Биохимическая характеристика трансформированных корней Pisum sativum L. subsp. sativum var. Sativum с модифицированным морфотипом листа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. В литературных источниках данные об успешном получении высокобелковых корневых культур гороха с мутантными аллелями tl и af tl и их биохимическая характеристика не представлены.

Цель — биохимическая характеристика полученных трансформированных культур мутантных линий гороха с модифицированным морфотипом листа. Задачи исследований: уточнение состава генов rol трансформированных культур гороха дикими штаммами Agrobacterium rhizogenes и аминокислотный анализ общего белка полученных культур.

Материалы и методы. Тотальная ДНК была выделена из культуры корней мутантов гороха. Исследования выполнены на оборудовании термоциклер «Терцик» фирмы «ДНК-Технология» (Россия). Выявление ампликонов проводили методом электрофореза в 2 % агарозном геле. Гель визуализировали и фотографировали в ультрафиолетовом излучении (λ = 312 нм). Количественный и качественный аминокислотный состав корневых культур определяли методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе ААА-339 (Microtechna, Чехия).

Результаты. Методом ПЦР выявлено отсутствие агробактериальной контаминации в трансформированных культурах и их стабильный рост на жидких и агаризованных безгормональных средах в течение 5 лет. ПЦР-анализ показал наличие двух генов rol C и D в культуре с генотипом tltl и четырех генов rol A, B, C и D в культуре с генотипом afaftltl. Обнаружено дифференцированное содержание ряда аминокислот в биомассе трансформированных культур в зависимости от генотипа культуры и вставок генов rol. Выявлены семь незаменимых аминокислот в обеих культурах. Лимитирующей незаменимой аминокислотой для обеих культур оказался триптофан.

Вывод. По содержанию суммы незаменимых, кетогенных и серосодержащих аминокислот корневая культура с генами rol A, B, C, D оказалась наиболее богатой и сбалансированной.

Об авторах

Ольга Олеговна Тимина

Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко

Email: otimina@mail.ru
SPIN-код: 7758-9906

доктор биол. наук, профессор, естественно-географический факультет, кафедра ботаники и экологии

Молдавия, 3300, Тирасполь, ул. 25 Октября, д. 128

Олег Юрьевич Тимин

Научно-исследовательский институт экологии и природных ресурсов

Автор, ответственный за переписку.
Email: otimin@mail.ru
SPIN-код: 6471-1117

заведующий лаборатории "Защиты и восстановления фитоценозов", к. с.-х. н., доцент

Молдавия, 3200, Бендеры, ул. Каховский тупик, 2

Анна Юрьевна Степанова

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: step_ann@mail.ru
SPIN-код: 6895-2705

заведующая группой трансформированных корней, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник 

