Candidate of biological sciences, Assistant professor, head of Plant cell engineering laboratory, Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology; Assistant professor, Biotechnology Department, Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy
кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией клеточной инженерии растений, ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной биотехнологии; доцент кафедры биотехнологии, Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева
Academician of the Russian Academy of Sciences, Scientific Director
доктор биологических наук, академик РАН, научный руководитель
Candidate of biological sciences, Senior researcher, Plant cell engineering Laboratory
кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной инженерии растений
The effectiveness of plant genetic transformation is determined by the choice of genetic structures and their regulatory sequences that cause a high and stable expression level of heterologous genes. In this regard, the actual task of biotechnology is the use of highly effective plant promoters. The choice of promoter determines not only the level of the expression gene, but also the effectiveness of genetic transformation. The purpose of our study was to evaluate the influence of explant type and 5´-deletion variants of the plant strong pro-SmAMP1 promoter, on the Agrobacterium -mediated transformation efficiency of potato ( Solanum tuberosum L.) cv. Udacha. To analyze the regenerative capacity of potato stem and leaf explants, AGL0 strain carrying constructs containing the 5’-deletion variants of the promoter fragment of gene encoding antimicrobial peptide from Stellaria media L. ( pro-SmAMP1 ) was carried out. Four genetic constructs based on the plant expression vector pCAMBIA1381Z were used in this work, containing the selectable gene hptII and reporter gene uidA under different 5’-deletion variants of the pro-SmAMP1 promoter (-442, -675, -732 and -1196 bp relative to the transcription initiation site); as well as two binary vectors based on the expression vector pCAMBIA1302 with 5’-deletion pro-SmAMP1 promoter variants (-442 and -1196 bp), controlling the expression of gfp reporter gene. It was found that the effectiveness of Agrobacterium -mediated transformation depended on the type of genetic construction used, but not on the type of explant being cultivated. The insertion of the promoter region pro-SmAMP1 gene, hptII , as well as the absence of the bacterial Vir E gene was confirmed by PCR. Depending on the type of genetic construct, the transformation efficiency for the reporter gene varied from 2.0 to 7.2 %. The results are compared with previously conducted few studies, according to which the choice of promoter determines not only the expression level of marker genes, but also has a significant influence on the genetic transformation efficiency.
Эффективность генетической трансформации растений определяется выбором генетических конструкций и их регуляторных последовательностей, обусловливающих высокий и стабильный уровень экспрессии гетерологичных генов. Таким образом, актуальная задача растительной биотехнологии - и спользование высокоэффективных растительных промоторов. Выбор промотора определяет не только уровень экспрессии гена, но и эффективность генетической трансформации. Цель настоящего исследования - о ценить взаимное влияние типа экспланта и 5´-делеционных вариантов растительного промотора pro-SmAMP1 на эффективность агробактериальной трансформации картофеля ( Solanum tuberosum L.) сорта Удача. Для анализа регенерационного потенциала сегментов стеблей и листовых эксплантов картофеля провели генетическую трансформацию посредством штамма Agrobacterium tumefaciens AGL0, несущего генетические конструкции, содержащие 5´-делеционные варианты промоторной части гена антимикробного пептида pro-SmAMP1 Stellaria media L. Использовали четыре генетические конструкции на основе растительного бинарного вектора pCAMBIA1381Z, содержащие селективный ген hptII , а также репортерный ген uidA. Оба этих гена находились под контролем различных 5’-делеционных вариантов растительного промотора proSmAMP1 , размер которых варьирует от -442 до -1196 п. н. (-442, -675, -732 и -1196 п. н.) относительно сайта инициации транскрипции. Кроме того, были использованы две конструкции на основе бинарного вектора pCAMBIA1302, содержащие различные делеционные варианты (-442 и -1196 п. н.) промотора pro-SmAMP1 , контролирующие экспрессию маркерного гена gfp . Установлено, что эффективность агробактериальной трансформации зависела от типа используемой генетической конструкции, но не от типа экспланта. Наличие интеграции фрагмента промоторной области гена pro-SmAMP1 , селективного гена hptII , а также отсутствие бактериального гена Vir E подтверждены с помощью молекулярно-генетического анализа (ПЦР). В зависимости от вида генетической конструкции эффективность агробактериальной трансформации варьировала от 2,0 до 7,2 %. Полученные результаты согласуются с ранее проведенными немногочисленными исследованиями, в которых отмечено, что выбор промотора не только определяет уровень экспрессии маркерных генов, но и оказывает существенное влияние на эффективность генетической трансформации.