Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал
Исследована экспрессия бактериального гена cel7, кодирующего β-1,4-глюканазу, в дифференцированных, де- и редифференцированных тканях табака. Обнаружена разноуровневая экспрессия трансгена в линии ре4: установлена репрессия гена cel7 в листовой ткани, индуцирование экспрессии в каллусе и сохранение...
Saved in:
| Published in: | Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18966 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал / Т.И. Фоменко, А.А. Кузовкова, Л.Г. Бердичевец, В.Н. Решетников // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 256-263. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860216153599639552 |
|---|---|
| author | Фоменко, Т.И. Кузовкова, А.А. Бердичевец, Л.Г. Решетников, В.Н. |
| author_facet | Фоменко, Т.И. Кузовкова, А.А. Бердичевец, Л.Г. Решетников, В.Н. |
| citation_txt | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал / Т.И. Фоменко, А.А. Кузовкова, Л.Г. Бердичевец, В.Н. Решетников // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 256-263. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів |
| description | Исследована экспрессия бактериального гена cel7, кодирующего β-1,4-глюканазу, в дифференцированных, де- и редифференцированных тканях табака. Обнаружена разноуровневая экспрессия трансгена в линии ре4: установлена репрессия гена cel7 в листовой ткани, индуцирование экспрессии в каллусе и сохранение ее в адвентивных побегах, образованных из каллусных клеток. Разная экспрессия бактериальной β-1,4-глюканазы в листовых тканях табака сказалась на фитогормональном статусе этих тканей и, как следствие, отразилась на их каллусогенной активности и морфогенном потенциале.
Досліджено експресію бактеріального гена cel7, що кодує β-1,4-глюканазу, у диференційованих, де- і редиференційованих тканинах тютюну. Виявлено різнорівневу експресію трансгена в лінії ре4: встановлено репресію гена cel7 у листковій тканині, індукування експресії в калюсі й збереження її в адвентивних пагонах, утворених із калюсних клітин. Різна експресія бактеріальної β-1,4-глюканази в листкових тканинах тютюну позначилася на фітогормональному статусі цих тканин і, як наслідок, відбилася на їх калюсогенній активності й морфогенному потенціалі.
The expression of bacterial gene cel7, coding β-1,4- glucanase in differentiated, de- and redifferentiated tobacco tissues has been studied. Different-level expression of the cel7 transgene was revealed in line ре4: the repression of the cel7 gene in the leaf tissue, inducing the expression in callus and its retention in the adventitious shoots, derived from callus cells was found. Differing expression of bacterial β-1,4-glucanase in the tobacco leaf tissues affected the phytohormone status of these tissues and as a result reflected in their callusogenic activity and morphogenic potential.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:16:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2256
© ò.è. ФîìåÍêî, à.à. êóЗîâêîâà (ëåÍåö), ë.ã. Бåðäè×åâåö, â.Í. ðåШåòÍèêîâ. 2010
óäê 582.951.4:581.143.6:577.1
РАÇНÎУРÎВНЕВАЯ ЭКÑПРЕÑÑИЯ ÒРАНÑГЕНА
CEL7 В NICOTIANA TABACUM И ЕЕ ВЛИЯНИЕ
НА КАЛЛУÑÎÎБРАÇÎВАНИЕ
И ÌÎРФÎГЕННЫЙ ПÎÒЕНЦИАЛ
ò.è. ФîìåÍêî, à.à. êóЗîâêîâà (ëåÍåö),
ë.ã. Бåðäè×åâåö, â.Í. ðåШåòÍèêîâ
ãÍó «öентральный ботанический сад ÍàÍ Беларуси»
Беларусь, 220012, г. ìинск, ул. ñурганова, 2â
e-mail: fomenko_ti@mail.ru
Исследована экспрессия бактериального гена cel7, кодирующего β-1,4-глюканазу, в
дифференцированных, де- и редифференцированных тканях табака. Обнаружена раз-
ноуровневая экспрессия трансгена в линии ре4: установлена репрессия гена cel7 в
листовой ткани, индуцирование экспрессии в каллусе и сохранение ее в адвентивных
побегах, образованных из каллусных клеток. Разная экспрессия бактериальной β-1,4-
глюканазы в листовых тканях табака сказалась на фитогормональном статусе этих тка-
ней и, как следствие, отразилась на их каллусогенной активности и морфогенном по-
тенциале.
Ключевые слова: трансгенные растения табака, бактериальный ген cel7, β-1,4-
глюканаза, дифференцированные/ дедифференцированные ткани.
Ввåдåíèå. Благодаря использованию растений-ìутантов и трансгенных
растений в последние 20 лет значительно продвинулось пониìание ìеха-
низìов различных физиологических процессов растений, наприìер, фото-
синтеза и индуцированной резистентности к патогенаì [1, 2]. âìесте с теì,
трансгенные растения ìогут использоваться в качестве ìодельного объекта
для исследования влияния чужеродного гена как на генотип и фенотип, так и на
изìенение экспрессии отдельных генов. Подобные работы единичны и поэто-
ìу весьìа актуальны. ðанее наìи исследовано влияние бактериального гена
nahC из плазìиды биодеградации нафталина Pseudomonas putida,
кодирующего ферìент 1,2-дигидроксинафталиндиоксигеназу, на экспрессию
растительных генов табака. Показано, что экспрессия чужеродного гена
привела к ìодификацияì в белок-синтезирующей и протеолитической
систеìах, а также отразилась на структурноì состоянии фотосинтетического
аппарата 3-х линий трансгенных NahC растений [3]. Íастоящая работа
посвящена оценке экспрессии бактериального гена cel7, кодирующего β-1,4-
глюканазу, в дифференцированных, де- и редифференцированных тканях та-
бака. ëистовая ткань, полученный из нее каллус и индуцированные из него ад-
вентивные побеги представляют собой ткани разной степени дифференциро-
ванности, и их клетки являются носителяìи разных эпигенетических изìенений
геноìа, что ìожет ìодифицировать экспрессию трансгена. â свою очередь,
трансген способен изìенить каллусогенную активность и ìорфогенный потен-
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 257
Рàзíоуðовíевàя экñпðеññèя òðàíñãеíà cel7 в Nicotiana tabacum è ее вëèяíèе ...
циал растений, наприìер, через изìене-
ния в фитогорìональноì статусе расте-
ний.
Ìàòåðèàëы è ìåòоды
îбъектаìи исследований являлись 3
линии трансгенных растений Nicotiana
tabacum, экспрессирующие бактериаль-
ный ìодифицированный ген cel7 из ана-
эpобной гpаìположительной теpìофиль-
ной бактеpии Сlostridium thermocellum.
ãен кодиpует феpìент β-1,4-
эндоглюканазу. â растениях ре2 ген cel7
контролируется индуцибельныì проìото-
роì Tr2’ гена нопалинсинтетазы (ген nos)
и сильныì конститутивныì проìотороì
35S вируса ìозаики цветной капусты
(CaMV 35S-проìотороì), а также после-
довательностью, кодирующей сигнальный
пептид экстенсина ìоркови. äанный ли-
дерный пептид способен направлять
транспорт синтезированного белка в гра-
нулы эндоплазìатического ретикулуìа,
где он подвергается ìатурации и секрети-
руется в ìатрикс клеточной стенки. â ли-
нии ре3 ген cel7 обладает индуцибельныì
проìотороì Tr2’ гена nos и последова-
тельностью, кодирующей сигнальный пеп-
тид экстенсина ìоркови. ðастения ре4 не-
сут ген cel7 под индуцибельныì проìото-
роì Tr2’ гена nos. äанные растения были
получены к.б.н. âасилевко â.ò. под руко-
водствоì проф. Пирузян Э.ñ. на базе èнс-
титута ìолекулярной генетики ðàÍ (г. ìос-
ква) [4]. ðастения in vitro выращивали на ½
среде ìурасиге – ñкуга (ìñ) при теìпе-
ратуре 22°ñ, освещенности 4 тыс.лк. ñве-
товой день – 16 ч. äля анализов использо-
вали листья 40-дневных растений. êаллу-
сообразование из листовых эксплантов
инициировали на средах ìñà (1ìг/л èóê и
0,1 ìг/л БàП), ìñâ (3ìг/л èóê и 0,1 ìг/л
БàП) и RMKU (1ìг/л αÍóê, 1ìг/л кинети-
на), основу которых составляла среда ìñ.
êаллусогенную активность листовых экс-
плантов оценивали по индексу роста по
сырой ìассе. àктивно растущие каллусы
переносили на среду для индуцирования
органогенеза – среда ìñ с 0,1 ìг/л èóê и
вариацияìи БàП (2 ìг/л – среда ìñI,
1 ìг/л БàП – среда ìñII). êультивирование
проводили в течение 4-х недель в терìо-
стате при 24,5 °ñ. ×астоту регенерации
оценивали каждую неделю. Экспрессию в
растительных тканях бактериального гена
cel7 тестировали по уровню активности
его белкового продукта ìетодоì выявле-
ния в полиакрилаìидноì геле изофорì
глюканаз по Schwarz et al. [5] с нашиìи
ìодификацияìи.
Рåзуëüòàòы è обñуждåíèå
àнализ ìорфоìетрических параìет-
ров растений-рекоìбинантов показал, что
трансгенные растения отличались заìед-
ленныì в сравнении с контролеì ростоì.
îчевидно, что такие ìорфофизиологичес-
кие изìенения были опосредованы актив-
ной экспрессией трансгена в геноìе таба-
ка. äействительно (рисунок, а), в листьях
табака ре2 и ре3 обнаружены глюканазы,
терìостабильные при +80 °ñ и проявляю-
щие ìаксиìальную активность при +60 °ñ,
что характерно исключительно для терìо-
стабильного бактериального ìодифици-
рованного ферìента. При этоì активность
глюканазы на ìг внесенного в гель белка в
линии ре3 была существенно выше, чеì у
рекоìбинантов ре2. äанный результат
оказался неожиданныì, поскольку пред-
полагалось, что экспрессия трансгена под
контролеì 2-х проìоторов (индуцибель-
ного Tr2’ и конститутивного CaMV 35S)
должна быть выше, чеì под контролеì од-
ного индуцибельного Tr2’ проìотора.
â природе этот проìотор, как известно,
контролирует экспрессию гена nos, кото-
рый является частью ò-äÍê плазìиды
почвенной бактерии Agrobacterium
tumefaciens, индуцирующей у большинс-
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2258
Т.И. Фомеíко, А.А. Кузовковà (Леíец) , Л.Г. Беðдèчевец, В.Н. Решеòíèков
тва двудольных и некоторых однодольных
растений образование галлов в ìестах по-
ранения [6]. Поскольку ген nos показал
конститутивную активность в различных
тканях растений [7], в 1980-х годах проìо-
тор этого гена стали широко использовать
при конструировании трансгенных расте-
ний [8]. îднако позже было обнаружено,
что активность nos-проìотора в трансген-
ных растениях слабая (в 30 раз ниже, чеì
активность интактного конститутивного
CaMV 35S-проìотора) [9,10] и значитель-
но варьирует в разных органах и на разных
стадиях развития растений [10]. При этоì,
как было установлено, активность nos-
проìотора сильно индуцируется поране-
ниеì и связанной с ниì жасìоновой кис-
лотой, а также салициловой кислотой [11],
H2O2 [12] и усиливается ауксиноì в веге-
тативных и репродуктивных органах рас-
тений [13]. èнтересно, что такие фитогор-
ìоны, как БàП, кинетин, абсцизовая и гиб-
берелловая кислоты не оказывали
значительного эффекта [13]. Эти факты
позволили утверждать, что интактный nos-
проìотор является индуцибельныì и сиг-
налаìи индукции выступают поранение и
ауксин [13]. â экспериìентах Wеi еt al. [14]
NOS-проìотор во всех исследуеìых орга-
нах (побегах, листьях, стеблях и корнях)
трансгенных растений тополя проявил
себя значительно более сильныì проìо-
тороì, чеì CaMV 35S-проìотор в своеì
ìиниìальноì рабочеì разìере (от –72 до
+5, состоящий только из TATA-бокса и
пары CAAT-боксов и функционирующий
как слабый конститутивный проìотор),
слитый с такиì трансляционныì энхансе-
роì, как оìега-элеìент вируса табачной
ìозаики, а также – чеì цветочный проìо-
тор PTLF (за исключениеì экспрессии
трансгена под контролеì PTLF в побегах).
èнтересно, что активность CaMV 35S-
проìотора не ìодифицируется ауксина-
ìи, БàП, кинетиноì, абсцизовой и гиббе-
релловой кислотой [13].
ìожно предположить, что в исследуе-
ìых наìи растениях табака линии ре3, ве-
роятно, произошло наиболее сильное ин-
дуцирование активности проìотора Tr2’
олигосахаринаìи – продуктаìи гидролиза
полиглюканов, который осуществляет бак-
териальная β-1,4-глюканаза. èзвестно
[15], что данные олигосахарины в концен-
трациях 10–6 ì способны иìитировать
действие ауксинов, в частности увеличи-
вать активность целлюлаз, стиìулировать
растяжение клеточной стенки и удлинение
растения, индуцировать ризогенез.
êонтрольные растения, а также линия
ре4 не проявляли глюканазную активность
при данных условиях тестирования даже
а б
Рèñуíок. Зиìограììы бактериальной b-1,4-глюканазы из листовых дифференцированных (а),
дедифференцированных и редифференцированных (б) тканей трансгенных и контрольных растений табака при
20-кратной концентрации белка в пробах (инкубация при + 60 °ñ): ре2, ре3, ре4 – линии трансгенных растений; ê –
контроль, к – каллус, а – адвентивные побеги, ì – белки-ìетчики ìолекулярных ìасс в кäа
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 259
Рàзíоуðовíевàя экñпðеññèя òðàíñãеíà cel7 в Nicotiana tabacum è ее вëèяíèе ...
при 20-кратноì увеличении концентрации
белка в пробе. Понятно, что контрольные
растения табака не должны обладать бак-
териальной терìостабильной глюкана-
зной активностью, а растительные глюка-
назы при данной теìпературе полностью
ингибируются. Íеясно, почеìу не детек-
тировалась активность β-1,4-глюканазы в
растениях линии ре4. âероятно, в данных
растениях по какиì-то причинаì не про-
изошло индуцирования активности про-
ìотора Tr2’, наблюдаеìого в линии ре3.
äругой возìожной причиной отсутствия в
растениях линии ре4 активности β-1,4-
глюканазы ìожет быть заìолкание транс-
гена. äанный феноìен отìечен с конца
80-х – начала 90-х годов, при создании
первых трансгенных растений. Позже
было установлено, что феноìен заìолка-
ния генов, хотя и ìожет наследоваться при
половоì разìножении и последующеì
развитии сеìени, является обратиìыì и
ìожет находиться под контролеì факто-
ров развития [16].
êакие иìенно ìеханизìы вовлечены в
эпигенетический контроль экспрессии
трансгена cel7 в табаке, ìожно только
предполагать. âозìожно, репрессия гена
cel7 в растениях табака обусловлена при-
сутствиеì ìножественных копий трансге-
на и гоìологичных еìу последовательнос-
тей в растительных генах, которые ìогут
взаиìодействовать ìежду собой, образуя
гибридную äÍê, и такиì образоì кореп-
рессировать друг друга. ê сожалению, наì
не известно, сколько копий трансгена cel7
находится в геноìе растений линии ре4.
òрансген также ìожет корепрессировать-
ся вследствие наличия гоìологичных пос-
ледовательностей в его проìоторе Tr2’ и в
проìоторах эндогенных генов. äругой
способ репрессии генов определяется
хроìатиновыì состояниеì генных локу-
сов, в которые встраивается трансген, и их
позицией в хроìосоìе и/или ядре (воз-
ìожность прикрепления к определенныì
зонаì ядерного ìатрикса), т.е. связан с
непосредственныì влияниеì на трансген
его окружения. â этоì значительная роль
принадлежит процессаì ìодификации
гистонов (ìетилированию / деìетилиро-
ванию, ацетилированию / деацетилирова-
нию, фосфорилированию / дефосфорили-
рованию) [17].
âозìожные изìенения в эндогенноì
балансе горìонов у трансгенных расте-
ний, экспрессирующих бактериальный ген
β-1,4-глюканазы, наìи были проанализи-
рованы с поìощью физиологического тес-
та. ëистовые экспланты контрольных и 3-х
линий рекоìбинантов культивировали на
среде ìñ, не содержащей горìонов. Пос-
ле 4 недель культивирования на листовых
эксплантах всех типов растений наблюда-
лось образование корней. При этоì часто-
та ризогенеза в контроле (66,7%) была
в 2 раза выше, чеì у линии ре2 (33,3%), и
сравниìа с таковой у линии ре4. â то же
вреìя линия ре3 характеризовалась более
интенсивной инициацией ризогенеза (на
73,3%), чеì контроль. Полученные данные
являются неоднозначныìи. ìожно пред-
положить, что у линии ре3, отличающейся
саìой высокой глюканазной активностью,
эндогенный баланс горìонов наиболее
сильно сдвинут в сторону ауксинов за счет
накопления олигосахаринов с ауксинопо-
добныì эффектоì, которые и простиìу-
лировали корнеобразование. ëиния ре2,
по-видиìоìу, обладает особыì фитогор-
ìональныì статусоì, определяющиì су-
щественное снижение ризогенеза по
сравнению с контролеì и линией ре3, при
тоì, что характеризуется довольно высо-
кой бактериальной глюканазной активнос-
тью. ëиния ре4, которая не проявляет бак-
териальной активности β-1,4-глюканазы,
иìеет тот же фитогорìональный фон, что
и контрольные растения.
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2260
Т.И. Фомеíко, А.А. Кузовковà (Леíец) , Л.Г. Беðдèчевец, В.Н. Решеòíèков
èндуцирование активности проìотора
Tr2’ поранениеì и высокиì содержаниеì
ауксина в культуральной среде или же об-
ратиìость заìолкания трансгена были вы-
явлены наìи при анализе экспрессии
трансгена cel7 в дедифференцированной
(каллусной) ткани, полученной из листо-
вых дисков от растений линии ре4 (рису-
нок, б). â отличие от листовой ткани, в кал-
лусах линии ре4 (при 20-кратноì концент-
рировании белка) была обнаружена
активность терìостабильных бактериаль-
ных глюканаз. ñледует отìетить, что кал-
лусная ткань линий ре2 и ре3 сохраняла
данную активность. ×то касается каллусо-
генной активности листовых эксплантов
трансгенных растений при культивирова-
нии на разных культуральных средах, то у
линий ре3 и ре4 на средах RMKU и ìñà
она была сравниìа с таковой контрольных
растений, тогда как прирост каллусной
ìассы на листовых дисках ре2 был досто-
верно ниже. äобавление в среду культиви-
рования ìñâ 3 ìг/л èóê (против 1ìг/л
èóê в ìñà и 1ìг/л Íóê RMKU) способс-
твовало увеличению каллусогенной актив-
ности как в контрольноì варианте, так и у
линии ре3 (табл. 1). â то же вреìя у линий
ре2 и ре4 наблюдалась более низкая, чеì
в контроле, каллусогенная активность. òа-
киì образоì, особый фитогорìональный
статус рекоìбинантов ре3 никак не ска-
зался на их каллусогенной активности по
отношению к контролю, даже при увеличе-
нии в 3 раза содержания ауксинов в среде.
При этоì линия ре2 при всех исследуеìых
концентрациях экзогенных ауксинов де-
ìонстрировала ингибирование инициа-
ции каллусообразования, что косвенно
ìожет говорить о пониженноì содержа-
нии в клетках ре2 эндогенных ауксинов
(либо о блокировке их действия), которых
даже вкупе с экзогенныìи фитогорìона-
ìи было недостаточно для норìального
каллусообразования. ëиния ре4 с неста-
бильной экспрессией гена cel7 характери-
зовалась такой же нестабильной каллусо-
генной активностью на средах с разной
концентрацией ауксинов.
èнтересно, что активность бактериаль-
ной глюканазы, индуцированная в транс-
форìантах ре4 при каллусогенезе, сохра-
нялась, но на низкоì уровне, и в редиффе-
ренцированных клетках адвентивных по-
бегов, образованных при переносе каллу-
са со среды RMêU на ìорфогенные среды
ìñI и ìñII. àдвентивные побеги ре2 и ре3
также проявляли данную активность (ри-
сунок, б). ×то касается уровня ìорфоген-
ного потенциала исследуеìых трансген-
ных растений табака, то после недели
культивирования во всех вариантах, вклю-
чая контроль, наблюдалось нарастание
каллусной ìассы без инициации побего-
образования, что связано с накоплениеì в
клетках ауксина при наращивании каллу-
са. ×ерез 2 недели культивирования на
каллусных тканях контроля и трансфор-
ìантов отìечена регенерация побегов, но
частота регенерации была не одинаковой
и зависела как от типа растения, так и от
среды культивирования (табл. 2). òак, при
культивировании каллусных тканей на сре-
Òàбëèöà 1. êаллусогенная активность листовых
эксплантов контрольных и трансгенных расте-
ний табака, экспрессирующих бактериальный
ген β-1,4-глюканазы
Растение Среда
Индекс роста по
сырой массе
Контроль
МСА 86,92 ± 3,08
МСБ 110,48 ± 2,75
RMKU 337,29 ± 43,39
ре2
МСА 67,57 ± 1,71
МСБ 63,33 ± 1,61
RMKU 221,94 ± 38,61
ре3
МСА 87,83 ± 7,33
МСБ 80,35 ± 4,88
RMKU 261,77 ± 27,40
ре4
МСА 89,42 ±6,63
МСБ 87,86 ± 4,06
RMKU 256,29 ± 1,39
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 261
Рàзíоуðовíевàя экñпðеññèя òðàíñãеíà cel7 в Nicotiana tabacum è ее вëèяíèе ...
Òàбëèöà 3. ìорфогенная активность каллусной ткани листа контрольного
и трансгенных растений табака, экспрессирующих бактериальный ген
β-1,4-глюканазы
Вариант Среда
Среднее число
побегов на
эксплант, шт.
Соотношение регенерантов
разной степени развития, %
от 3 до10
мм
от 11 до 30
мм
выше 31
мм
Контроль
МСI 7,00±1,07 72,43 22,43 5,14
МСII 10,57±1,23 78,43 18,92 2,74
ре2
МСI 5.91±0.82 72,59 25,04 2,37
МСII 5.91±0.81 78,17 20,14 1.69
ре3
МСI 6.71±0.70 86,59 13,41 0
МСII 10.14±1.07 87,77 12,23 0
ре4
МСI 4.95±0.58 89,49 10,51 0
МСII 4.72±0.55 90,89 9,11 0
Òàбëèöà 2. äинаìика ìорфогенной ак-
тивности первичной каллусной ткани листа
контрольного и трансгенных растений табака,
экспрессирующих бактериальный ген β-1,4-
глюканазы
Вариант Среда
Частота регенерации,
%
2
недели
3
недели
4
недели
Контроль
МСI 14,29 57,14 92,86
МСII 21,43 85,71 100,00
ре2
МСI 23,81 66,67 95,24
МСII 4,76 71,43 76,19
ре3
МСI 14,29 57,14 95,24
МСII 9,52 71,43 10,00
ре4
МСI 19,05 66,67 85,71
МСII 28,57 76,19 80,95
лась до 85-95%, при
этоì у линий ре2 и ре3
она была выше, а у ли-
нии ре4 ниже, чеì в
контроле. äанный
факт подтверждает
особый фитогорìо-
нальный статус транс-
генных растений таба-
ка. îб этоì говорит и
изìенение ìорфоген-
ной активности кал-
лусных тканей транс-
форìантов при увели-
чении в среде культи-
вирования концентра-
де ìñI только у линии ре3 частота регене-
рации не отличалась от контрольного ва-
рианта и составляла 14,3%, тогда как у ос-
тальных линий трансгенных растений ìор-
фогенная активность была значительно
выше (до 33,4%). Подобная зависиìость
наблюдалась и через 3 недели культиви-
рования на фоне общего увеличения ìор-
фогенной активности. ×ерез 4 недели
культивирования на среде ìñI частота ре-
генерации у трансгенных линий увеличи-
ции БàП до 2 ìг/л. óвеличение содержания
в среде экзогенного цитокинина повлияло
на ìорфогенную активность как контроль-
ного, так и трансгенных растений табака,
экспрессирующих ген бактериальной
β-1,4-глюканазы. ×астота регенерации в
контроле через 2 недели культивирования
на среде ìñII была в 1,5 раза выше, чеì на
среде ìñI, тогда как у трансфорìантов на-
блюдали обратную зависиìость. ìорфо-
генная активность у линии ре2 в течение
всего периода культивирования на среде
ìñII была ниже, чеì на среде ìCI. ó линии
ре4 на начальноì этапе культивирования
частота регенерации на среде ìñII была
выше, чеì на среде ìñI, и выше, чеì в
контроле, но через 4 недели культивиро-
вания наблюдалась обратная зависи-
ìость. ìорфогенная активность каллус-
ной ткани линии ре3 на среде ìñII через
две недели культивирования была ниже,
чеì на среде ìñI. При дальнейшеì куль-
тивировании на среде ìñII частота реге-
нерации у этой линии постепенно увеличи-
валась и достигала 100%, как и в конт-
рольноì варианте. При оценке ìорфоге-
нетического потенциала растений также
проводили сравнение разìера побегов,
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2262
Т.И. Фомеíко, А.А. Кузовковà (Леíец) , Л.Г. Беðдèчевец, В.Н. Решеòíèков
что отражено в табл. 3, и линии трансген-
ных растений ре2 и ре4 на среде ìñII от-
личались от контроля по среднеìу числу
побегов на эксплант и соотношению реге-
нерантов разной степени развития. òакиì
образоì, на среде с более высокиì со-
держаниеì цитокинина у всех исследуе-
ìых трансфорìантов отìечена общая
тенденция снижения ìорфогенной актив-
ности каллусов.
