AGRIS - 

2023

Karunas, A.S. | Lebedev, V.G. | Selivanova, E.V. | Romashkina, I.V. | Shestibratov, K.A.

Global climate change has a significant impact on forestry. An increase in temperature and a decrease in precipitation enhance the importance of the drought resistance trait for forest tree species, especially at the southern border of forest area – in the forest-steppe zone. Another important factor is the availability of nitrogen, the limiting role of which for trees increases with increasing CO2 concentration in the atmosphere. Birch is the main hardwood species in Russia and is promising for plantation forestry, but it has proven to be sensitive to climate change. The purpose of the work was to assess the effect of water and nitrogen deficiency on the growth of birch plants. The study used two plus genotypes of downy birch and silver birch, as well as a transgenic birch line with the pine glutamine synthetase gene GS1, which has increased productivity. Micropropagated birch plants at the age of three months were grown for 30 days in five treatments: control, moderate or severe drought, nitrogen deficiency, and a combination of nitrogen deficiency with moderate drought. One month after the stress treatments, the height, basal diameter, and the number of leaves and sylleptic shoots were measured. Differences in the response to stress factors were found both between different birch species and between genotypes of the same species, as well as the effect of transgene encoding the main enzyme of nitrogen metabolism. For the first time, the simultaneous effects of two abiotic stresses – water deficiency and nitrogen deficiency – were studied on birch plants. The results obtained will improve the understanding of the adaptive mechanisms of woody plants to unfavorable environmental factors.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Saint Petersburg Forestry Research Institute - Russian Federation

2022

Likhovskoj, V.V. | Zlenko, V.A. | Khvatkov, P.A. | Maletich, G.K. | Spotar', G.Yu. | Lushchaj, Е.А. | Klimenko, V.P.

Вследствие большой гетерогенности сортов винограда методики регенерации растений из проэмбриогенного каллуса путем соматического эмбриогенеза разработаны для незначительного количества генотипов. В результате исследований с применением культур колхицинированных проэмбриогенных клеточных суспензий и соматических глобулярных эмбриоидов гибридной формы Е-342 в вариантах жидких сред разработана универсальная методология развития глобулярных, сердцевидных и торпедовидных эмбриоидов у различных генотипов винограда. Методология позволяет эффективно улучшать протоколы эмбриогенеза и индукции полиплоидии. Универсальность разработанной методологии индукции полиплоидии и соматического эмбриогенеза у винограда обеспечивается снижением концентрации неорганического азота и витаминов в средах NN и PG в 4 раза и добавлением органического азота и других биологических активных веществ на этапах развития проэмбриогенного каллуса, колхицинирования и развития соматических эмбриоидов в жидких средах. Изучены и освоены методы косвенного анализа плоидности по свойствам эпидермиса листьев винограда. По комплексу 4 признаков предварительно выделено 9 перспективных сомаклонов. Только способ трансформации, предполагающий получение из листового экспланта эмбриогенного каллуса, пассаж его в жидкую культуру с получением жидкой эмбриокультуры и трансформацию этой культуры позволяет получить полноценные трансгенные растения винограда. Трансформации подвергнуто 300 листовых эксплантов сорта Ливия и 1 100 глобулярных эмбриоидов сорта Подарок Магарача. В результате экспериментов отселектированы 3 каллусных канамицинустойчивых линий сорта Ливия и 6 линий трансгенных растений сорта Подарок Магарача. По результатам генотипирования по 9 ядерным микросателлитным локусам идентифицированы 7 неизвестных форм с бессемянным фенотипом. При помощи маркеров бессемянности MAS-селекции VMC7f2 и p3_VvAGL11 в популяции гибридных сеянцев выявлены гибриды, имеющие аллели, сцепленные с признаком бессемянности. | Due to the high heterogeneity of grape varieties, techniques for regenerating plants from pro-embryogenic callus by somatic embryogenesis have been developed only for a small number of genotypes. As a result of studies using cultures of colchicinated proembryogenic cell suspensions and somatic globular embryoids of hybrid form E-342 in liquid media variants, a universal methodology for the development of globular, heart-shaped and torpedo-shaped embryoids in various genotypes of grapes has been developed. The methodology makes it possible to effectively improve the protocols of embryogenesis and polyploidy induction. The universality of the developed methodology for the induction of polyploidy and somatic embryogenesis in grapes is ensured by a 4-fold decrease in the concentration of inorganic nitrogen and vitamins in NN and PG media and the addition of organic nitrogen and other biologically active substances at the stages of development of pro-embryogenic callus, colchicination and development of somatic embryoids in liquid media. The methods of indirect ploidy determination by the properties of the grape leaf epidermis were studied and implemented. 9 promising somaclones were preliminary selected based on a set of 4 features. Only the method of transformation, involving the production of embryogenic callus from a leaf explant, its passage into a liquid culture with the production of liquid embryoculture and the transformation of this culture allows obtaining full-fledged transgenic grape plants. 300 leaf explants of the 'Livia' variety and 1100 globular embryoids of the 'Podarok Magaracha' variety were transformed. As a result of experiments, 3 callus kanamycin resistant lines of the Livia variety and 6 lines of transgenic plants of the Podarok Magaracha variety were selected. Following genotyping based on 9 nuclear microsatellite loci, 7 unknown forms with a seedless phenotype were identified. Using MAS-selection seedlessness markers VMC7f2 and p3_VvAGL11, hybrids bearing alleles linked to the seedlessness trait were identified in a population of hybrid seedlings.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

K. V. Smirnov | T. V. Matveeva | L. A. Lutova | К. В. Смирнов | Т. В. Матвеева | Л. А. Лутова

N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources - Russian Federation

2022

Dolgov, S.V. | Mikhajlov, R.V. | Serova, T.А. | Shul'ga, O.A. | Firsov, A.P.

Plum pox virus (PPV), the causative agent of plum Sharka disease, is considered the most dangerous pathogen of apricots, plums and peaches. The transformation of plum with viral genes, such as viral coat protein, can provide novel virus resistant forms or gene resources for breeding new resistant varieties. For improving the plants resistance to plum pox virus (PPV) 2 technologies were used. One based on co-suppression and another on RNA-silencing (RNAi). Binary vector pCamPPVcp that contained the selective hpt gene and ppv-cp gene of the Sharka disease virus coat in sense-orientation (manipulated by double 35S promoter) was used for realization of post-transcriptional gene silencing. Vector pCamPPVRNAi contained self-complementary fragments of gene ppv-cp (698bp) manipulated by double 35S promoter and the hpt and gus genes. The fragments of ppv-cp gene were separated by pdk-intron to produce a "hairpin" RNA structure in antisense-sense orientation. 7n independent transgenic lines with ppv-cp gene and 5 transgenic lines with a 2 inverted repeats of ppv-cp gene fragment were produced. Stable integration of genes into genome of plants was confirmed by PCR analyses. The accumulation of coat protein was evaluated by Western blot assay in 5 from 6 analyzed lines. The transgenic shoots were rooted and acclimatized to the greenhouse. After grafting by PPV infected buds in all control and ppv-cp transformed plants strips corresponding to the PPV coat protein were detected by Western blot analysis, whereas no any spots corresponding to the PPV coat protein were observed in samples from plants transformed by the "hairpin" construct. These preliminary results confirmed the efficiency of the RNAi strategy for plant protection from virus attack in general, and stone fruits from PPV in particular. | Наиболее опасным патогеном абрикосов, слив и персиков считается вирус оспы сливы (PPV), возбудитель болезни шарки сливы. Трансформация сливы вирусными генами, такими как белок оболочки, может обеспечить получение устойчивых к вирусам сортов и исходных форм для использования в селекционном процессе. Для повышения устойчивости растений к вирусу шарки сливы (PPV) использовали 2 технологии. Одна основана на совместном подавлении, а другая – на РНК-сайленсинге (RNAi). Бинарный вектор pCamPPVcp, который содержал селективный ген hpt и ген белка оболочки вируса шарки сливы ppv-cp в смысловой ориентации (управляемый двойным промотором 35S), был использован для реализации посттранскрипционного сайленсинга гена. Вектор pCamPPVRNAi содержал самокомплементарные фрагменты гена ppv-cp (698 пар оснований), управляемые двойным промотором 35S и генами hpt и gus. Фрагменты гена ppv-cp были разделены pdk-интроном для получения структуры РНК "шпильки" в антисмысловой ориентации. Получены 7 независимых трансгенных линий с геном ppv-cp и 5 трансгенных линий с 2 инвертированными повторами фрагмента гена ppv-cp. Стабильная интеграция генов в геном растений подтверждена ПЦР-анализами. Накопление белка оболочки оценивали методом вестерн-блоттинга в 5 из 6 проанализированных линий. Трансгенные побеги были укоренены и акклиматизированы в теплице. После прививки инфицированными PPV почками у всех контрольных и трансформированных ppv-cp растений с помощью вестерн-блоттинга обнаруживались полосы, соответствующие белку оболочки PPV, тогда как в образцах от растений, трансформированных конструкцией "шпилька", не наблюдалось никаких пятен, соответствующих белку оболочки PPV. Эти предварительные результаты подтвердили эффективность стратегии RNAi для защиты растений от вирусной атаки в целом и плодов косточковых культур и от PPV, в частности.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Kulikov, I.M. | Burmenko, Yu.V. | Sidorova, T.N. | Pushin, A.S. | Miroshnichenko, D.N. | Dolgov, S.V.

