Chuyển gen vào ngô

Biến nạp gen ở ngô (Zea mays L.) bằng nuôi cấy mô hạt từ dòng tự phối R23 đã thực hienẹ bằng bắn gen với một cấu truc mang CBF3 dưới sự điều khiển hoạt hóa của rd29A và marker chọn lọc hygromycin phosphotransferase. CBF3 đã biểu hiên tăng cưonưg tính chịu lạnh, chịu mặn và chịu hạn ở cây Arabidopsis, thuốc lá (Nicotiana tabacum L.), và lúa mỳ (Triticum aestivum L.).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuyển gen vào ngô Published online 7 November 2007 Published in Crop Sci 47:2390-2402 (2007) © 2007 Crop Science Society of America 677 S. Segoe Rd., Madison, WI 53711 USA GENOMICS, MOLECULAR GENETICS & BIOTECHNOLOGY Genetic Engineering of Maize with the Arabidopsis DREB1A/CBF3 Gene Using Split-Seed Explants Kỹ nghệ di truyền của ngô với gen DREB1A/CBF3 Arabidopsis sử dụng nuôi cây mô hạt Diaa Al-Abedb, Parani Madasamya, Reddy Tallaa, Stephen Goldmana and Sairam Rudrabhatlac,* Biến nạp gen ở ngô (Zea mays L.) bằng nuôi cấy mô hạt từ dòng tự phối R23 đã thực hienẹ bằng bắn gen với một cấu truc mang CBF3 dưới sự điều khiển hoạt hóa của rd29A và marker chọn lọc hygromycin phosphotransferase. CBF3 đã biểu hiên tăng cưonưg tính chịu lạnh, chịu mặn và chịu hạn ở cây Arabidopsis, thuốc lá (Nicotiana tabacum L.), và lúa mỳ (Triticum aestivum L.). Gen CBF3 đã dò tìm trng 18 dòng bằng PCR và nhân lên ổn định được 3 dòng khăng định bằng phân tích Southern blot. Phiên mã ngược PCR tìm biểu hiện của CBF3 trong các dòng chuyển gen dưới điều kiện không bất thuận mặc dù sử dụng đoạn hoạt hóa rd29A. Tổ hợp biểu hiện đã liên kết với chậm sinh trưởng và bất thụ ở hầu hết các dòng chuyển gen. Sự truyền của gen trong mo hinh Mendel đến thế hệ T1 và T2 đã được xác định trong 01 dòng bằng phân tích Southern blot. Các cây trong dòng này biểu hiên chịu bất thuận của gen CBF3 và có thể dò tmf được trong điều kienẹ không bất thuận , chống chịu lạnh, hạn và mặn so với các cây hoang dại. Kết quả này chứg minh CBF3 có tiềm năng nâng cao khả năng chống chịu bất thuanạ phi sinh học của ngô. Từ viết tắt: DRE/CRT, dehydration responsive element/c-repeat element • GUS, ß- glucuronidase gene • MS, Murashige and Skoog • MSI, multiple shoots induction • PCR, polymerase chain reaction • RT-PCR, reverse transcription polymerase chain reaction INTRODUCTION MAIZE IS ONE of the most important commercial crops in the world and is valued for its food, fiber, oil, and other byproducts. Because grain demand could outpace supply, particularly during dry or cold seasons, producing maize cultivars that are drought, cold, and salt tolerant will help ensure grain capacity and price stability. Furthermore, it may allow an expansion in maize acreage, providing farmers with more planting options. Classical plant breeding protocols have been successfully used to develop lines adapted to survive under or at least mitigate against abiotic and biotic challenges. This technology has a number of disadvantages, most particularly the time needed to select and expand the foundation seed parent(s) (Holmberg and Bülow, 1998). To further enhance productivity by bringing cultivars to market, the emerging technologies of gene transfer are being used as a complement to traditional breeding practices. Recently, it was reported that the Arabidopsis CBF transcriptional factors family interact with the dehydration responsive element/c-repeat element (DRE/CRT). The DRE/CRT is a cis-acting promoter element that regulates gene expression in response to drought, salt, and cold stress in Arabidopsis (Yamaguchi-Shinozaki and Shinozaki, 1994). Furthermore, expression of this gene enhances drought, salt, and cold tolerance in a number of plant species (Yamaguchi-Shinozaki and Shinozaki, 1994; Stockinger et al., 1997; Kasuga et al., 1999; Gilmour et al., 2000; Pellegrineschi et al., 2004). The main function of the CBF regulon is to protect the plant cells from freezing and water stress (Thomashow, 2001). The CBF regulatory proteins work as switches that activate multiple genes of the cold acclimation and water stress responses (Thomashow, 2001). A number of genes were identified in Arabidopsis to contain the DRE/CRT element, including: KIN1, COR6.6/KIN2, COR15a, COR47/RD17, COR78/RD29a, and ERD10 (Kasuga et al., 1999). These target genes encode for proteins that work on stabilizing cell membranes when subjected to different stress types. In addition, overexpression of CBF3 in Arabidopsis led to increased proline and total sugar levels and, in turn, enhanced freezing tolerance (Gilmour et al., 2000). The DRE in the rd29A promoter also functions in gene expression in response to stress in tobacco plants (Yamaguchi-Shinozaki and Shinozaki, 1994), which suggests that the rd29A promoter regulates the expression of DREB in tobacco as in Arabidopsis. These results indicate that the stress-inducible rd29A promoter is quite useful to overexpress CBF3 for improving drought, salt, and freezing stress tolerance not only in transgenic Arabidopsis but also in other kinds of transgenic plants such as tobacco (Kasuga et al., 2004). The application of transgenic technologies to maximum effect, however, requires overcoming certain limitations. These include restrictions with respect to genotype (Tomes and Smith, 1985), speed (Vasil et al., 1984; Bhaskaran and Smith, 1990), number of regenerants (Huang and Wei, 2004), and somaclonal variation a ...