Анализ экспрессии acdS-гена бактерий Pseudomonas putida B-37 в трансгенных растениях Nicotiana tabacum

  • Алеся Андреевна Мельникова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Елена Аркадьевна Храмцова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Екатерина Сергеевна Королева Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Дарья Андреевна Руткевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Татьяна Александровна Кукулянская Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-1-45-53

Аннотация

Осуществлен перенос рекомбинантной плазмиды pBI121acdS, несущей acdS-ген бактерий P. putida B-37, в клетки A. tumefaciens AGL0. С помощью агробактериальной трансформации получены трансгенные растения N. tabacum. Методом полимеразной цепной реакции с использованием специфических праймеров к данному гену подтверждена интеграция acdS-гена P. putida B-37 в геном трансгенных растений N. tabacum, а с использованием полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией – факт экспрессии гетерологичного гена в растениях N. tabacum. Анализ экспрессии acdS-гена бактерий P. putida B-37 в трансгенных растениях N. tabacum, проведенный с помощью метода полимеразной цепной реакции в реальном времени, показал, что величина экспрессии была в 1,27 раза выше, чем у референс-гена. Это подтверждает факт экспрессии гена в данных растениях на высоком уровне. Указанный факт экспрессии был также подтвержден определением удельной активности 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат-дезаминазы в трансгенных растениях N. tabacum. 

Биографии авторов

Алеся Андреевна Мельникова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник кафедры генетики биологического факультета

Елена Аркадьевна Храмцова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; доцент кафедры генетики биологического факультета

Екатерина Сергеевна Королева, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студентка биологического факультета. Научный руководитель – Е. А. Храмцова

Дарья Андреевна Руткевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студент биологического факультета. Научный руководитель – Е. А. Храмцова

Татьяна Александровна Кукулянская, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; доцент кафедры биохимии биологического факультета

Литература

  1. Polevoj VV. Fiziologiya rastenii [Plant physiology]. Moscow: Vysshaya shkola; 1989. 351 p. Russian.
  2. Glick BR. Beneficial plant-bacterial interactions. Heidelberg: Springer; 2015. 243 p.
  3. Bakker PAHM, Raaijmakers JM, Bloemberg G, Hofte M, Lemanceau P, Cooke BM, editors. New perspectives and approaches in plant growth-promoting Rhizobacteria research. European Journal of Plant Pathology. 2007;119(3):334 –358.
  4. Jin Z, Di Rienzi SC, Janzon A, Werner JJ, Angenent LT, Dangl JL, editors. Novel rhizosphere soil alleles for the enzyme 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase queried for function with an in vivo competition assay. Applies and Environmental Microbiology. 2016;82(4):1050–1059. DOI: 10.1128/AEM.03074-15.
  5. Saravanakumar D. Rhizobacterial ACC deaminase in plant growth and stress amelioration. In: Maheshwari DK, editor. Bacteria in Agrobiology: Stress Management. Berlin, Heidelberg: Springer; 2012. p. 187–204. DOI: 10.1007/978-3-642-23465-1.
  6. Birnboim HC, Doly J. A rapid alkaline extraction procedure for screening recombinant plasmid DNA. Nucleic Acids Research. 1979;7(6):1513–1523. PMID: 388356.
  7. Singh RP, Shelke GM, Kumar A, Jha PN. Biochemistry and genetics of ACC deaminase: a weapon to «stress ethylene» produced in plants. Frontiers in Microbiology. 2015;6:937. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00937.
  8. Grichko VP, Filby B, Glick BR. Increased ability of transgenic plants expressing the bacterial enzyme ACC deaminase to accumulate Cd, Co, Cu, Ni, Pb, and Zn. Journal of Biotechnology. 2000;81(1):45–53. DOI: 10.1016/S0168-1656(00)00270-4.
  9. Farwell AJ, Vesely S, Nero V, Rodriguez H, Shah S, Dixon DG, et al. The use of transgenic canola (Brassica napus) and plant growth-promoting bacteria to enhance plant biomass at a nickel-contaminated field site. Plant Soil. 2006;288(1):309–318. DOI: 10.1007/s11104-006-9119-y.
  10. Sergeeva E, Shan S, Glick BR. Growth of transgenic canola (Brassica napus cv. Westar) expressing a bacterial 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase gene on high concentrations of salt. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2006;22(3):277–282. DOI: 10.1007/s11274-005-9032-1.
  11. Farwell AJ, Vesely S, Nero V, Rodriguez H, McCormack K, Shah S, et al. Tolerance of transgenic canola plants (Brassica napus) amended with plant growth-promoting bacteria to flooding stress at a metal-contaminated field site. Environmental Pollution. 2007;147(3):540 –545. DOI: 10.1016/j.envpol.2006.10.014.
  12. Jalili F, Khavazi K, Pazira E, Nejati A, Rahmani HA, Sadaghiani HR, et al. Isolation and characterization of ACC deaminase-producing fluorescent pseudomonads, to alleviate salinity stress on canola (Brassica napus L.) growth. Journal of Plant Physiology. 2009;166(6):667– 674. DOI: 10.1016/j.jplph.2008.08.004.
  13. Melnikava AA, Volkava DS, Khramtsova EA. Characteristics of bacterial acdS-gene from the strain Pseudomonas putida B-37 and the creation of a genetic construct for determining its transient expression in the plant cells Nicotiana benthamiana. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series. 2017;3:61– 68. Russian.
  14. Birnboim HC, Doly J. A rapid alkaline extraction producer for screening recombinant plasmid DNA. Nucleic Acids Research. 1979;7(6):1513–1523. DOI: 10.1093/nar/7.6.1513.
  15. Maniatis T, Fritsch E, Sambrook J. Molecular cloning: a laboratory manual. New York: Cold Spring Harbor Laboratory; 1982. 545 p. Russian edition: Maniatis T, Frich E, Sembruk Dzh. Molekulyarnoe klonirovanie. Baeva AA, Skryabina KG, editors. Moscow: Mir; 1984. 479 p.
  16. Semak IV, Zyryanova ТN, Gubich ОI. Biokhimiya belkov [Biochemistry of proteins]. Minsk: Belarusian State University; 2007. 49 p. Russian.
  17. Matzke MA, Mette MF, Matzke AJ. Transgene silencing by the host genome defense: implications for the evolution of epigenetic control mechanisms in plants and vertebrates. Plant Molecular Biology. 2000;43(2–3):401– 415. DOI: 10.1023/A:1006484806925.
  18. Deineko EV, Zagorskaya AA, Filipenko EA, Kochetov AV, Shumnyi VK, Filipenko ML, et al. Instability of the gene nptII expression in transgenic tobacco (Nicotiana tabacum L.) plants during inbreeding. Genetika. 1998;34(9):1212–1219. Russian.
  19. Saunders NA, Lee MA, editors. Real-Time PCR: Advanced Technologies and Applications. Poole: Caister Academic Press; 2013. 302 p.
  20. Gontia-Mishra I, Sasidharan S, Tiwari S. Recent developments in use of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase for conferring tolerance to biotic and abiotic stress. Biotechnology Letters. 2014;36(5):889 – 898. DOI: 10.1007/s10529-014-1458-9.
Опубликован
2019-03-14
Ключевые слова: АЦК-дезаминаза, Nicotiana tabacum, acdS-ген, Pseudomonas putida
Как цитировать
Мельникова, А. А., Храмцова, Е. А., Королева, Е. С., Руткевич, Д. А., & Кукулянская, Т. А. (2019). Анализ экспрессии acdS-гена бактерий Pseudomonas putida B-37 в трансгенных растениях Nicotiana tabacum. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 45-53. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-1-45-53
Выпуск
№ 1 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Генетика и молекулярная биология

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).