Россия, 127276, Москва, Ботаническая ул., 35

Список литературы

  1. Бобков С.В., Уварова О.В. Перспектива использования гороха для производства изолятов запасных белков // Земледелие. 2012. № 8. С. 47–48. EDN: PHIQBH
  2. Зеленов А.Н., Шелепина Н.В., Мамаева Н.В. Особенности аминокислотного состава белка листовых мутантов гороха // Зернобобовые и крупяные культуры. 2013. № 1. С. 21–25. EDN: QCSQJD
  3. Зеленов А.Н., Кондыков И.В. Уваров В.Н. Вавиловские принципы в селекции гороха XXI века // Зернобобовые и крупяные культуры. 2012. № 4. С. 19–27. EDN: QCPAYH
  4. Красильников В.Н., Гаврилюк И.П. Перспективы производства белковых нутрицевтиков. В кн.: Растительный белок: новые перспективы / под ред. Е.Е. Браудо. Москва: Пищепромиздат, 2000. С. 24–39.
  5. Bogracheva T., Topliff I., Meares C. Starch thermoplastic films from a range of pea (Pisum sativum) mutants [ABSTRACT]. В кн.: 5th European conferences on grain legumes. France, Dijon, 2004. P. 47–48.
  6. Костерин О.Э. Перспективы использования диких сородичей в селекции гороха (Pisum sativum L.) // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015. Т. 19, № 2. С. 154–164. EDN: UCRFJV
  7. Шелепина Н.В. Компонентный состав белка нетрадиционных форм гороха. В кн.: Материалы VIII Международного симпозиума: «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» в 3-х т. Т. 3. Москва, 22–26 июня 2009 г. Москва, 2009. С. 304–307.
  8. Селихова Т.Н., Бобков С.В. Повышение качества белка гороха с использованием полиморфизма конвицилина // Земледелие. 2015. № 2. С. 47–48. EDN: TNVPIN
  9. Щербаков В.Г., Москвич И.А. Влияние протеиназ и их ингибиторов на пищевую ценность белков // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 2006. № 4. С. 35–36. EDN: KVKABH
  10. Vilmorin P. Recherches sur heredite mendeliene // Comp Rend Acad Sci. 1910. Bd. 151. S. 548–551.
  11. Титенок Т.С., Зеленов А.Н. Листовые мутанты в селекции гороха // Аграрная Россия. 2002. № 1. С. 34–36. EDN: TUPZKF
  12. Timina O., Timin O., Alecsandrova T. Hairy roots of pea mutants with a modified morph leaf type // BIO Web Conf. 2020. Vol. 24. ID 86. doi: 10.1051/bioconf/20202400086
  13. Lloyd G., McCown B. Commercially-feasible micropropagation of mountain laurel Kalmia latifolia, by use of shoot-tip culture // Comb Proc Intern Plant Propagator Soc. 1981. Vol. 30. P. 421–427.
  14. Stepanova A.Y., Solov´eva A.I., Malunova M.V., et al. Hairy roots Scutelaria spp., (Lamiaceae) as promising producers of antiviral flavones // Molecules. 2021. Vol. 26, N. 13. ID 3927. doi: 10.3390/molecules26133927
  15. Гараева С.Н., Редкозубова Г.В., Постолати Г.В. Аминокислоты в живом организме. Кишинев: АСМ, 2009.
  16. Intrieri M.C., Buiatti M. The horizontal transfer of Agrobacterium rhizogenes genes and the evolution of the genus Nicotiana // Mol Phylogenetics Evol. 2001. Vol. 20, N. 1. P. 100–110. doi: 10.1006/mpev.2001.0927
  17. Švábová L., Griga M. The effect of co cultivation treatments on transformation efficiency in pea (Pisum sativum L.) // Plant Cell Tiss Organ Cult. 2008. Vol. 95. P. 293–304. doi: 10.1007/s11240-008-9443-4
  18. Grant J.E., Cooper P.A. Genetic transformation in pea. В кн.: Jaiwal K., Singh R.P., editors. Applied genetics of leguminosae biotechnology. Kluwer Academic Publishers, 2003. P. 23–34. doi: 10.1007/978-94-017-0139-6_2
  19. Pniewski T., Kapusta J. Efficiency of transformation of Polish cultivars of pea (Pisum sativum L.) with various regeneration capacity by using hypervirulent Agrobacterium tumefaciens strains // J Appl Genet. 2005. Vol. 46, N. 2. P. 139–147.
  20. Krejčí P., Matušková P., Hanáček P., et al. The transformation of pea (Pisum sativum L.): applicable methods of Agrobacterium tumefaciens-mediated gene transfer // Acta Physiol Plant. 2007. Vol. 29. P. 157–163. doi: 10.1007/s11738-006-0020-3
  21. Clemow S.R., Clairmont L., Madsen L.H., Guinel F.C. Reproducible hairy root transformation and spot-inoculation methods to study root symbioses of pea // Plant Methods. 2011. Vol. 7. ID 46. doi: 10.1186/1746-4811-7-46
  22. Leppyanen I.V., Kirienko A.N., Dolgikh E.A. Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of Pisum sativum L. roots as a tool for studying the mycorrhizal and root nodule symbioses // Peer J. 2019. Vol. 7. ID e6552. doi: 10.7717/peerj.6552
  23. Новикова Н.Е. Физиологическое обоснование роли морфотипа растений в формировании урожайности сортов гороха: автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Орёл, 2002. 46 с.
  24. Trovato M., Maras B., Linhares F., Costantino P. The plant oncogene rol D encodes a fuctional ornithine cyclodeaminase // PNAS USA. 2001. Vol. 98, N. 23. P. 13449–13453. doi: 10.1073/pnas.231320398
  25. Trovato M., Forlani G., Signorelli S., Funck D. Proline metabolism and its functions in development and stress tolerance. В кн.: Hossain M., Kumar V., Burritt D., et al. editors. Osmoprotectant-mediated abiotic stress tolerance in plants. New York: Springer, 2019. P. 41–72. doi: 10.1007/978-3-030-27423-8_2
  26. Matveeva T.V., Sokornova S.V. Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of plants for improvement of yields of secondary metabolites. В кн.: Pavlov A., Bley T., editors. Bioprocessing of plant in vitro systems. Reference series in phytochemistry. Cham (Switzerland): Springer, 2016. P. 161–202. doi: 10.1007/978-3-319-32004-5_18
  27. Хафизова Г.В., Матвеева Т.В. Ген rolC агробактерий: на пути к пониманию функции // Биотехнология и селекция растений. 2021. Т. 4, № 1. С. 36–46. EDN: SAQSGF doi: 10.30901/2658-6266-2021-1-o4
  28. Зеленов А.А. Морфофизиологические особенности и селекционная ценность рассеченнолисточковой формы гороха: автореф. … дис. канд. с.-х. наук. Орел: Орловский государственный аграрный университет, 2017. С. 1–25.
  29. Путина О.В. Селекционная ценность овощного гороха разных морфотипов в условиях Краснодарского края: автореф. … дис. канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 2018. С. 1–24.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Мутанты с различным морфотипом листа: a — нормальный дикий тип, контролируется двумя доминантными генами (Af — развитие листовых пластинок и Tl — наличие усиков на конце листа); b — многократно-непарноперистый тип с мутантными аллелями af и tl; c — акациевидный тип с аллелем tl

Скачать (72KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ПЦР-амплификация гена вирулентности virD A. rhizogenes. М — маркер; «–» — отрицательный контроль, «+» — положительный контроль (A. rhizogenes, штамм A-4), 1 — корневая культура c генотипом tltl, 2 — корневая культура с генотипом afaftltl

Скачать (208KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ПЦР-амплификация генов A. rhizogenes корневой культуры с генотипом afaftltl. 1–4 — корни, M — молекулярный маркер (линейка100 bp); C– — отрицательный контроль; C+ A. rhizogenes штамм A-4/B — положительный контроль

Скачать (276KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ПЦР-амплификация генов A. rhizogenes корневой культуры с генотипом tltl. Ac — корни, ПЦР-продукты генов rolC (a) и D (b); 1–6, 9 — растения мутанта; M — молекулярный маркер (линейка100 bp); K–, C– — отрицательный контроль; K+, C+ A. rhizogenes штамм A-4/B — положительный контроль. (Приведены данные и по другой полученной корневой культуре, Spilanthes acmella, — дорожка Sp, которая анализировалась в это же время.)

Скачать (404KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».