Выводы
îбнаружена разноуровневая экспрес-
сия трансгена в линии ре4, обусловленная
или разной активностью проìотора Tr2’,
или эпигенетической регуляцией экспрес-
сии гена: показана репрессия гена cel7 в
листовой ткани, индуцирование экспрес-
сии в каллусе и сохранение ее в адвентив-
ных побегах, индуцированных из каллус-
ной ткани.
ðазноуровневая экспрессия бактери-
альной β-1,4-глюканазы в листовых тканях
табака сказалась на фитогорìональноì ста-
тусе этих тканей и далее, как следствие, от-
разилась на их каллусогенной активности и
ìорфогенноì потенциале. îсобыì фито-
горìональныì фоноì обладают все иссле-
дуеìые линии трансфорìантов.
×астота регенерации адвентивных по-
бегов на каллусных тканях трансфорìан-
тов на ìорфогенных средах была не оди-
наковой и зависела как от типа растения,
так и от среды культивирования. óвеличе-
ние содержания в среде экзогенного цито-
кинина повлияло на ìорфогенную актив-
ность растений, увеличив частоту регене-
рации в контроле и уìеньшив – в
трансгенных растениях, что косвенно под-
тверждает повышенный ауксиновый ста-
тус трансфорìантов.
Ñпèñок ëèòåðàòуðы
1. Бурьянов Я.И. óспехи и перспективы генно-
инженерной биотехнологии растений // Физи-
ология растений.– 1999. – ò. 46, № 6. – ñ. 930–
944.
2. Пирузян Э.С., Кобец Н.С., Метт В.Л., Серебрий-
ская Т.С., Неумывакин Л.В., Ализаде Х., Ле-
нец А.А., Симонова М.Л., Шевелуха В.С.,
Голденкова И.В. òрансгенные растения с
экспрессируеìыìи чужеродныìи генаìи как
ìодель для изучения стрессовых ответов и ис-
точник создания устойчивых форì // Физиоло-
гия растений. – 2000.– ò. 47, № 3.– ñ. 370–381.
3. Lenets A.A., Reshetnikov V.N. Occurrence of the
three various phenotypes of tobacco plants after
the introduction of the new gene / Plant genefund,
accumulation, evaluation and protection in
the botanical gardens: Proceeding of internat.
sci. conference, Vilnius, 1-2 July 1999 / Vilnius
University, Botan. Garden, Lithuanian State
Found. For Sci. and Studies. – Vilnius, 1999. –
P. 130–132.
4. Василевко В.Т. ìодель переноса гена бактери-
альной полиглюкангидролазы (β-1,4-глюканаза)
в растения табака как способ защиты растений
от фитопатогенов / äис. на соискан. уч. степ.
канд. биол. наук. – ìинск. – 2002. – 84 с.
5. Schwarz W.H., Bronnenmeier K., Grabnitz F.,
Staudenbauer W.L. Activity staining of cellulases
in polyacrylamide gels containing mixed linkage
β-glucans // Analytical biochemistry. – 1987. –
Vol. 164. – P. 72–77.
6. Nester E.W., Kosuge T. Plasmids specifying plant
hyperplasias // Annu. Rev. Microbiol. – 1981. –
Vol. 35. – P. 531–565.
7. An G., Ebert P.R., Yi B.Y., Choi C.H. Both TATA box
and upstream regions are required for nopaline
sythase promoter activity in transformed tobacco
cells // Mol. Gen. Genet. – Vol. 203. –P. 245–250.
8. Lichtenstein C.P., Fuller S.L. Vectors for the ge-
netic engineering of plants // Genet. Eng. – 1987.
– Vol. 6. – P. 103–183.
9. Sanders P.R., Winter J.A., Zarnason A.R., Ro-
gers S.G., Farley R.T. Comparison of cauliflower
mosaic virus 35S and nopaline synthase promot-
ers in transgenic plants // Nucleic Acids Res. –
1987. – Vol. 15. – P. 1543–1558.
10. An G., Costa M., Mitra A., Ha S.B., Marton L. Or-
gan-specific and developmental regulation of no-
paline synthase promoter in transgenic tobacco
plants // Plant Physiol. – 1988. – Vol. 88. – P. 547–
552.
11. Kim S.-R., Kim Y., An G. Identification of methyl
jasmonate and salicylic acid response elements
from the nopaline synthase (nos) promoter //
Plant Physiol. – 1993. – Vol. 103. – P. 97–103.
12. Dai Z., An C. lnduction of nopaline synthase pro-
moter activity by H202 has no direct correlation
ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 263
Рàзíоуðовíевàя экñпðеññèя òðàíñãеíà cel7 в Nicotiana tabacum è ее вëèяíèе ...
with salicylic acid // Plant Physiol. – 1995. – Vol.
109. – P. 1191–1197.
13. An G., Costa M.A., Ha S. Nopaline synthase pro-
moter is wound inducible and auxin inducible //
Plant Cell . – 1990. – Vol. 2. – P. 225–233.
14. Wei H., Meilan R., Brunner A. M., Skinner J. S.,
Ma C., Strauss S.H. Transgenic sterility in
Populus: expression properties of the poplar
PTLF, Agrobacterium NOS and two minimal 35S
promoters in vegetative tissues // Tree Physiology.
– 2006. – Vol. 26. – P. 401–410.
15. Fry S.C. Cellulases, hemicelluloses and auxin-
stimulated growth: a possible relationship //
Physiol.Plantar. – 1989. – Vol. 75. – P. 532–536.
16. Flavell R.B. Inactivation of gene expression in
plants as a consequence of specific sequence
duplication // PNAS USA. – 1994. – Vol. 91. – P.
3490–3496.
17. Назаренко С.А. Эпигенетическая регуляция
активности генов и ее эволюция // èз книги:
Эволюционная биология. ìатериалы II ìеждуна-
родной конференции “Проблеìа вида и видооб-
разование”. – òоìск: òоìский государственный
университет. – 2002. – ò. 2. – ñ. 82–93.
Представлена Н.В. Кучуком
Поступила 26.07.2010
ðІЗÍîðІâÍåâà åêñПðåñІЯ òðàÍñãåÍà
CEL7 ó NICOTIANA TABACUM І ЇЇ âПëèâ
Íà êàëЮñîãåÍåЗ І ìîðФîãåÍÍèЙ
ПîòåÍöІàë
Т.І. Фомєнко, А.А. Кузовкова (Лєнєц), Л.Г. Бєр-
дічєвєц, В.Н. Рєшетніков
äÍó «öентральний ботан³чний сад ÍàÍ Б³лорус³»
Б³лорусь, 220012, ì. ì³нськ, вул. ñурганова, 2â
e-mail: fomenko_ti@mail.ru
äосл³джено експрес³ю бактер³ального гена
cel7, що кодує β-1,4-глюканазу, у диферен-
ц³йованих, де- ³ редиференц³йованих ткани-
нах тютюну. âиявлено р³знор³вневу експре-
с³ю трансгена в л³н³ї ре4: встановлено репре-
с³ю гена cel7 у листков³й тканин³, ³ндукування
експрес³ї в калюс³ й збереження її в адвентив-
них пагонах, утворених ³з калюсних кл³тин. ð³з-
на експрес³я бактер³альної β-1,4-глюканази в
листкових тканинах тютюну позначилася на ф³-
тогорìональноìу статус³ цих тканин ³, як насл³-
док, в³дбилася на їх калюсогенн³й активност³ й
ìорфогенноìу потенц³ал³.
Ключові слова: трансгенн³ рослини тютюну,
бактер³альний ген cel7, β-1,4-глюканаза, ди-
ференц³йован³/ дедиференц³йован³ тканини.
THE DIFFERENT-LEVEL EXPRESSION OF THE
CEL7 TRANSGENE IN NICOTIANA TABACUM
AND ITS INFLUENCE ON THE CALLUSOGEN-
ESIS AND MORPHOGENIC POTENTIAL
T.I. Fomenko, A.A. Kuzovkova (Lenets), L.G.
Berdichevets, V.N. Reshetnikov
GSI «Central botanical gardens of NAS of Belarus»
Belarus, 220012, Minsk, Surganov str., 2V
e-mail: fomenko_ti@mail.ru
The expression of bacterial gene cel7, coding
β-1,4- glucanase in differentiated, de- and re-
differentiated tobacco tissues has been studied.
Different-level expression of the cel7 transgene
was revealed in line ре4: the repression of the
cel7 gene in the leaf tissue, inducing the expres-
sion in callus and its retention in the adventitious
shoots, derived from callus cells was found. Dif-
fering expression of bacterial β-1,4-glucanase
in the tobacco leaf tissues affected the phyto-
hormone status of these tissues and as a result
reflected in their callusogenic activity and mor-
phogenic potential.
