Abstract: Актуальность. Модификация растений с целью повышения их устойчивости к вредителям – перспективное направление в совре- менной биотехнологии. Создание искусственных защитных систем на основе РНК-интерференции или индукция метаболических изменений в растениях могут существенно снизить привлекатель- ность для вредителя и, как следствие, степень повреждения расте- ний. Однако, разработка стратегий подобных модификаций затруд- нена отсутствием биотехнологических методов, разработанных для каждой культуры, и адекватных моделей для проведения таких исследований. Табак Nicotiana tabacum L. как растение семей- ства пасленовых потенциально может быть моделью для исследо- вания возможных стратегий повышения устойчивости к вредите- лям для таких родственных культур как картофель, томат, сладкий перец и т.д. Препятствием к проведению подобных работ на таба- ке является высокая токсичность листьев, которая защищает табак от большинства вредителей. Недавно опубликованы исследования, доказывающие, что мутагенез генов семейства Berberine Bridge- Like (BBL) в табаке приводит к существенным изменениям в коли- чественном и качественном составе алкалоидов в листьях. В насто- ящей работе данный подход был применен с целью получения рас- тений табака, пригодных для потребления в пищу колорадским жуком (Leptinotarsa decemlineata Say), который является наиболее распространенным и опасным вредителем картофеля. Результаты. С целью модификации генома табака, были подобраны две направ- ляющие РНК (нРНК), нацеленные на шесть генов семейства BBL. Каждая из них была встроена в вектор, содержащий ген нуклеазы Cas൳ и каркас нРНК. Полученные конструкции вместе с плазмидой pBI൫൬൫, содержащей ген устойчивости к канамицину nptII и репортер- ный ген бета-глюкуронидазы Escherichia coli Migula, были использо- ваны для трансформации листовых эксплантов табака методом биоб- аллистики. Из трансформированных клеток путем селекции на кана- мицине были получены каллусы и далее трансгенные растения-реге- неранты поколения Т൪. Неожиданным результатом стало появление широкого плейотропного эффекта модификации в виде многочис- ленных серьезных аномалий развития среди полученных популяций регенерантов. Самые тяжелые аномалии проявлялись в виде быстрой гибели растений, относительно жизнеспособные растения отлича- лись угнетением роста и укоренения, увеличением числа междоуз- лий, изменением формы листьев, ускоренным цветением, аномалия- ми развития цветка и стерильностью. Только одна из семи получен- ных популяций клонов обладала достаточной жизнеспособностью для выращивания в гидропонном комплексе и существенно не отли- чалась от исходного сорта по жизнеспособности in vitro. Из этой популяции была выделена линия табака NtaBBL൯-൫൮, поддержива- емая in vitro. Данная линия была протестирована на кормовую при- годность для колорадского жука. Показано, что личинки колорадско- го жука эффективно потребляют листья табака полученной линии, и практически не потребляют листья контрольных растений (процент потребления ൳൱±൪.൯% для модифицированных и ൳±൭% для контроль- ных растений). Заключение. Методом модификации генома полу- чена линия табака, пригодная для питания личинок колорадского жука. В дальнейшем эта линия может быть использована как модель для исследования взаимодействия колорадского жука и растений. Результаты работы демонстрируют возможность менять спектр кор- мовых предпочтений вредителей и открывают перспективы разви- тия данного направления. В частности, перспективным может быть осуществление модификаций с меньшим плейотропным эффектом, и, возможно, этого можно добиться, производя нокаут других генов, участвующих в регуляции синтеза никотина.

Cite: Костина Н.Е. , Спасельникова А.В. , Егорова А.А. , Колосовская Е.В. , Домрачев Д.В. , Романова А.В. , Туманян С.Р. , Хамас С. , Кумлен Й. , Дубовский И.М. , Герасимова С.В.
Создание линии табака со сниженными анти-фидантными свойствами по отношению к колорадскому жуку
Биотехнология и селекция растений. 2020. Т.3. №1. С.24-30. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-l-o5 РИНЦ

Dates:

Submitted:	Jun 5, 2020
Accepted:	Jun 11, 2020

Identifiers:

Elibrary:

43795643

Citing:

DB	Citing
Elibrary	2

Altmetrics: