اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 19 |
| تعداد شماره‌ها | 380 |
| تعداد مقالات | 3,141 |
| تعداد مشاهده مقاله | 4,264,579 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 2,859,331 |
Efficient induction of embryogenic callus and biolistic-mediated transient transformation in the CP57-614 sugarcane cultivar (Saccharum officinarum L.) | ||
| Iranian Journal of Genetics and Plant Breeding | ||
| دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 25، تیر 2024، صفحه 1-9 اصل مقاله (688.81 K) | ||
| نوع مقاله: Research paper | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30479/ijgpb.2024.19760.1364 | ||
| نویسندگان | ||
| Soheila Matroodi1، 2؛ Mostafa Motallebi* 1؛ Amir Mousavi* 1؛ Esmat Jourabchi1 | ||
| 1Department of Plant Molecular Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB), Tehran, Iran. | ||
| 2Faculty of Marine Science and Oceanography, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr, Iran. | ||
| تاریخ دریافت: 18 دی 1402، تاریخ بازنگری: 23 تیر 1403، تاریخ پذیرش: 24 تیر 1403 | ||
| چکیده | ||
| This study aimed to optimize embryogenic callus formation and transformation of the CP57-614 sugarcane variety using particle bombardment. Young leaf explants were cultured on modified Murashige and Skoog (MS) medium containing different concentrations of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D; auxin) (1, 2, and 4 mg L-1) and two Dicamba concentrations (4 and 6 mg L-1). The highest callus induction rate was achieved with 2 mg L-1 of 2,4-D. Subsequently, particle bombardment was used to introduce genetic constructs containing the uidA reporter gene driven by three promoters (CaMV35S, ubiquitin, and actin1) into the embryogenic calli. We assessed the impact of various biological, physical, and DNA parameters, including bombardment pressure, target distance, particle size, DNA amount, and osmotic pretreatment, through histochemical GUS assay to quantify blue spots. Results showed that the most effective combination involved bombardment at 1100 psi, 6 cm target distance, 1 μm gold particles coated with 1 μg DNA, under a vacuum of 25 inHg. Additionally, the best osmotic pretreatment utilized a solution containing 0.2 M sorbitol and 0.2 M mannitol. Notably, the construct driven by the ubiquitin promoter resulted in the highest transient expression of the uidA gene, suggesting its superiority for gene expression in this system. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| Calli؛ Gene expression؛ Particle bombardment؛ Sugarcane | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| القای کارآمد کالوس جنین زا و ایجاد تراریختی موقت با استفاده از روش زیست پرتابی در رقم CP57-614 نیشکر (Saccharum officinarum L.) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| سهیلا مطرودی1، 2؛ مصطفی مطلبی1؛ امیر موسوی1؛ عصمت جورابچی1 | ||
| 1گروه بیوتکنولوژی مولکولی گیاهی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری(NIGEB)، تهران، ایران.|دانشکده علوم دریایی، دانشگاه علوم و فنون دریایی، خرمشهر، ایران. | ||
| 2گروه بیوتکنولوژی مولکولی گیاهی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری(NIGEB)، تهران، ایران.|دانشکده علوم دریایی، دانشگاه علوم و فنون دریایی، خرمشهر، ایران. | ||
| چکیده [English] | ||
| این مطالعه به منظور بهینه سازی شرایط القای کالوس جنین زا و تراریختی رقم CP57-614 نیشکر با بمباران ذره‌ای انجام شد. ریزنمونه‌های برگ‌های جوان بر روی محیط کشت تغییر یافته موراشیگ و اسکوگ حاوی غلظت‌های مختلف -2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) (1، 2 و 4 میلی‌گرم در لیتر) و دو غلظت Dicamba(4 و 6 میلی گرم در لیتر) کشت شدند. حداکثر درصد القای کالوس از محیط حاوی 2 میلی گرم در لیتر2,4-D بدست آمد. سازواره‌های ژنتیکی حاوی ژن uidA تحت کنترل پروموترهای CaMV35S ، ubiquitin و actin1 برای بمباران بافت‌های سوماتیک استفاده شدند. تأثیر پارامترهای مختلف بیولوژیکی، فیزیکی و DNA با استفاده از روش هیستوشیمیایی GUS برای کمی کردن و مقایسه تعداد لکه‌های آبی مورد ارزیابی قرار گرفت. این بررسی شرایط بهینه را برای دستیابی به بیان گذرای ژن uidA در کالوس های جنین زا تعیین کرد. شرایط بهینه شناسایی شده به این شرح بود: کالوس ها در فشار psi 1100، با فاصله هدف 6 سانتی متر، ذرات طلا به اندازه 1 میکرومتر، پوشش داده شده با 1 میکروگرم DNA ، اعمال فشار خلاء 25 اینچ جیوه بمباران شدند. علاوه بر این، کالوس ها با استفاده از محلولی حاوی 0.2 مولار سوربیتول و 0.2 مولار مانیتول تحت پیش تیمار اسمزی قرار گرفتند. قابل ذکر است، هنگامی که سازه حامل پروموتر ubiquitin استفاده شد، نرخ بیان بالاتری مشاهده شد. نرخ بیان افزایش یافته نشان داد که پروموتر ubiquitin موثرتر از سایر پروموترهای مورد بررسی قرار گرفته در این آزمایش بود. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| نیشکر, کالوس جنین زا, زیست پرتابی, بیان ژن | ||