Key words: tobacco transgenic plants, bacteri-
al cel7 gene, β-1,4-glucanase, differentiation /
dedifferentiation tissues.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18966 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1810-7834 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:16:37Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова |
| record_format | dspace |
| spelling | Фоменко, Т.И. Кузовкова, А.А. Бердичевец, Л.Г. Решетников, В.Н. 2011-04-14T20:22:07Z 2011-04-14T20:22:07Z 2010 Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал / Т.И. Фоменко, А.А. Кузовкова, Л.Г. Бердичевец, В.Н. Решетников // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 256-263. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1810-7834 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18966 582.951.4:581.143.6:577.1 Исследована экспрессия бактериального гена cel7, кодирующего β-1,4-глюканазу, в дифференцированных, де- и редифференцированных тканях табака. Обнаружена разноуровневая экспрессия трансгена в линии ре4: установлена репрессия гена cel7 в листовой ткани, индуцирование экспрессии в каллусе и сохранение ее в адвентивных побегах, образованных из каллусных клеток. Разная экспрессия бактериальной β-1,4-глюканазы в листовых тканях табака сказалась на фитогормональном статусе этих тканей и, как следствие, отразилась на их каллусогенной активности и морфогенном потенциале. Досліджено експресію бактеріального гена cel7, що кодує β-1,4-глюканазу, у диференційованих, де- і редиференційованих тканинах тютюну. Виявлено різнорівневу експресію трансгена в лінії ре4: встановлено репресію гена cel7 у листковій тканині, індукування експресії в калюсі й збереження її в адвентивних пагонах, утворених із калюсних клітин. Різна експресія бактеріальної β-1,4-глюканази в листкових тканинах тютюну позначилася на фітогормональному статусі цих тканин і, як наслідок, відбилася на їх калюсогенній активності й морфогенному потенціалі. The expression of bacterial gene cel7, coding β-1,4- glucanase in differentiated, de- and redifferentiated tobacco tissues has been studied. Different-level expression of the cel7 transgene was revealed in line ре4: the repression of the cel7 gene in the leaf tissue, inducing the expression in callus and its retention in the adventitious shoots, derived from callus cells was found. Differing expression of bacterial β-1,4-glucanase in the tobacco leaf tissues affected the phytohormone status of these tissues and as a result reflected in their callusogenic activity and morphogenic potential. ru Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів Оригінальні статті Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал Різнорівнева експресія трансгена cel7 у Nicotiana tabacum і її вплив на калюсогенез і морфогенный потенціал The different-level expression of the cel7 transgene in Nicotiana tabacum and its influence on the callusogenesis and morphogenic potential Article published earlier |
| spellingShingle | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал Фоменко, Т.И. Кузовкова, А.А. Бердичевец, Л.Г. Решетников, В.Н. Оригінальні статті |
| title | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал |
| title_alt | Різнорівнева експресія трансгена cel7 у Nicotiana tabacum і її вплив на калюсогенез і морфогенный потенціал The different-level expression of the cel7 transgene in Nicotiana tabacum and its influence on the callusogenesis and morphogenic potential |
| title_full | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал |
| title_fullStr | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал |
| title_full_unstemmed | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал |
| title_short | Разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в Nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал |
| title_sort | разноуровневая экспрессия трансгена cel7 в nicotiana tabacum и ее влияние на каллусобразование и морфогенный потенциал |
| topic | Оригінальні статті |
| topic_facet | Оригінальні статті |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18966 |
| work_keys_str_mv | AT fomenkoti raznourovnevaâékspressiâtransgenacel7vnicotianatabacumieevliânienakallusobrazovanieimorfogennyipotencial AT kuzovkovaaa raznourovnevaâékspressiâtransgenacel7vnicotianatabacumieevliânienakallusobrazovanieimorfogennyipotencial AT berdičeveclg raznourovnevaâékspressiâtransgenacel7vnicotianatabacumieevliânienakallusobrazovanieimorfogennyipotencial AT rešetnikovvn raznourovnevaâékspressiâtransgenacel7vnicotianatabacumieevliânienakallusobrazovanieimorfogennyipotencial AT fomenkoti ríznorívnevaekspresíâtransgenacel7unicotianatabacumííívplivnakalûsogenezímorfogennyipotencíal AT kuzovkovaaa ríznorívnevaekspresíâtransgenacel7unicotianatabacumííívplivnakalûsogenezímorfogennyipotencíal AT berdičeveclg ríznorívnevaekspresíâtransgenacel7unicotianatabacumííívplivnakalûsogenezímorfogennyipotencíal AT rešetnikovvn ríznorívnevaekspresíâtransgenacel7unicotianatabacumííívplivnakalûsogenezímorfogennyipotencíal AT fomenkoti thedifferentlevelexpressionofthecel7transgeneinnicotianatabacumanditsinfluenceonthecallusogenesisandmorphogenicpotential AT kuzovkovaaa thedifferentlevelexpressionofthecel7transgeneinnicotianatabacumanditsinfluenceonthecallusogenesisandmorphogenicpotential AT berdičeveclg thedifferentlevelexpressionofthecel7transgeneinnicotianatabacumanditsinfluenceonthecallusogenesisandmorphogenicpotential AT rešetnikovvn thedifferentlevelexpressionofthecel7transgeneinnicotianatabacumanditsinfluenceonthecallusogenesisandmorphogenicpotential |