Создание линии табака со сниженными анти-фидантными свойствами по отношению к колорадскому жуку Научная публикация
Журнал |
Биотехнология и селекция растений
ISSN: 2658-6266 , E-ISSN: 2658-6258 |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Вых. Данные | Год: 2020, Том: 3, Номер: 1, Страницы: 24-30 Страниц : 7 DOI: 10.30901/2658-6266-2020-l-o5 | ||||||||||
Ключевые слова | никотин, Nicotiana tabacum, Leptinotarsa decemlineata, токсичность, семейство генов BBL, Cas൳, нРНК | ||||||||||
Авторы |
|
||||||||||
Организации |
|
Реферат:
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.
Библиографическая ссылка:
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
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
Даты:
Поступила в редакцию: | 5 июн. 2020 г. |
Принята к публикации: | 11 июн. 2020 г. |
Идентификаторы:
РИНЦ | 43795643 |