The use of Prunus rootstocks that are resistant to plum pox virus (PPV) is an important agronomic strategy to control the Sharka disease spreading in nurseries and orchards. Despite remarkable progress in developing stone fruit rootstocks to adapt to various stresses, breeding that ensures durable virus resistance has not yet been achieved. For this reason, the engineering of PPV resistant plants through genetic transformation is a very promising approach to control sharka disease. The aim of the present study is to produce transgenic plants of the clonal rootstock 'Elita', which is resistant to PPV using ribonucleic acid interference (RNAi) technology. The genetic construct containing the self-complementary fragments of the Plum pox virus coat protein (PPV-CP) gene sequence were used to induce the mechanism of post-transcriptional gene silencing to ensure virus resistance. Transgenic plants have been produced after agrobacterium-mediated leaf transformation in vitro. The results of polymerase chain reaction (PCR) and Southern blotting analyses confirmed the stable genomic integration of the PPV-CP sense and antisense intronhairpin-RNA sequence. The functionality of the introduced expression cassette was confirmed by the activity of including the uidA gene into the transferring T-DNA. To our knowledge, this is the first interspecific plum rootstock produced by genetic engineering to achieve PPV resistance. The technique applied ensures absence of foreign DNA introducing in the plum genome. | Использование подвоев сливы, устойчивых к потивирусу шарки сливы (PPV), является важной стратегией борьбы с распространением заболевания в питомниках и садах. Несмотря на значительный прогресс в разработки подвоев косточковых плодовых культур для адаптации к различным стрессам, долговременная устойчивость к вирусам традиционными методами селекции до сих пор безуспешна. По этой причине создание устойчивых к PPV растений биоинженерными методами остается актуальной в противодействии распространению этого заболевания. Целью настоящего исследования является получение трансгенных растений клонового подвоя косточковых культур 'Элита', устойчивого к PPV, с использованием технологии интерференции рибонуклеиновых кислот (RNAi). Для индуцирования механизма посттранскрипционного замалчивания экспрессии генов, обеспечивающего устойчивость к вирусу, была использована генетическая конструкция, содержащая самокомплементарные фрагменты последовательности гена белка оболочки вируса шарки сливы (PPV-CP). Трансгенные растения были получены после опосредованной агробактериями трансформации листьев in vitro. Результаты полимеразной цепной реакции (ПЦР) и Саузерн-блоттинга подтвердили стабильную геномную интеграцию последовательности PPV-CP смысловой и антисмысловой интрон-РНК-шпильки последовательности. Функциональность введенной экспрессионной кассеты была подтверждена активностью включения гена uidA в переносящую Т-ДНК. Насколько нам известно, это первый межвидовой подвой сливы, полученный с помощью генной инженерии для достижения устойчивости к PPV вирусам, Примененная методика исключает введение чужеродных последовательностей в геном сливы.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Sidorova, T.N. | Miroshnichenko, D.N. | Kirov, I.V. | Pushin, A.S. | Dolgov, S.V.

У косточковых плодовых культур устойчивость к вирусу шарки сливы (PPV) может быть достигнута за счет специфической деградации вирусной РНК по механизму РНК-интерференции (RNAi). Исследование решает следующий вопрос: в какой степени сигналы сайленсинга малые интерферирующие РНК (siRNA) передаются из трансгенного подвоя в прививку коммерческого сорта и насколько это влияет на его устойчивость к PPV? Были изучены две комбинации, NT:GM и GM:NT (привой:подвой), с акцентом на первую комбинацию. Инокуляцию вирусом проводили либо на привое, либо на подвое. Форму клонового подвоя косточковых культур 'Элита' [(Prunus pumila L.xP. salicina Lindl.)x(P. cerasifera Ehrh.)] использовали как подвой для домашней сливы сорта Стартовая (Prunus domestica L.). Трансгенные формы подвоя и привоя экспрессировали конструкцию РНК-шпильки, генерирующую малые интерферирующие РНК (siRNA) комплементарные гену белка оболочки PPV (CP), и демонстрировали высокую вирусную устойчивость. Данные о последовательностях пулов малых РНК (sRNA) показали, что накопление специфичной для конструкции малой интерферирующей (siRNA) в трансгенном подвое сливы достигло более 2% от общего количества. Повышенный уровень siRNA обеспечивал устойчивость к PPV и блокировал перемещение вируса через GM-ткани к NT-партнеру при инокуляции трансгенных тканей. Сигнал мобильной siRNA не перемещался от GM-подвоя к целевой NT-ткани привоя до уровня, достаточного для запуска сайленсинга транскриптов PPV и обеспечения надежной вирусной устойчивости. Отсутствие подвижности молекул siRNA, полученных из трансгена, сопровождалось переносом различных эндогенных специфичных для подвоя siRNA в NT-привой, что указывает на исключительное нарушение транзитивности исследуемого сигнала РНК интерференции. Представленные данные показывают, что результаты трансплантация косточковых плодовых культур пока непредсказуемы, транспорт siRNA в комбинации подвой/привой требует дальнейшего изучения на молекулярном уровне. | In stone fruit trees, resistance to Plum pox virus (PPV) can be achieved through the specific degradation of viral RNA by the mechanism of RNA interference (RNAi). Transgenic virus-resistant plants, however, raise serious biosafety concerns. The present study was aimed at answering the following question: To what extent are molecular RNAi silencing signals transmitted across graft junctions in transgrafted plum trees and how much does it affect PPV resistance in genetically modified (GM)/non-transgenic (NT) counterparts? Two combinations, NT:GM and GM:NT (scion:rootstock), were studied, with an emphasis on the first transgrafting scenario. Viral inoculation was carried out on either the scion or the rootstock. The interspecific rootstock 'Elita' [(Prunus pumila L.x.P. salicina Lindl.)x(P. cerasifera Ehrh.)] was combined with cv. 'Startovaya' (Prunus domestica L.) as a scion. Transgenic plum lines of both cultivars were transformed with a PPV-coat protein (CP)-derived intron-separate hairpin-RNA construct and displayed substantial viral resistance. High-throughput sequence data of small RNA (sRNA) pools indicated that the accumulation of construct-specific small interfering RNA (siRNA) in transgenic plum rootstock reached over 2%. The elevated siRNA level enabled the resistance to PPV and blocked the movement of the virus through the GM tissues into the NT partner when the transgenic tissues were inoculated. At the same time, the mobile siRNA signal was not moved from the GM rootstock to the target NT tissue to a level sufficient to trigger silencing of PPV transcripts and provide reliable viral resistance. The lack of mobility of transgene derived siRNA molecules was accompanied by the transfer of various endogenous rootstock-specific siRNAs into the NT scion, indicating the exceptional transitivity failure of the studied RNAi signal. The data presented indicate that transgrafting in woody fruit trees remains unpredictable, it needs further in-depth examination to deliver molecular silencing signals.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Guzeeva, A.A. | Kapitova, I.A. | Dolgov, S.V. | Burmenko, Yu.V.

The study aimed to analyse the current state of the art in genome modification of fruit and berry crops for more significant (vs. premium pure breeding varieties) deviations of norm in the traits and properties of biotic and abiotic resistance, productivity, fruit quality, etc. First horticultural crop transformation studies aimed at developing protocols based on selectable enzyme marker genes of phosphorylation-mediated aminoglycoside antibiotics detoxification. Neomycin phosphotransferase nptII constitutes the most common system of transgenic fruit and berry crop selection. The transgenic selection priorities were revealed for different fruit and berry crops. In pome crops, it is resistance to scab (Venturia inaequalis (Wint.) Cke), rust (Gymnosporangium juniper - virginianae Schwein.) and bacterial blight (Erwinia amylovora Burrill, Winslow et al.), higher fruit quality, including bright colouring, and reduced enzymatic browning. In stone crops, it is tolerance to plum pox (PPV), papaya ringspot (PRSV) and Prunus necrotic ringspot (PNRSV) viruses. In berry crops it is resistance to Sphaerotheca humuli (DC.) Burrill fungus, grey mould (Botrytis cinerea Pers.), root rot (Phytophthora cactorum (Lebert and Cohn) J.Schröt.) and powdery mildew (Oidium tuckeri Berkeley), as well as higher fruit quality. In citruses crops it is resistance to bacterial canker (Xanthomonas citri sub sp.), citrus ulcer (Xanthomonas axonopodis pv citri), greening disease (Huanglongbing (HLB)) and fungi (Trichoderma harzianum Rifai). In tropical crops it is resistance to papaya ringspot (PRSV) and banana streak (eBSV) viruses. Unique FT-phenotype transgenic fruit lines are leveraged in the new FasTrack breeding strategy. Nine fruit and berry transgenic crop lines have now been registered worldwide. Transgenic Arctic apples ('Golden', 'Granny, Fuji'), plums ('Honey Sweet') and papaya ('Rainbow', 'SunUp', 'Laie Gold') are industry-approved in fresh and processed form. The transgenic list regulated in the Russian Federation does not include fruit or berry crops. | Анализировали современное состояние мировых достижений при получении модифицированных геномов плодовых и ягодных культур (ПЯК) с существенными (отличными от таковых у лучших сортов, полученных без использования биоинженерии) отклонениями нормы реакции по признакам и свойствам устойчивости к биотическим и абиотическим факторам, продуктивности, качества плодов и др. В исследованиях по трансформации ПЯК разработали протоколы, включающие использование селектируемого маркерного гена, который кодировал ферменты, детоксифицирующие аминогликозидные антибиотики путем фосфорилирования. Наиболее распространенная система отбора для трансгенных линий ПЯК– использование nptII (неомицинфосфотрансфераза). Для семечковых культур приоритетные направления создания ГМ-линии – устойчивость к парше Venturia inaequalis (Wint.) Cke, ржавчине Gymnosporangium juniper - virginianae Schwein., бактериальному ожогу Erwinia amylovora Burrill, Winslow et al., высокое качество плодов. Для косточковых – толерантность к вирусу шарки (PPV), кольцевой пятнистости (PRSV), некротической пятнистости плодов (PNRSV). Для ягодных – устойчивость к грибам Sphaerotheca humuli (DC.) Burrill, возбудителю серой (Botrytis cinerea Pers.) и корневой (Phytophthora cactorum (Lebert and Cohn) J.Schröt.) гнилям, мучнистой росе (Oidium tuckeri Berkeley), высокое качество плодов. Для цитрусовых – устойчивость к бактериальному раку (Xanthomonas citri sub sp.), возбудителю язвы (Xanthomonas axonopodis pv citri), болезни озеленения (Huanglongbing (HLB)) и грибам (Trichoderma harzianum Rifai). Для тропических – устойчивость к вирусу кольцевой пятнистости (PRSV), вирусу полосатости бананов (eBSV). ГМ-линии плодовых с уникальным фенотипом FT применяются в новой стратегии селекции – "FasTrack". В мире зарегистрированы 9 ГМ-линий ПЯК. Для промышленного потребления в свежем виде и переработки разрешены ГМ-линии яблок Arctic (Golden, Granny, Fuji), сливы (Honey Sweet), папайи (Rainbow, SunUp, Laie Gold). В списке трансгенных культур, зарегистрированных в РФ, ГМ-линии ПЯК отсутствуют.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Rudaya, E.S. | Dolgikh, E.A.