| مراجع | ||
|
Khatri A., Ahmed Khan I., Aslam Javed M., Aquil Siddiqui M., et al. (2002). Studies on callusing and regeneration potential of indigenous and exotic sugarcane clones. Asian Journal of Plant Sciences, 1(1): 41-43. Joshi A. J., Parmar V. L., Acharya Z. R., Udutha J. V., and Madhuri M. (2021). Genetic variability analysis in sugarcane (Saccharum spp. Complex) through in vitro chemical mutagenesis on callus culture. The Pharma Innovation, 10: 22-29. Aksa A., Setiawati Y., Minarsih H., Riyadi I., Prasetyo M., Sinta M., Sumaryono S., and Saptari R. T. (2023). Callus stage and morphology affect the DNA yield on the DNA extraction from the sugarcane in vitro callus. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1255(1): 012056. Badawy O., Nasr M., and Alhendawi R. (2008). Response of sugarcane (Saccharum species hybrid) genotypes to embryogenic callus induction and in vitro salt stress. Sugar Tech, 10: 243-247. Behera K., and Sahoo S. (2009). Rapid in vitro micro propagation of sugarcane (Saccharum officinarum L. cv- Nayana) through callus culture. Nature and Science, 7(4): 1545-0740. Cheavegatti-Gianotto A., de Abreu H. M. C., Arruda P., Bespalhok Filho J. C., et al. (2011). Sugarcane (Saccharum X officinarum): A Reference Study for the Regulation of Genetically Modified Cultivars in Brazil. Tropical Plant Biology, 4(1): 62-89. Dhir S., Knowles K., Pagan C. L., Mann J., and Dhir S. (2010). Optimization and transformation of Arundo donax L. using particle bombardment. African Journal of Biotechnology, 9(39): 6460-6469. Guirimand G., Burlat V., Oudin A., Lanoue A., St-Pierre B., and Courdavault V. (2009). Optimization of the transient transformation of Catharanthus roseus cells by particle bombardment and its application to the subcellular localization of hydroxymethylbutenyl 4-diphosphate synthase and geraniol 10-hydroxylase. Plant Cell Reports, 28(8): 1215-1234. Irvine J. E. (1999). Saccharum species as horticultural classes. Theoretical and Applied Genetics, 98(2): 186-194. Jiang P., Zhang K., Ding Z., He Q., Li W., Zhu S., Cheng W., Zhang K., and Li K. (2018). Characterization of a strong and constitutive promoter from the Arabidopsis serine carboxypeptidase-like gene AtSCPL30 as a potential tool for crop transgenic breeding. BMC Biotechnology, 18: 59. Joyce P. A., and Sun, Y. (2020). Biolistics-mediated gene delivery in sugarcane. In: Rustgi S., and Luo H. (Eds.), Biolistic DNA Delivery in Plants: Methods and Protocols, 2124: 217-228. Kaur A., Gill M. S., Ruma D., and Gosal S. S. (2008). Enhanced in vitro shoot multiplication and elongation in sugarcane using cefotaxime. Sugar Tech, 10(1): 268. Kona P., Kumar M. H., Reddy K. H. P., Reddy D. M., Eswar Reddy N. P., Latha P., and Balaji M. S. (2019). Effect of 2, 4 D and EMS On in vitro regeneration in sugarcane cultivar, Co86032. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 8(3): 1228-1236. Liu D., Oard S. V., and Oard J. H. (2003). High transgene expression levels in sugarcane (Saccharum officinarum L.) driven by the rice ubiquitin promoter RUBQ2. Plant Science, 165(4): 743. Lonsdale D., Onde S., and Cuming, A. (1990). Transient expression of exogenous DNA in intact, viable wheat embryos following particle bombardment. Journal of Experimental Botany, 41(9): 1161-1165. Maeda S., Ackley W., Yokotani N., Sasaki K., Ohtsubo N., Oda K., and Mori M. (2023). Enhanced resistance to fungal and bacterial diseases due to overexpression of BSR1, a Rice RLCK, in sugarcane, tomato, and torenia. International Journal of Molecular Sciences, 24(4): 3644. Matroodi S., Motalebi M., Zamani M. R., Mousavi A., Davoodi D., and Jahromi Z. (2013). Sugarcane (NCo310) transient transformation using uidA reporter gene. Iranian Journal of Biotechnology, 11: 54-63. Mbambalala N., Panda S. K., and van der Vyver C. (2021). Overexpression of AtBBX29 improves drought tolerance by maintaining photosynthesis and enhancing the antioxidant and osmolyte capacity of sugarcane plants. Plant Molecular Biology Reporter, 39(2): 419-433. McElroy D., Zhang W., Cao J., and Wu R. (1990). Isolation of an efficient actin promoter for use in rice transformation. The Plant Cell, 2(2): 163-171. Mohanan M. V., Pushpanathan A., Padmanabhan S., Sasikumar T., et al. (2021). Overexpression of Glyoxalase III gene in transgenic sugarcane confers enhanced performance under salinity stress. Journal of Plant Research, 134(5): 1083-1094. Mousavi M., Mousavi A., Habashi A. A., and Dehsara B. (2014). Genetic transformation of date palm (Phoenix dactylifera L. cv. ‘Estamaran’) via particle bombardment. Molecular Biology Reports, 41(12): 8185-8194. Mousavi M., Mousavi A., Habashi A., and Arzani K. (2009). Optimization of physical and biological parameters for transient expression of uidA gene in embryogenic callus of date palm (Phoenix dactylifera L.) via particle bombardment. African Journal of Biotechnology, 8(16): 16. Murashige T., and Skoog F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15(3): 473-497. Nagai K., Mori Y., Ishikawa S., Furuta T., et al. (2020). Antagonistic regulation of the gibberellic acid response during stem growth in rice. Nature, 584(7819): 7819. Oz M. T., Altpeter A., Karan R., Merotto A., and Altpeter F. (2021). CRISPR/Cas9-mediated multi-allelic gene targeting in sugarcane confers herbicide tolerance. Frontiers in Genome Editing, 3: 673566. Parveez G. K. A., Chowdhury M. K. U., and Saleh N. M. (1997). Physical parameters affecting transient GUS gene expression in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) using the biolistic device. Industrial Crops and Products, 6(1): 41-50. Petrillo C. P., Carneiro N. P., Purcino A. Á. C., Carvalho C. H. S., Alves J. D., and Carneiro A. A. (2008). Optimization of particle bombardment parameters for the genetic transformation of Brazilian maize inbred lines. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 43: 371-378. Ramesh M., and Gupta A. K. (2005). Transient expression of β-glucuronidase gene in indica and japonica rice (Oryza sativa L.) callus cultures after different stages of co-bombardment. African Journal of Biotechnology, 4(7): 596-600. Rasco-Gaunt S., Riley A., Barcelo P., and Lazzeri P. A. (1999). Analysis of particle bombardment parameters to optimise DNA delivery into wheat tissues. Plant Cell Reports, 19(2): 118-127. Santosa D. A., Hendroko R., Farouk A., and Greiner R. (2004). A rapid and highly efficient method for transformation of sugarcane callus. Molecular Biotechnology: The Journal of Molecular Biology Protocols, Reviews and Applications, 28(2): 113-120. Schöpke C., Taylor N. J., Cárcamo R., Beachy R. N., and Fauquet C. (1997). Optimization of parameters for particle bombardment of embryogenic suspension cultures of cassava (Manihot esculenta Crantz) using computer image analysis. Plant Cell Reports, 16(8): 526-530. Subramaniam S., Mahmood M., Abdullah M. P., Meon S., Xavier R., and Mohd Fadzillah N. (2005). Physical and biological parameters affecting transient GUS and GFP expression in banana via particle bombardment. Asia Pacific Journal of Molecular Biology and Biotechnology, 13(1): 35-57. Sun L., Liu S., Ren J., Cui M., Wang L., and Leng P. (2011). Optimization of particle bombardment conditions by β- glucuronidase (GUS) reporter system in tomato fruit. African Journal of Biotechnology, 10(4): 675-683. Tadesse Y., Sági L., Swennen R., and Jacobs M. (2003). Optimisation of transformation conditions and production of transgenic sorghum (Sorghum bicolor) via microparticle bombardment. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 75(1): 1-18. Walter C., Grace L. J., Wagner A., White D. W. R., et al. (1998). Stable transformation and regeneration of transgenic plants of Pinus radiata D. Don. Plant Cell Reports, 17(6): 460-468. Wang J., Roe B., Macmil S., Yu Q., Murray J. E., et al. (2010). Microcollinearity between autopolyploid sugarcane and diploid sorghum genomes. BMC Genomics, 11(1): 261. Weng L., Deng H., Xu J., Li Q., Wang L., Jiang Z., Zhang H., Li Q, and Zhang L. (2006). Regeneration of sugarcane elite breeding lines and engineering of stem borer resistance. Pest Management Science, 62(2): 178-187. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 459 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 184 |
||