Функциональный анализ клТ-ДНК в природно-трансформированных растениях, последние результаты и общие соображения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Резюме: Мы описали структуру четырех различных клТ-ДНК N. tomentosiformis, являющегося предковой формой N. tabacum, и обнаружили несколько интактных ORF. Среди них TB-mas2’ и TA-rolC были тестированы на функциональность. TB-mas2’ кодирует фермент синтеза дезоксифруктозилглутамина (DFG). Некоторые сорта N. tabacum характеризуются очень высоким уровнем экспрессии TB-mas2’ и образуют DFG в корнях. TA-rolC биологически активен и будучи экспрессирован под контролем сильного конститутивного промотора вызывает изменения ростовых характеристик N. tabacum. Основываясь на данных о структуре и функции клТ-ДНК предожена теоретическая модель происхождения и эволюции природно-трансгенных растений, которая может быть использована при планировании последующих исследований.

Об авторах

Леон Оттен

Институт молекулярной биологии растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: leon.otten@ibmp-cnrs.unistra.fr
Россия

Список литературы

  1. Otten L, De Ruffray R. Agrobacterium vitis nopaline Ti plasmid pTiAB4: relationship to other Ti plasmids and T-DNA structure. Mol Gen Genet. 1994;245:493-505. doi: 10.1007/BF00302262.
  2. Vladimirov IA, Matveeva TV, Lutova LA. Opine biosynthesis and catabolism genes of Agrobacterium tumefaciens and Agrobacterium rhizogenes. Russ J Genet. 2015;51:121-129. doi: 10.1134/S1022795415020167.
  3. Spena A, Schmülling T, Koncz C, Schell JS. Independent and synergistic activity of rol A, B and C loci in stimulating abnormal growth in plants. EMBO J. 1987;6:3891-3899.
  4. Nilsson O, Olsson O. Getting to the root: the role of the Agrobacterium rhizogenes rol genes in the formation of hairy roots. Physiol Plant. 1997;100, 463-473. doi: 10.1111/j.1399-3054.1997.tb03050.x.
  5. Schell J, Van Montagu M, De Beuckeleer M, et al. Interactions and DNA Transfer between Agrobacterium tumefaciens, the Ti-Plasmid and the Plant Host. P Roy Soc Lond B Bio. 1979;204:251-266. doi: 10.1098/rspb.1979.0026.
  6. White F, Garfinkel D, Huffman GA, et al. Sequences homologous to Agrobacterium rhizogenes T-DNA in the genomes of uninfected plants. Nature. 1983;301:348-350. doi: 10.1038/301348a0.
  7. Furner IJ, Huffman GA, Amasino RM, et al. An Agrobacterium transformation in the evolution of the genus Nicotiana Nature. doi: 10.1038/319422a0.
  8. Suzuki K, Yamashita I, Tanaka N. Tobacco plants were transformed by Agrobacterium rhizogenes infection during their evolution. Plant J. 2002;32:775-787. doi: 10.1046/j.1365-313X.2002.01468.x.
  9. Matveeva TV, Bogomaz DI, Pavlova OA, et al. Horizontal gene transfer from genus Agrobacterium to the plant Linaria in nature. MPMI. doi: 10.1094/MPMI-07-12-0169-R.
  10. Matveeva TV, Lutova LA. Horizontal gene transfer from Agrobacterium to plants. Front Plant Sci. 2014;11(5):326. doi: 10.3389/fpls.2014.00326.
  11. Chen K, Dorlhac de Borne F, Szegedi E, Otten L. Deep sequencing of the ancestral tobacco species Nicotiana tomentosiformis reveals multiple T-DNA inserts and a complex evolutionary history of natural transformation in the genus. Nicotiana Plant J. 2014;80:669-682. doi: 10.1111/tpj.12661.
  12. Kyndt T, Quispe D, Zhai H, et al. The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs with expressed genes: an example of a naturally transgenic food crop. Proc Nat Acad Sci USA. 2015;112:5844-5849. doi: 10.1073/pnas.1419685112.
  13. Meyer A, Tempé J, Costantino P. Hairy root: a molecular overview. Functional analysis of Agrobacterium rhizogenes T-DNA genes. In Plant-Microbe Interactions, Vol. 5 (G. Stace, Keen N.T., eds). St. Paul, Minnesota: APS Press; 2000:93-139.
  14. Chen K, Dorlhac de Borne F, Julio E, et al. Root-specific expression of opine genes and opine accumulation in some cultivars of the naturally occurring GMO Nicotiana tabacum. Plant J. 2016; in press.
  15. Levesque H, Delepelaire P, Rouzé P, et al. Common evolutionary origin of the central portion of the Ri TL-DNA of Agrobacterium rhizogenes and the Ti T-DNAs of Agrobacterium tumefaciens. Plant Mol Biol. 1988;11:731-744. doi: 10.1007/BF00019514.
  16. Aoki S, Syono K. Function of Ngrol genes in the evolution of Nicotiana glauca conservation of the function of NgORF13 and NgORF14 after ancient infection by an Agrobacterium rhizogenes-like ancestor. Plant Cell Physiol. 1999;40:222-230. doi: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a029531.
  17. Fründt C, Meyer AD, Ichikawa T, Meins F. A tobacco homologue of the Ri-plasmid orf13 gene causes cell proliferation in carrot root disks. Mol Gen Genet. 1998;259:559-68. doi: 10.1007/s004380050849.
  18. Mohajjel-Shoja H, Clément B, Perot J, et al. Biological activity of the Agrobacterium rhizogenes-derived rolC gene of Nicotiana tabacum and its functional relationship to other plast genes. MPMI. 2011;24:44-53. doi: 10.1094/MPMI-06-10-0139.
  19. Darwin C. On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life, London, John Murray. 1859.
  20. Baek CH, Farrand SK, Park DK, et al. Genes for utilization of deoxyfructosyl glutamine (DFG), an amadori compound, are widely dispersed in the family Rhizobiaceae. FEMS Microbiol Ecol. 2005;53:221-233. doi: 10.1016/j.femsec.2004.12.008.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Fig. 1. Different hypothetical stages in the origin and further evolution of natural GMOs. On the left: possible ways to study the hypothetical events. The plant forms are symbolical and intend to show changes in morphology and physiology at the different steps. HR: hairy root

Скачать (50KB)
Метаданные

© Оттен Л., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах