انتقال ژن GUS به گیاه زینتی Begonia soli-mutata

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 جهاد دانشگاهی جهاد دانشگاهی

2 دانش آموخته بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشگاه علوم پزشکی مشهد

4 گروه بیوتکنولوژی و بِه‌نژادی گیاهی دانشکده کشاورزی و پژوهشکده فناوری زیستی، دانشگاه فردوسی مشهد

5 استاد ژنتیک و اصلاح نباتات گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هدف: بگونیا یکی از رایج‌ترین گیاهان زینتی در جهان است و امروزه توجه ویژه ای به استفاده از بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک در تولید اقام جدید با فرم های متنوع در این جنس شده است. این آزمایش با هدف بهینه سازی باززایی و انتقال ژن در این گیاه انجام شد تا زمینه ی لازم برای انتقال ژنهای ارزشمند را فراهم کند.
مواد و روش­ها: ابتدا شاخه­زایی ریزنمونه‌های لایه سلولی نازک دمبرگ گونه B. soli-mutata در محیط کشت MS حاوی سیتوکینین‌های Kin یا TDZ (2/0، 1 و 2 میلی گرم در لیتر) در ترکیب با NAA (0 و 2/0 میلی گرم در لیتر) مورد ارزیابی قرار گرفت. برای همکشتی و تولید گیاهان تراریخته، ریزنمونه دمبرگ بگونیا با باکتری A. tumefacians نژاد LBA4404 حاوی ژنGUS  و ژن گزینشگر NPTII در محیط کشت MS حاوی یک ‌میلی‌گرم در لیتر Kin‌ و 2/0 میلی­گرم در لیتر NAA کشت شد. برای تایید تراریختی گیاهچه­های بدست آمده، از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با آغازگر‌های ژنهای GUS و VIR و آزمون ارزیابی Gus استفاده شد.
نتایج: نتایج حاصل از این بررسی نشان داد به لحاظ باززایی شاخه سیتوکینین Kin نسبت به TDZ برتری دارد و اضافه کردن NAA به محیط کشت در هر دو تیمار سیتوکینین باعث بهبود تمام صفات شد. لذا برای همکشتی از محیط کشت حاوی یک ‌میلی‌گرم در لیتر Kin‌ و 2/0 میلی­گرم در لیتر NAA استفاده شد. طی فرایند تولید گیاهان تراریخته، بعد از 4 ماه همکشتی 2000 ریزنمونه با باکتری در محیط کشت انتخابی حاوی 50 ‌میلی‌گرم در لیتر کانامایسین، در مرحله سازگاری 17 گیاهچه بدست آمد که تراریختی 7 گیاهچه با استفاده از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز و آزمون ارزیابی Gus تایید شد.
نتیجه گیری: نتایج این بررسی نشان داد درصد تراریزش در این گیاه پایین است و بهینه کردن شرایط برای افزایش کارایی انتقال ژن در آن از اهمیت زیادی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of gus gene transferring to Begonia soli-mutata

نویسندگان [English]

  • Ahmad Sharifi 1
  • Fateme Hosseini 2
  • Baratali Meshkani 3
  • Abdolreza Bagheri 4
  • Hasan Marashi 5
1 Assistant Professor, Ornamental Plant Biotechnology Department, Academic Center for Education, Culture and Research: ACECR, Khorasan Razavi Province, Mashhad, Iran.
2 MSc. of Agricultural Biotechnology, Ferdowsi University of Mashhad
3 Department of Medical Biochemistry, Faculty of Medical, Mashhad University of Medical Sciences, Iran
4 Biotechnology and Plant Breeding Department, Ferdowsi University of Mashhad
5 Professor, Biotechnology and Plant Breeding Department, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
چکیده [English]

Objective
Begonias are popular ornamental plants in the world so introducing of various forms of this plant is very important. Nowadays plant modification through biotechnology and genetic engineering for production of new genotypes with varied forms is highlighted in this genus. So optimization of regeneration in in vitro culture condition and gene transferring is in priority to provide a suitable condition for gene transferring in this plant specially those responsible in flower color.
 
Materials and methods
In the first step, thin cell layer (TCL) explants from petioles of B. soli-mutata were assayed in MS medium containing Kin or TDZ (0.2, 1 and 2 mg/l) in combination with NAA (0 and 0.2 mg/l). For co-culturing of petiole TCL explants with Agrobacterium tumefacians strain LBA4404 containing GUS and NPTII genes MS medium supplemented with 1 mg/l Kin and 0.2 mg/l NAA was used. Transformed plantlets were confirmed by PCR and Gus assay test.
 
Results
Based on the regeneration results, Kin was better than TDZ, also adding NAA to the medium has positive effect on both of cytokinins. In transformation process, out of 2000 explants which infected with Agrobacterium, after 4 months of culture only 17 plantlets were adopted. Of these 17 plantlets, only 7 plantlets were confirmed by Gus assay test and PCR as transgenic plants.
 
Conclusions
The result showed in this species transformation percentage is low and optimization of transformation condition is important.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agrobacterium
  • Regeneration
  • Begonia
  • Transformation

مراجع

References
Burritt DJ (2008) Efficient cryopreservation of adventitious shoots of Begonia x erythrophylla using encapsulation–dehydration requires pretreatment with both ABA and proline. Plant Cell Tiss Organ Cult 95, 209-215.
Burritt DJ, Leung DWM (1996) Organogenesis in cultured petiole explants of Begonia x erythrophylla: the timing and specificity of the inductive stimuli. J Exp Botany 47, 557-567.
Castillo B, Smith MAL (1997) Direct somatic embryogenesis from Begonia gracilis explants. Plant Cell Rep 16, 385-388.
Chen YM, Mii M (2012) Interspecific hybridization of Begonia semperflorens (section Begonia) with B. pearcei (section Eupetalum) for introducing yellow flower color. Plant Biotech 29, 77-85.
Doyle JJ, Doyle JL (1987) A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem Bull 19,11-15.

Einset JW, Kopperud C (1995) Antisense ethylene genes for Begonia flowers. ISHS Acta Hort 405, 24.

Forrest LL, Hughes M, Hollingsworth PM, Zomlefer WB (2005) A Phylogeny of Begonia Using Nuclear Ribosomal Sequence Data and Morphological Characters. Systematic Bot 30, 671-682.
Frodin DG (2004) History and concepts of big plant genera. Taxon 53, 753-776.
Hoshi Y, Kondo M, Kobayashi H (2003) Transformation of Begonia semperflorens by using Agrobacterium. J Jpn Soc Hort Sci 72, 373.
Hvoslef-Eide AK, Fjeld T, Einset JW (1995) Breeding Christmas begonia (Begonia cheimantha Everett) for increased keeping quality by traditional and biotechnological methods. Acta Hort 405,197-204.
Hvoslef-Eide AK, Munster C (2006) Begonia. History and Breeding. In: Flower Breeding and Genetics (1st edn). Anderson NO (ed). Springer, Netherlands, pp. 241-275
International Statistics Flowers and Plants (2014) Center for Business Management in Horticulture and Applied Research (1st edn). Leibniz University Hanover, Germany, Volume 62.
Jefferson RA, Kavanagh TA, Bevan MW (1987) GUS Fusions: Beta-Glucuronidase as a Sensitive and Versatile Gene Fusion Marker in Higher Plants. EMBO J 6, 3901-3907.
Kabirnataj S, Ghasemi Y, Nematzadeh G et al. (2012) Effect of explant type and growth regulators on in vitro micropropagation of Begonia rex. Int Res J Appl Basic Sci 3, 896-901.
Kishimoto S, Aida R, Shibata M (2002) Agrobacterium tumefaciens mediated transformation of Elatior Begonia (Begonia. Hiemalis Fotsch). Plant Sci 162, 697-703.
Kiyokawa S, Kikuchi Y, Kamada H, Harada H (1996) Genetic transformation of Begonia tuberhybrida by Rirol genes. Plant Cell Rep 15, 606-609.
Kumari A, Baskaran P, Van Staden J (2017) In vitro regeneration of Begonia homonyma - A threatened plant. South Afri J Bot 109, 174-177.
Murray MG, Thompson WF (1980) Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res 8, 4321-4326.
Nada S, Chennareddy S, Goldman S et al. (2011) Direct shoot bud differentiation and plantlet regeneration from leaf and petiole explants of Begonia tuberhybrida. HortSci 46, 759-76.
Nhut D, Hai N, Huyen P et al. (2005) Thidiazuron induces high frequency shoot bud formation from begonia petiole transverse thin cell layer culture. Propag Orn Plants 5, 151-157.
Nhut DT, Hai NT, Phan MX (2010) A Highly Efficient Protocol for Micropropagation of Begonia tuberous (1st edn). In: Protocols for In Vitro Propagation of Ornamental Plants. Jain SM, Ochatt SJ (eds). Methods in Molecular Biology book series 589, Humana Press.
Ping-qu B, Lei Z (2010) Study on genetic transformation of ipt gene to Begonia semperflorens and its drought resistant ability. Hubei Agri Sci2, 265-270.
Sandgrind S (2017) Breeding of Begonia tuberhybrida using modern biotechnology. MS Thesis. Norwegian University of Life Science, Norway.
Sharifi A, Khykha Akhar F, Kharazi M, Khadem A (2017) Biotechnology of Ornamental Plant Jahad Daneshgahi Mashhad press, pp 95. (in Persian)
Shobi TM, Viswanathan MBG (2017) Micropropagation of an Important Medicinal Plant, Begonia fallax (Begoniaceae). Int J Curr Res Biosci Plant Biol 4,94-99.
Xu QL, Dong JL, Gao N et al. (2011) Transgenic lines of Begonia maculata generated by ectopic expression of PttKN1. Biol 66: 251-257.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 11، شماره 4
دوره 11 شماره 4
اسفند 1398
صفحه 87-104

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار