|
ОБ ОБРАЗОВАНИИ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИЯХ КАРТОФЕЛЯ, ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ ГЕНОМ Д12-АЦИЛ-ЛИПИДНОЙ ДЕСАТУРАЗЫ ЦИАНОБАКТЕРИИ Synechocystis sp. Прядехина Е.В., Лапшин П.В., Юрьева Н.О., Алявина А.К., Загоскина Н.В.
Одной из важнейших сельскохозяйственных культур, используемых человеком в пищу, является картофель. Более 50% его мирового производства идет для питания человека, 30% - на корм животным, 3-4% - для получения крахмала и спирта и около 10% - на посадочный материал [1]. Однако свыше 20-25% общего валового сбора урожая картофеля ежегодно теряется как от различных болезней, так и от других стрессовых воздействий [2]. В последние годы для повышения продуктивности и устойчивости картофеля используют новые биотехнологии, к числу которых относится и метод генетической трансформации. Введение «нужных» генов с помощью A. tumefaciens уже позволило получить растения с повышенной пищевой ценностью, устойчивостью к абиотическим стрессам (холоду, засолению, действию гербицидов) [3]. Одним из стрессовых факторов, наносящих большой урон сельскохозяйственным растениям, является низкая температура. Для предотвращения ее негативного воздействия можно использовать введение в геном клеток десатураз - ферментов, отвечающих за образование двойных связей в цепях жирных кислот (ЖК) [4]. Они изменяют состояние мембран, увеличивая количество ненасыщенных ЖК в составе липидов. В последние годы уже были получены растения, трансформированные геном Д12-десатуразы (des A) из цианобактерии Synechocystis. Было показано, что введение гена desА в растения картофеля способствовало повышению содержания ненасыщенных ЖК в листьях [5]. При этом в тканях трансформантов существенно изменилось содержание линолевой (Д9,12 - 18:2) и линоленовой (Д9,12,15 - 18:3) кислот. В большинстве линий содержание 18:2 увеличивалось от 35 до 72% от общего количества ЖК. Важным моментом является не только изучение изменений в составе ЖК мембран растительных клеток, но и других физиолого-биохимических характеристик трансгенных культур. К их числу можно отнести и изучение образования фенольных соединений – одних из наиболее распространенных вторичных метаболитов растительных клеток [6]. В связи с этим целью нашего исследования являлось изучение трансгенных растений картофеля (Solanum tuberozum L.; раннеспелый сорт Скороплодный) со средним и высоким уровнем экспрессии гена desA из термофильной цианобактерии Synechocystis sp. Объект и методы исследования Трансгенные растения были получены в Институте общей генетики РАН и лубезно предоставлены проф. И. Голденковой-Павловой. Они культивировались в коллекции Института физиологии растений РАН при 22°С и 16-часовом фотопериоде на агаризованной питательной среде Мурасиге-Скуга, содержащей 2% сахарозы [7]. Последовательность генов десатураз была трансляционно слита с последовательностью репортерного гена LicBM3, кодирующего термостабильную лихеназу. Экспрессия данных генов была подтверждена с помощью метода ПЦР и определения активности репортерного белка лихеназы. Для извлечения фенольных соединений листья, срезанные со срединной части растений, экстрагировали 96%-ным этанолом. В экстрактах спектрофотометрическим методом определяли содержание суммы растворимых фенольных соединений с реактивом Фолина–Дениса (поглощение при 725 нм) [8] и содержание флавонолов по реакции с 1%-ным водным раствором хлористого алюминия (поглощение при 415 нм) [9]. Калибровочные кривые в обоих случаях строили по рутину. Исследования проводили в двух биологических повторностях. Для математической обработки результатов использовали программу Excel. В таблице и на рисунке представлены средние арифметические значения определения и их стандартное отклонение. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Определение содержания фенольных соединений и флавоноидов в листьях 60-дневных растений картофеля контрольной и рансформированных линий выявило различия между ними (рис. 1). При этом содержание фенольных соединений в контрольной линии было значительно меньше, чем в линиях с различным уровнем экспрессии гена desA. Наибольшее их накопление характерно для линии со средним уровнем экспрессии (почти в 3 раза выше, чем в контроле). Исходя из этого можно заключить, что введение гена desA в растения картофеля сопровождается активацией биосинтеза фенольных соединений. В определенной степени аналогичная тенденция характерна и для накопления флавонолов – одних из наиболее распространенных фенольных соединений зеленых тканей растений [6]. Однако в этом случае различия между всеми вариантами незначительны. Следовательно, введение гена desA не затрагивает пути образования флавоноидов. Все вышеизложенное позволяет заключить, что введение гена desA в культивируемые в условиях in vitro растения картофеля влияет на их способность к накоплению фенольных соединения, вероятно, преимущественно нефлавоноидых веществ. ЛИТЕРАТУРА
| Внимание! Эта статья опубликована, на нее можно ссылаться при написании научных работ. Ссылка на эту публикацию выглядит так: Прядехина Е.В., Лапшин П.В., Юрьева Н.О., Алявина А.К., Загоскина Н.В. Об образовании фенольных соединений в растениях картофеля, трансформированных геном Д12-ацил-липидной десатуразы цианобактерии Synechocystis sp. // Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы докладов VIII Международного симпозиума. Москва, 2-5 октября 2012 г. /отв. ред. Н.В. Загоскина – М.: ИФР РАН; РУДН, 2012. С. 427-430. (ISBN 978-5-209-04571-7). Иллюстрации к этой статье:
Рис. 1. Содержание фенольных соединений (ФС) и флавонолов в листьях контрольных и трансформированных геном desA растений картофеля (возраст – 60 дней). Варианты: 1 – контрольные растения; 2 - трансгенные растения с высоким уровнем экспрессии гена,3 - трансгенные растения со средним уровнем экспрессии гена. |
(с) Авторские права: перепечатка и копирование материалов разрешена без ограничений с простановкой ссылок на авторов и издание, где опубликован материал.
Copyrights: Non commercial using of these materials is permitted with obligatory informing of the authors and linking to the source.