkbl, P.,1998. Proantbocyanidin synthesis in the forage legume Onobrychis viciifolia -a study of chalcone synthase. Dihydroflavonol 4-reductase and leucoantho cyanidin 4- reductase in developing leaves. Aust. J. Plant Physiol. 25: 271-278.
Kamate, K., Rodriguez- Llorente, I.D., Schotle, M., Durand, P., Ratet, P., Kondorosi, E., Kondorosi, A., Trinh, T.H.,2000. Transformation of floral organs with GFP in Medicago Truncatula .Plant Cell Rep.19: 647-653.
Koornneef, M., Dellaert, L.W.M. and van der Veen, J.H. 1982a.EMS and radiation-induced mutation frequencies at individual loci in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Mutation Res. 93:109-123.
Koornneef, M., Luiten, W., de Vlaming, P. and Schram, A.W. 1982b. A gene controlling flavonoid-3'-hydroxylation in Arabidopsis. Arab. Inf. Serv. 19:113-115.
Li, Y.G., Tanner, G.J., Delves, A.C., Larkin, P.J., 1993.Symetric somatic hybrid plants between Medicago sativa L. and Onobrychis vicifolia Scop.Theor.Appl.Genet. 87: 455-463.
Li, Y.G. Tanner, G.J., Larkin, P.J., 1996. The DMACA-HCL protocol and the threshold proantho cyanidin content for bloat safety in forage legumes. J. Sci. Food Agric. 70: 89-101.
Ludwig, S.R., Habera, L.F., 1989. Lc, a member of the maize R gene family responsible for tissue-specific anthocyanin production, encodes a protein similar to transcriptional activators and contains the myc-homology region .Proc.Natl.Acad.Sci. USA 86, 7092-7096.
Marescalchi, O., Seali, V., 1998. Flow-Cytometric analysis of intraspecific genome size variations in Bacillus atticus (insecta, Phasmatodea). Genome, 41 : 629-635.
Quattrocchio, F., Wing, J.F., Leppen, H.T.C., Mol, J.N.M.,1993.regulatory genes controlling anthocyanin pigmentation are functionally conserved among plant species and have distinct sets of target genes. Plant Cell 5, 1497-1512.
Rob,J. A., Barry, T.N. , McNabb, W.c.,2000. Review paper for polyphenols and agriculture :beneficial effects of proanthocyanidins in forage.Agri.Ecosystems and Environment, 75 : 1-12.
Rumbaugh, M.D., 1985. Breeding bloat-safe cultivars of bloat-causing legumes, in:Barnes, R.F., Ball, P.R., Bringham, R.w.,(Eds.) Forage legumes for Energy-Efficient Animal  Production.USDA, Washington.Proc.Bilaternal Workshop, Plamerston North, NZ, April 1984, pp.238-245.
Sambrook, J., Fritsch, E f., Maniatis, T., 1989. Molecular cloning : A laboratory manual-  Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, ed. 2nd.
Scalbert, A.1991.Antimicrobial properties of tannins.Phytochemistry 30: 3875-3883.
Schenk, R. U. and Hildebrant, A. C., 1972. Medium and techniques for induction and growth of monocotyledonous and dicotyledonous plant cell cultures.Can. J. Bot. 50:199-204.
Susan Marles, M.A., Ray, H., Gruber, M. Y., 2003.New perspectives on proanthocyanidin biochemistry and molecular regulation Phytochemistry 64 :367-383.
Sylvie, A., Delseny, M., Devic, M., 1997. BANYULS, a novel negative regulatorof flavonoid biosynthesis in the Arabidopsis seed coat. The Plant J.11(2): 289-299.
Szymanski, D.B., Klis, D.A., Larkin, J.C., Marks, M.D., 1998. A regulator of  Arabidopsis trichome initiation. Genetics. 149: 565-77.
Tanner, G.J., Joseph, R.G., Li, Y.G., Larkin, P.J., 1997.Towards bloat safe pastures, Feedmix, University of Cambridge. UK.
Tonelli, C., Consonni, G., Dolfini, S.F.,1991. Genetic and molecular analysis of Sn, a light–inducible, tissue specific regulatory gene in maize. Mol.Gen.Genet. 225: 401-410.
Trieu, A.,T., S.H., Burleigh, I., V., Kardailsky, M.J., Hrrison, 2000.Technical advance :transformation of Medicago sp. via infiltration of seedling of flowering plants with agrobacterium. Plant J., 22: 531-541.
Walker Peach, CR, Velten, J., 1994.Agrobactrium-mediated gene transfer to plant cell:cointegrate and binary vector systems in :Gelvin Sb, Schilperoot RA(eds) Plants Molecular Biology Manual.Kluwer, Dordrecht, pp.B1-B19.
Winkel-Shirley, B., 2001.Flavonoid biosynthesis.A colorful model for genetic ,biochemistry,cell biology, and biotechnology. Plant Physiol., 126: 485-493.