Дослідження характеру акумуляції розподілу вільного проліну в органах рослин за умов норми та стресу
DOI:
https://doi.org/10.29038/NCBio.23.1-1Ключові слова:
Пролін, засолення, водний дефіцит, відновлення, Triticum aestivum L., ГМ-рослини, Т2 поколінняАнотація
Кардинальна зміна кліматичних умов обумовлюють зростаючий дефіцит сільськогосподарських рослин, а також стимулюють розвиток нових біотехнологій. Для отримання форм рослин із підвищеним рівнем стійкості до абіотичних стресів активно використовують методи генетичної інженерії, а саме різні модифікації Agrobacterium-опосередкованої трансформації. В результаті ряду біотехнологічних маніпуляцій були отримані ГМ-рослини Triticum aestivum L. Досліджувались рослини 7-ми добові Т2 рослини пшениці озимої генотипу УК 95/17, та було проаналізовано реакції на дію короткострокових засолення та водного дефіциту, пов’язані з акумуляцією вільного проліну, а також характер відновлення після стресів. Акумуляція протекторної сполуки спрямована на збереження життєздатності культури. Відомо, що пролін за стресових умов може утворюватись як у результаті його підвищеного синтезу, так у наслідок деградації пролін-містких протеїнів клітинної оболонки. Проведені експерименти показали, що трансгенні рослини, відзначаються стійкістю до осмотичного стресу. В той же час тільки паралельне їхнє дослідження може дати більш чітку інформацію про їх характер.
Посилання
Kovbasenko, R.V.; Dmitriev, O.P.; Poliakovky S.O. Osoblyvosti selektsii Roslyn na mekhanizm stiikosti proty posukhy [Peculiarities of plant breeding for drought resistance]. Factory evoliutsii eksperymentalnykh orhanizmiv. 2022, 31, s.55-58. https://doi.org/10.7124/FEEO.v.31.1484
Kirizii, D.A.; Stasik, O.O. Vplyv posukhy i vysokoioloho – biokhimichni protsesy i temperatury na fizioloho – biokhimichni protsesy ta produktyvnict roslyn [Influence of drought and high temperatures on physiological and biochemical processes and plant productivity]. Fiziologiya roslyn i genetyka. 2022, 54(2), s.95-122. https://doi.org/10.15407/frg2022.02/095-122
Mykhalska, S.I.; Komisarenko, A.H.; Aktualni napriamky suchasnykh biotekhnolohii pshenytsi [Current trends in modern wheat biotecnology]. Fiziologiya roslyn i genetyka. 2022, 54(3), с.187-213. https://doi.org/frg2022.04/279
Gahlaut, V.; Gautam, T.; Wani, S.H. Abiotic stress toleramce in wheat (Triticum aestivum L.): molecular breeding perspectives. QTL mapping in crop improvement. Preiiu hena ornityn iesent progress and future perspectives. 2023, p.101-117. https://doi.org/10.1016/B978-0-85243-2.00001
Dubrovna, O.V.; Pryadkina, G.O.; Mykhalska, S.I.; Komisarenko, A.H. Fizioloho – biokhimichni kharacteristyky Roslyn ozymoyi pshenytsi z nadekspresiey hena ornityn – Δ – аminotransferazy [Physiologycal and biochemical characteristics of transgenic winter wheat plants expressing the ornitine - Δ – аminotransferasc gene]. Fiziologiya roslyn i genetyka. 2023, 55(1), s.58-73. https://doi.org/frg2020.01.058
Aadel, A.; Udupa, S.; Abdelwaka, R.; Gaboun, F.; Diria, G.; Douira, A.; Iraqi, D. Agrobacterium – mediated genetic transformation of bread wheat (Triticum aestivum L.) using immature embrios. - Romanian agricultural research J. 2021, 38, pp.1-10. https://doi.org/2067-5720RAR2021-22
Mykhalska, S.I.; Komisarenko, A.H.; Kurchii, V.M.; Tischenko, O.M. Henetychna transformatsiia in planta pshenitsi ozymoi (Triticum aestivum L.) [Genetic transformation in planta winter wheat Triticum aestivum L.)]. Factory evoliutsii eksperymentalnykh orhanizmiv. 2018, 22, s.293-298.
Andryushchenko, V.K.; Sayanova, V.V.; Zhuchenko, A.A. et al. Modyfykatsyia metoda optedelenyia prolyna dlia viyavleniya zasukhoustoichyvikh form roda Lycopersicon Tourn. [Modification of proline determination method for identification of drought – tolerant forms of the genus Lycopersicon Tourn.]. Izv.AN Moldavskoy SSR. 1981, №4, s.55-60.
Kaur, D.; Grewal, S.K.; Kaur, J.; Singh, S. Differential proline metabolism in vegetative and reproductive tissues determine drought tolerance in chickpea. Biol. Plant. 2017, 61(2), р.359 - 366. https://doi.org/10.1007/s10535-016-0695-2
Gujjar, R.S., Pathak, A.D.; Karkute, S.G., Supaibulwatana, K. Multofunctional proline rich proteins and their role in regulating alular proline content in plants under stress. Biologica plantarum. 2019, 63, p. 448-454 https://doi.org/10.32615/bp.2019.078
Chum, S.C.; Paramasivan, M.; Chandrasekaran, M. Prorbusline accumulation influenced by osmotic stress in arbuscular Mycorrhzalsymbiotic plants. Front.Microbiology. 2018, 9(2525), pp.1-13. https://doi.org/10.2289/fmicb.2018.0255
Mykhalska, S.I.; Komisarenko, A.H.; Kurchii, V.M. Heny metabolizmu prolinu v biotekhnologii pidvyshchennya osmostiykosty pshenytsi [Genes of proline metabolis in the biotechnology of wheat osmoticity improvement]. Factory evoliutsii eksperymentalnykh orhanizmiv. 2021, 28, c. 94 - 99. https://doi.org/10.7124/FEEO.v28.1382
Zhang, X.; Gong X.; Li, D.; Yue, H.; Qin, Y.; Liu, Z.; Li, M.; Ma, F. Genome – wide identification of genes in apple genome and the role of MdPRP6 in response to heat stress. Int. J. Mol. Sci. 2022, 5942, p.1-17 https://doi.org/10.3390/ijms22115942
Szabados, L.; Savoure, A. Proline: a multifunctional amino acid. Trends Plant Sci. 2010, 15, p.89-97. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.11.009
Delauney, A.J.; Verma, D.P. Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. Plant Journal. 1993, 4, p.215-223.
Kavi Kishor, P.B.; Sangam, S.; Amrutha, R.N. et al. Regulation of proline biosynthesis, degradation, uptake and transport in higher plants: its implication in plant growth and abiotic stress tolerance. Curr. Sci. 2005, 88, p.424-428.
Patnaik, D.; Vishnudasan, D.; Khurana, P. Agrobacterium-mediated transformation of mature embryos of Triticum aestivum and Triticum durum. - Current Science Association. 2006, 91(3), рр. 307 – 317.
Rajasheker, G.; Nagaraju, M.; Varghese, R.P.; Jalaja, N.; Somanaboina, A.K.; Singam, P.; Sreenivasulu, N.; Kavi Kishor, P.B. Identification and analisis of prolin –rich proteins and hybrid family genes from Sorghum bicolor and their expression. Front. Plant Sci. 2022, 13(952732), p.1-19. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.952732
Alvarez, M.E.; Savouré, A.; Szabados, L. Proline metabolism as regulatory hub. Trends in Plant Science. 2022, 27(1), р.39-55. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.07.009
Ahmed, M.; Hassan, ul F.; Qadir, G.; Shaheed, F.A. Aslam, M.A. Response of proline accumulation in bread whed (Triticum aestivum L.) under rainfed condition. Journal of Agricultural Meteorology. 2017, р.1-9. https://doi.org/10.2480/agrmet.D-14-00047
Rady, M.M.; Mohamed, G.F. Improving salt tolerancre in Triticum aestivum L. plants irrigated with saline water by exogenously applied proline or potassium. Advances in Plants and Agriculture Research. 2018, 8(2), рр.193-199. https://doi.org/1015406/apar.2018.08.00312
Qayyum, A.; Razzaq, A.; Bibi, Y.; Khan, S.U.; Abbasi, K.S.; Sher, A.; Mehmood, A.; Ahmed, W.; Mahmood, I.; Manaf, A.; Khan, A.; Farid, A.; Janks, M.A. Water stress effects on biochemical traits and antiozidant activies of wheat (Triticum aestivum L.) under in vitro conditions. Acta Agriculturae Scandinavica. Soil and Plant Science. 2018, 68(4), р. 283 – 290. https://doi.org/10.1080/09064710.2017.1395064
Kanval, M.; Gogoi, N.; Jones, B.; Bariana, H.; Bansal, U.; Ahmad, N. Pollen: a potential explant for genetic transformation in wheat (Triticum aestivum L.). Agronomy. 2022, 12(2009), p.1-14. https://doi.org/10.3390/agronomy12092009
Hayta, S.; Smedley, M.A.; Clarhe, M.; Forner, M.; Harwood, W.A. An efficient Agrobacterium – mediated transformation protocol for hexaploid and tetraploid wheat. – Curr.Protocols. 2021, 58(1), pp.1-16 https://doi.org/10.1002/cpz1.58
Brandt, K.M.; Gunn, H.; Moretti, N.; Zemetra, R.S. A streamlimed protocol for wheat (Triticum aestivum L.) protoplast isolstion and transformation with CRISPR-Cas ribonucleprotein complexes. Front. Plant Sci. 2020, 11(769), pp.1-14.
Patel, P.; Patil, T.; Maiti, S.; Paul, D.; Amaresa, N. Serecning of osmotic stress – tolerance bacteria for plant growth promoting in wheat (Triticum aestivum L.) and Grinjan (Solanum melongema L.) under drought condition. – Letters in applied microbiology. 2022, 75(15), pp.1286 – 1292 https://doi.org/10.1111/lam.13797
Supartata, P.; Shimizu, T.; Nogawa, N.; Shiori, H.; Nakazima, T.; Haramoto, N.; Nozue, M.; Kojima, M. Development of simple and effient in planta transformation method for wheat (Triticum aestivum L.) using Agrobacterium tumefacies. J. Bios. Bioeng. 2006, 102(13), pp.162-170.
Dubrovna, O.V.; Morgum, B.V. Suchasnyi stan doslidzen Agrobacterium – oposeredkovanoi transformatsii pshenytsi [Current state of research on Agrobacterium – mmediated transformation of wheat]. Fiziologiya roslyn i genetyka. 2018, 50(1), s.187 – 216. https://doi.org/10.15407/frg2018.03.187
Hwang, H.H.; Yu M.; Lai E.M. Agrobacterium – mediated plant transformation: biology and application. American Societyof Plant Biologist. 2017, 20, p.1-30.
Wani, S.H.; Tripathi, P.; Zaid, A.; Challa, G.S.; Kumar, A.; Kumar, V.; Upadhogay, J.; Joshi, R.; Bhatt, M. Transcriptonal regulatiob of osmotic stress tolerance in wheat (Triticum aestivum L.). Plant Mol. Biol. 2018, 97(6), pp. 469-487. https://doi.org/10.1007/s11103-018-0761-6
Hayta, S.; Smedley, M.A.; Demir, S.U.; Blundell, R.; Hinchliffe, A.; Atkinson, N.; Harwood, W.A. An efficient and reproducible huthod for hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). Plant method. 2019, 15(121), pp.1-15.
Kiryushkin, A.S.; Ilina, E.L.; Guseva, E.D.; Pawlowski, K.; Demchenko, K.N. Hairy CRIPR: genome editing in plants using hairy root transformation. Plants. 2022, 11(51), pp.1-39. https://doi.org/103390/plants11010051
Zhang, X.; Gong, X.; Yu, H.; Su, X.; Chen, S.; Huang, J.; Lei, Z.; Li, M.; Ma, F. The prolin – rich MdPRP6 confers toleramce to salt stress in transgenic apple (Malus domestica). Scienta Hortianturae. 2023, V.308, 27, pp.1-19. https://doi.org/10/1017/j.scienta.2022.111581
Duarte – Delgado, D.; Daolshani, S.; Schoof, H.; Oyiga, B.C.; Schneuder, M.; Mathew, B.; Leon, J.; Ballora, A. Transcriptome profiling at osmotic and ionic phases of salt stress response in bread wheat uncovers trait – specific candidate gene. BMC Plant Biology. 2020, 20(428), p.1-18. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02616-9
Zhong, Y.; Ma, H.; Zhou, T.; Zhu, Z.; Zhong, Y.; Wang, C. ThASR3 confers salt and osmotic stress tolerance in transgenic Tamarix and Arabidopsis. – BMC Plant Biology. 2022, 22(586), pp.1-13. https://doi.org/10.1186/s12870-022-03942-w
Опубліковано
Версії
- 2023-10-04 (2)
- 2023-06-30 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
