بررسی ایمنولوژیک و عملکرد استیل ترانسفراز مخمری (AYT1) در سم زدایی مایکوتوکسین دی اکسی نیوالنول در گیاهان توتون تراریخت

نوع مقاله: علمی پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی پژوهشکده تحقیقات کشاورزی هسته ای

2 عضو هیات علمی

3 گروه بیوتکنولوژی گیاهی، پژوهشگاه ملی مهندسی‌ژنتیک و زیست‌فناوری، تهران

4 گروه بیماری شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

بیماری بلایت فوزاریومی سنبله گندم که به وسیله قارچ Fusarium graminearum ایجاد می شود, قادر است علاوه بر کاهش چشمگیر عملکرد, خسارت غیر مستقیمی را نیز از طریق تجمع مایکوتوکسین ها (تریکوتسین ها) در دانه های برداشت شده وارد سازد که محصول را برای تغذیه انسان و دام نامناسب می نماید. تریکوتسین ها (مانند دی اکسی نیوالنول یا DON) ممانعت کنندگان سنتز پروتئین در یوکاریوت ها می باشند. محصول ژن AYT1 در مخمر S. cerevisiaeتوانایی 3- O- استیلاسیون تریکوتسین ها را داراست و می تواند DON را به فرم استیله که از سمیت پایین تری برخوردار است تبدیل کند. استیلاسیون یکی از مکانیسم های سم زدایی و ایجاد مقاومت به مایکوتوکسین هاست, در این مطالعه AYT1 (استیل ترانس فراز مخمری) با استفاده از اگروباکتریوم به گیاه مدل توتون انتقال داده شد تا امکان ایجاد مقاومت نسبی به بیماریFHB, مورد بررسی قرار گیرد. به منظور سهولت پیگیری بیان تراژن مذکور اپی توپ c-Myc با استفاده از تکنیک PCR-Tagging به آن افزوده شد. پس از آنالیز های مولکولی و تایید تراریختی, مطالعات ایمنولوژیک با روشهای لکه گذاری و الیزا بر روی لاینهای تراریخت برای بررسی بیانAYT1-cMyc1 انجام شد. علاوه بر آن فعالیت استیل ترانس فرازی تراژن مذکور بر روی DON با تکنیک کروماتوگرافی لایه نازک مشاهده شد. گیاهان تراریخت تحمل نسبی به غلظت 10ppm مایکوتوکسین در ارزیابی های درون شیشه ای نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Immunological and Functional Analysis of Yeast Acetyltransferase Gene (AYT1) in Detoxification of DON in Transformed Tobacco Plants

نویسندگان [English]

  • S Shahbazi 1
  • N Safaie 2
  • A Mousavi 2
  • F Sanjarian 3
  • A Alizadeh 4
1 professor assistant
چکیده [English]

Fusarium Head Blight (FHB), which is caused commonly by Fusarium graminearum, has ability to result significant reduce in yield and also cause indirect losses due to the accumulation of potent mycotoxins (trichothecenes) in harvested grain as secondary metabolites; which are hazardous for human and animal. Trichothecene mycotoxins (such as DON) are potent protein synthesis inhibitors for eukaryotic organisms. Trans expression of AYT1 gene from S. cerevisiae capable of trichothecene 3-O-acetylation and converts DON to a less toxic acetylated form. One of the detoxification and resistance to mycotoxins is acetylation. The main goal of this study was to evaluate transgenic tobacco model plants to deoxynivalenol (DON). In order to detect expression of the AYT1 transgene, we added cMyc tag via PCR-Tagging method and introduced it into the model tobacco plants through Agrobacterium-mediated transformation in an attempt to detoxify DON. After confirmation of integrations of AYT1-cMyc into the tobacco genome by molecular analyses, Immuno-blotting and serological protein studies and trichothecene acetyl transferase activity analyses confirmed the expression of AYT1 and tolerance to 10 ppm concentration of DON in transgenic lines was observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fusarium Head Blight
  • DON
  • Acetyltransferase
  • Immunoblotting
  • ELISA

 

REFERENCES

 

Bai GH, Desjardins AE and Plattner RD (2002) Deoxynivalenol-nonproducing Fusarium graminearum causes initial infection but does not cause disease spread in wheat spikes. Mycopathologia. 153: 91–98.

Chen L, McCormick SP, Hohn TM (2000) Altered Regulation of 15-Acetyldeoxynivalenol Production in Fusarium graminearum. Appl Environ Microbiol. 66(5): 2062–2065.

Eudes F, Comeau A, Rioux S, Collin J (2000) Phytotoxicité de huit mycotoxines associées à la fusariose de l’épi chez le blé. Can. J. Plant Pathol. 22: 286–292.

Kimura M, Kaneko I, Komiyama M, Takatsuki A, Koshino H, Yoneyama K, Yamaguchi I (1998) Trichothecene 3-O-acetyltransferase protects both the producing organism and transformed yeast from related mycotoxins. J Biol Chem 273: 1654–1661.

Manoharan M, Dahleen LS, Hohn TM, Neate SM, Yu X, Alexander NJ, McCormick SP, Bregitzer P, Schwarz PB, Horsley RD (2006) Expression of 3-OH trichothecene acetyltransferase in barley (Hordeum vulgare L.) and effects on deoxynivalenol. Plant Science. 171: 699–706.

Muhitch MJ, McCormick SP, Alexander NJ, Hohn TM (2000) Transgenic expression of the TRI101 or PDR5 gene increases resistance of tobacco to the phytotoxic effects of the trichothecene 4,15- diacetoxyscirpenol. Plant Sci. 157: 201 – 207.

Ohsato Sh , Ochiai-Fukuda T,· Nishiuchi T, Takahashi-Ando N,· Koizumi Sh, Hamamoto H, Kudo T, Yamaguchi I, Kimura M (2007) Transgenic rice plants expressing trichothecene3-O-acetyltransferase show resistance to the Fusarium phytotoxin deoxynivalenol. Plant Cell Rep. 26: 531–538.

Kimura M, Takahashi-Ando N, Nishiuchi T, Ohsato S, Tokai T, Ochiai N, Fujimura M, Kudo T, Hamamoto H, Yamaguchi I (2006) Molecular biology and biotechnology for reduction of Fusarium mycotoxin contamination. Pesticide Biochemistry and Physiology. 86: 117–123.

Alexander NJ, McCormick SP,Hohn TM (2002) The identification of the Saccharomyces cerevisiae gene AYT1(ORF-YLL063c) encoding an acetyltransferase. Yeast (19): 1425-1430.

Hoffman CS, Winston FA (1987) Ten-minute DNA preparation from yeast efficiently releases autonomous plasmid for transformation of Escherichia coli. Gene. 57(2-3): 267-72.

Doyle JJ, Doyle JL (1987) A rapidDNAisolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bulletin. 19: 11 – 15.

Bai GH, Shaner G (2004) Management and Resistance in Whaet and Barely to Fusarium Head Blight. Annul. Rev. Phytopathol. 42: 135 – 161.

Abolmaali SH, Mitterbauer R, Adam G (2008) Engineered bakers yeast as a sensitive bioassay indicator organism for the trichothecene toxin deoxynivalenol. J Microbiol Methods. 72(3): 306 – 12.

Ittu M, Hagima I, Moraru I, Raducanu F (1995) Reaction of some wheat and triticale genotypes to toxins, culture filtrates and cultures of Fusarium. In vivo screening and the relation between results obtained in vivo and in vitro. Theor. Appl. Genetics. 27: 1–13.

Bottalico A, Logrieco A, Visconti A (1989) Fusarium species and their mycotoxins in infected corn in Italy. Mycopathologia. 107: 85 – 92.

Snijder CHA (2004) Resistance in wheat to Fusarium infection and trichothecene formation. Toxicology Letters. 153: 37 – 46.