В основе развития бобово-ризобиального симбиоза лежит сигнальный обмен между партнерами, что обеспечивает их взаимное узнавание, активацию инфекционного процесса и программы органогенеза клубеньков. Цель работы - изучение возможности приобретения растениями Solanum lycopersicum способности к узнаванию сигнальных молекул ризобий за счет переноса генов, кодирующих рецепторы Nod-факторов у бобового растения Pisum sativum. Для проведения экспериментов были получены и использованы 2 вида конструкций в векторе pKm43GW, в которых гены рецепторов PsSym10 или PsK1 были клонированы под промотором гена экстенсина томата pSlEXT1 - pSlEXT1::PsSym10-3xFLAG::T35S и pSlEXT1::PsK1-RFP::T35S. Молодые проростки томата S. lycopersicum сорта Carmello были трансформированы штаммом Agrobacterium rhizogenes Arqua 1. Для анализа использовали трансформированные корни композитных растений томата без инокуляции ризобиями Rhizobium leguminosarum bv. viciae CIAM1026 (контроль, 7 сут), а также трансформированные корни через 7 и 21 сут после инокуляции. При использовании промотора pSlEXT1 наблюдали экспрессию обоих генов PsSym10 и PsK1 в генетически трансформированных корнях растений томата, при этом экспрессия усиливалась под влиянием инокуляции ризобиями. Было показано существенное (примерно в 2,0-2,5 раза) повышение экспрессии гена PsSym10 в ответ на инокуляцию ризобиями как на 7-е, так и на 21-е сут. Уровень экспрессия PsK1 оказался самым высоким через 7 сут после инокуляции в трансформированных корнях композитных растений томата по сравнению с контролем. Чтобы определить, будут ли активироваться компоненты "общего" сигнального пути под влиянием перенесенных рецепторов в композитных растениях томата, были оценены изменения в экспрессии генов S. lycopersicum SlD27, SlNSP2, SlRAM1 и SlMAPK6. Активация экспрессии двух генов SlNSP2 и SlMAPK6 в ответ на инокуляцию может свидетельствовать о влиянии перенесенного гена K1 гороха на восприимчивость растений томата к инокуляции ризобиями. | The development of legume-rhizobial symbiosis is based on signal exchange between partners, which ensures their mutual recognition and activation of the infection process and the program of nodule organogenesis. The aim of this work was to study the possibility of acquiring the ability of Solanum lycopersicum plants to recognize signal molecules of rhizobia after transfer of the genes encoding receptors for Nod factors in the legume plant Pisum sativum. Two types of constructs in the pKm43GW vector were obtained and used, in which the PsSym10 or PsK1 genes encoding receptors were cloned under the pSlEXT1 promotor of tomato extensin gene, namely pSlEXT1::PsSym10-3xFLAG::T35S and pSlEXT1::PsK1-RFP::T35S. Young tomato seedlings of cv. 'Carmello' were transformed with the Agrobacterium rhizogenes Arqua 1 strain. For the analysis we used transformed roots of composite tomato plants without rhizobial Rhizobium leguminosarum bv. viciae CIAM1026 inoculation (control, 7 days), as well as transformed roots at 7 and 21 days after inoculation. In genetically transformed tomato roots the expression of both PsSym10 and PsK1 genes was observed under the pSlEXT1 promoter, moreover the expression was enhanced under the influence of rhizobial inoculation. A significant increase in the expression of the PsSym10 gene was shown in response to inoculation with rhizobia both at 7 and 21 days. The level of PsK1 expression was found to be the highest 7 days after inoculation in the transformed roots of composite tomato plants as compared to the control. Activation of the expression of two genes, the SlNSP2 and SlMAPK6 in response to inoculation may indicate the effect of the introduced pea K1 gene on the susceptibility of tomato plants to rhizobial inoculation.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

B. R. Kuluev | N. D. Minchenkov | G. R. Gumerova | Б. Р. Кулуев | Н. Д. Минченков | Г. Р. Гумерова

Natural rubber is a strategic natural raw material, which is used in the production of tires and military equipment, in medicine and other industries. An alternative to Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg. and the most promising rubber plant is the Russian dandelion (Taraxacum kok-saghyz Rodin). The rubber that accumulates in the roots of this dandelion is not inferior in quality to the natural rubber from H. brasiliensis, and its content reaches 27% of the dry weight of roots. The purpose of this paper is to describe the economically important components of T. kok-saghyz roots, the main methods for extracting natural rubber from the roots, as well as the approaches to micropropagation and genetic transformation of kok-saghyz and related species. In the middle of the 20th century, the industrial method of isolating rubber from Russian dandelion in the USSR was based on preliminary treatment of the roots with a 2% solution of alkali, which could negatively affect rubber quality. Therefore, it is important to develop new, rapid, but at the same time, inexpensive methods of rubber extraction from T. koksaghyz. Some of them are considered in this paper. The breeding of Russian dandelion should be aimed at both increasing the root size and the content of rubber. In this regard, the development of laboratory express methods for rubber extraction is also important. The authors have developed and optimized a method for extracting rubber from dry plant tissue using polar solvents (water and acetone), with the final extraction with a non‑polar solvent (hexane). The developed rubber extraction protocol showed results comparable to the literature data. In order to create more productive plant forms, experiments are also being conducted on T. kok-saghyz micropropagation and genetic transformation. However, the number of such works is still very small, probably due to the low regenerative abilities of this dandelion species. | Натуральный каучук является стратегическим природным сырьем, который широко применяется при производстве шин, военной техники, в медицине и в других отраслях. Около 90% добычи каучука высокого качества приходится на Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg. Однако этот природный источник каучука весьма уязвим к грибным заболеваниям. Синтетический каучук уступает по физико‑химическим и механическим свойствам натуральному, в связи с чем существует необходимость в поиске альтернативных источников данного сырья. Наиболее перспективным альтернативным гевее каучуконосом является одуванчик кок‑сагыз (Taraxacum kok-saghyz Rodin). В его корнях накапливается каучук, не уступающий по качеству гевейному, содержание которого у высокопродуктивных линий достигает 27% к сухой массе корней. В связи с этим целью данной статьи является описание хозяйственно ценных компонентов T. kok-saghyz, некоторых методов выделения натурального каучука из корней этого растения, а также подходов по микроклональному размножению и генетической трансформации кок‑сагыза и близких видов. В СССР в середине XX века в основе промышленного метода выделения каучука из кок‑сагыза лежала предварительная обработка корней 2% раствором щелочи, которая может оказывать негативное влияние на качество каучука. Поэтому разработка новых, но в то же время недорогих промышленных методов выделения каучука из корней кок‑сагыза весьма актуальна. Одновременно в некоторых странах мира ведется селекционная работа, направленная на увеличение как размеров корней кок‑сагыза, так и содержания каучука в них. В связи с этим возникает необходимость в разработке лабораторных экспресс‑методов выделения каучука. Нами был отработан и оптимизирован лабораторный метод выделения каучука из сухой растительной ткани при помощи воды и ацетона, с финальной экстракцией гексаном. Разработанный нами протокол экстракции каучука показал результаты, сопоставимые с литературными данными. Для выведения более продуктивных форм проводятся также эксперименты по микроклональному размножению и генетической трансформации кок‑сагыза, однако число таких работ пока небольшое, что, видимо, связано с низкими регенерационными способностями данного вида одуванчиков.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources - Russian Federation

2018

Gulevich, A.A. | Kurenina, L.V. | Baranova, E.N., All-Russia Research and Development Inst. of Agricultural Biotechnology, Moscow

Plastids are plant cell compartments the most sensitive to abiotic stresses, because photosynthesis and other important metabolic processes take place here. To protect the chloroplast compartment, tomato plants of the cv 'Belyi naliv' and potato cv 'Darenka' were transformed with agrobacteria containing genes of Fe-dependent superoxide dismutase and choline oxidase. These target genes were provided with signal sequences directing the expressed protein to the plastid compartment. The abrobacterial transformation technique was optimized experimentally for crop varieties mentioned above. It was shown that the true leaves and stems of the developed plants are the most suitable explants for regenerant obtaining. The highest frequency of regeneration from explants was achieved using the medium containing 5 mg/l BAP, 0.1 mg/l NAA and 1 mg/l zeatin. Among the antibiotics tested for inhibition of agrobacterium, augmentin and timentin are characterized by identical good performance. To completely eliminate the agrobacterium, antibiotic concentration of 200 mg/l in the medium was sufficient, and it had no inhibitory effect on shoot regeneration. However, to suppress the agrobacterium by means of cefotaxime, a concentration of 500 mg/l and higher was necessary. In addition, cefotaxime began to exert inhibitory effect on regenerant development already at concentration of 100 mg/l. | Одни из самых чувствительных к повреждению абиотическими стрессами компартменты растительной клетки - пластиды, в которых осуществляются фотосинтез и другие важные метаболические процессы. Чтобы обеспечить защиту хлоропластного компартмента методом генетической инженерии, растения томата сорта Белый Налив и картофеля сорта Даренка были трансформированы генами Fe-зависимой супероксиддисмутазы и холиноксидазы. Эти целевые гены были снабжены сигнальными последовательностями, направляющими белок в пластидный компартмент. В результате экспериментов оптимизирован метод агробактериальной трансформации для изучаемых сортов томата и картофеля. Показано, что для получения регенерантов наиболее подходящими эксплантами служат настоящие листья и стебли развившихся растений. Самая высокая частота регенерации у эксплантов достигнута на среде, содержащей 5 мг/л бензинаминопурина (БАП), 0,1 мг/л нафтилуксусной кислоты (НУК) и 1 мг/л зеатина. Среди тестируемых антибиотиков для подавления агробактерии одинаково эффективными были аугментин и тиментин. Для полной элиминации микроорганизма достаточно было концентрации 200 мг/л в среде, при этом антибиотики не оказывали ингибирующего воздействия на процесс регенерации побегов. Однако цефотаксим подавлял агробактерии лишь в концентрации 500 мг/л и выше, он угнетал развитие регенерантов уже при концентрации 100 мг/л.

显示更多 [+]

显示较少 [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation