طراحی و ساخت سازه دو ژنی حاوی ژن EPSPS و 11 kDa delta zein به منظور تراریختی سویا با هدف بهبود محتوی متیونین و تحمل به علف‌کش گلایفوسیت

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه اصلاح و بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه اصلاح و بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی

3 پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، کرج، تهران

چکیده

سویا یک منبع ممتاز پروتئین در تغذیه انسان و سایر حیوانات به شمار می‌رود و به منظور تولید و بهره برداری اقتصادی از روغن و پروتئین آن کشت می‌شود. این گیاه همانند سایر اعضای خانواده لگومینه، حاوی مقادیر کم اسید‌های آمینه گوگرد‌دار (متیونین و سیستئین) است. استفاده از یک نشانگر انتخابی مناسب، در باززایی گیاهان حاصل از انتقال ژن و همچنین افزایش نرخ انتقال ژن مؤثر خواهد بود. گلایفوسیت به‌عنوان یک علف‌کش غیر‌انتخابی برای کنترل دامنه وسیعی از علف‌های هرز در دنیا استفاده می‌شود. این پژوهش با هدف ساخت سازه دوژنی به منظور انتقال همزمان ژن‌های EPSPS و 11 kDa delta zein به سویا با استفاده از روش اگروباکتریوم به منظور تحمل به علف‌کش گلایفوسیت و بهبود محتوای اسید‌آمینه متیونین انجام شده است. پس از انجام مراحل کشت بافت، انتقال ژن و باززایی، گیاهان حاصل از انتقال ژن در نسل اول غلظت 5/3 میلی مولار علف‌کش گلایفوسیت را تحمل کردند. علاوه بر آن سنجش میزان شیکمیک اسید و کلروفیل در گیاهان حاصل نشان داد که این دو شاخص‌ بعد از تیمار گلایفوسیت به‌طور معنی‌داری در لاین‌های حاصل از انتقال ژن در مقایسه با شاهد تغییر می‌کند. آنالیزهای تکمیلی در حال انجام است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design and construction of two-genes construct consists of 11 kDa delta zein and EPSPS genes in order to transform soybean to improve the methionine content and induce resistance to glyphosate herbicide

نویسندگان [English]

  • Elham Saboori-Robat 1
  • Mahmood Solouki 1
  • Ali Akbar Habashi 2
  • Motahhareh Moshenpour 3
  • Abbasali Emamjomeh 1
1 Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran.
2 Department of Gene Transformation, Agriculture Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Karaj, Iran.
3 Department of Gene Transformtion, Agriculture Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Karaj, Iran
چکیده [English]

Soybean is considered as one of the best source of protein for the nutrition of humans and mammals, and also is cultivated as an economic source of both vegetable oil and protein. Soybean like other Leguminosae, contains low levels of S-amino acids (methionine and cysteine). Using an appropriate selectable marker can be effective in the regeneration of transgenic plants and increasing gene transfer rate. Glyphosate is a widely used non-selective herbicide with broad spectrum of weed control around the world. The aim of this study is constructing of two-genes construct consists of 11 kDa delta zein and EPSPS genes to improve the methionine content and induce resistance to glyphosate herbicide using Agrobacterium-mediated method in soybean. After experimental processes tissue culture, gene transformation and regeneration, plants produced by gene transformation showed glyphosate resistance at 3.5 mM concentration of glyphosate herbicide. Chlorophyll and shikimic acid content analysis also revealed that these two indexes in lines produce by gene transformation compared to wild type were significantly altered after glyphosate application. Complementary analyses are under progress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • EPSPS
  • 11 kDa delta zein
  • shikimic acid
  • Glyphosate
  • methionine

مراجع

Alibhai MF, Stallings WC (2001) Closing down on glyphosate inhibition-with a new structure for drug discovery. PNAS. 98: 2944-2946.
Arnon DI (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 24 (1): 1.
Bagga S, Adams HP, Rodriguez FD, Kemp JD, Sengupta-Gopalan C (1997) Coexpression of the maize delta-zein and beta-zein genes results in stable accumulation of delta-zein in endoplasmic reticulum-derived protein bodies formed by beta-zein. Plant Cell. 9: 1683-1696.
Chhapekar S, Raghavendrarao S, Pavan G, Ramakrishna C, Singh VK, Phanindra MLV, Comai L, Sen LC, Stalker DM (1983) An altered aroA gene product confers resistance to the herbicide glyphosate. Science. 221: 370-371.
Chamani Mohasses F, Soluki M, Ghareyazie B, Farshad F, Fahmideh L, Ghafari A (2017) Isolation and functional analysis of PSTOL1 from wild species of rice. Genetic Engineering and Biosafety Journal; 6(1): 1-10.
Consultation FE (2011) Dietary protein quality evaluation in human nutrition. FAO Food Nutr. Pap. 92: 1-66.
Doyle JJ, Doyle JL (1987) A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem Bull. 19: 11-15.
Edwards R, and Hannah M (2014) Focus on weed control (Am. Soc. Plant Biol.).
Garcia-Alonso M, Hendley P, Bigler F, Mayeregger E, Parker R, Rubinstein C, Satorre E, Solari F, and McLean MA (2014) Transportability of confined field trial data for environmental risk assessment of genetically engineered plants: a conceptual framework. Transgenic Res. 23: 1025-1041.
Gunsolus JL (1990) Mechanical and cultural weed control in corn and soybeans. Am. J. Altern. Agric. 5: 114-119.
Guo B, Guo Y, Hong H, Jin L, Zhang L, Chang RZ, Lu W, Lin M, Qiu LJ (2015) Co-expression of G2-EPSPS and glyphosate acetyltransferase GAT genes conferring high tolerance to glyphosate in soybean. Front. Plant Sci. 6: 847.
Jia Y, Yao X, Zhao M, Zhao Q, Du Y, Yu C, Xie F (2015) Comparison of soybean transformation efficiency and plant factors affecting transformation during the Agrobacterium infection process. Int. J. Mol. Sci. 16: 18522-18543.
Kim WS, Krishnan HB (2019) Impact of co-expression of maize 11 and 18 kDa δ-zeins and 27 kDa γ-zein in transgenic soybeans on protein body structure and sulfur amino acid content. Plant Sci. 280: 340-347.
Kirihara JA, Hunsperger JP, Mahoney WC, Messing JW (1988a) Differential expression of a gene for a methionine-rich storage protein in maize. Mol. Gen. Genet. 211: 477-484.
Kirihara JA, Petri JB, Messing J (1988b) Isolation and sequence of a gene encoding a methionine-rich 10-kDa zein protein from maize. Gene, 71: 359-370.
Kortt AA, Caldwell JB., Lilley GG, HIGGINS TJ (1991) Amino acid and cDNA sequences of a methionine‐rich 2S protein from sunflower seed (Helianthus annuus L.). Eur. J. Biochem. 195: 329-334.
Millward DJ, Layman DK, Tomé D, Schaafsma G (2008) Protein quality assessment: impact of expanding understanding of protein and amino acid needs for optimal health. Am. J. Clin. Nutr. 87: 1576S-1581S.
Peng RH, Tian YS, Xiong AS,
Zhao W, Fu XY, Han HJ, Chen C, Jin XF, Yao QH (2012). A novel 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase from Rahnella aquatilis with significantly reduced glyphosate sensitivity. PloS one. 7P: e39579.
Saboori Robat E, Habashi AA, Solouki M, Moshenpour M, Emamjomeh A (2017) Identification, isolation and sequence analysis of β-Conglycinin seed specific promoter. Genetic Engineering and Biosafety Journal. 5(2): 187-196. (in Farsi with English abstract).
Sambrook J, ritsch EFF, Maniatis T (1989) Molecular cloning, Cold spring harbor laboratory press New York. Molecular cloning. 2, 14-9.
Schaafsma G (2005) The protein digestibility-corrected amino acid score (PDCAAS)-a concept for describing protein quality in foods and food ingredients: a critical review. J. AOAC Int. 88: 988-994.
Zelaya IA, Anderson JA, Owen MD, Landes RD (2011) Evaluation of spectrophotometric and HPLC methods for shikimic acid determination in plants: models in glyphosate-resistant and-susceptible crops. Journal of agricultural and food chemistry. 59: 2202-2212.
Zhi-fang Z (2011) The application of chemical herbicides in forestry projects. Sci-Tech Information Development & Economy. 35: 94.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار