Manipulare genetică și cartografiere loci cantitativă a trăsăturilor pentru reciclarea azotului în orez

Tomoyuki Yamaya, Mitsuhiro Obara, Hiroyuki Nakajima, Shohei Sasaki, Toshihiko Hayakawa, Tadashi Sato, Manipulare genetică și cartografiere cantitativă a locurilor trăsăturilor pentru reciclarea azotului în orez, Journal of Experimental Botany, Volumul 53, Ediția 370, 15 aprilie 2002, paginile 917– 925, https://doi.org/10.1093/jexbot/53.370.917

Abstract

Introducere

Analiza plantelor transgenice care exprimă ARN simț sau antisens fie pentru GS, fie pentru GOGAT

un promotor al virusului mozaicului 35S al conopidei.

b Promotor subunitate mică Rubisco.

c Cu/Zn promotor de superoxid dismutază.

d Promotor de aspartat aminotransferază.

Analiza plantelor transgenice care exprimă ARN simț sau antisens fie pentru GS, fie pentru GOGAT

un promotor al virusului mozaicului 35S al conopidei.

b Promotor subunitate mică Rubisco.

c Cu/Zn promotor de superoxid dismutază.

d Promotor de aspartat aminotransferază.

Analiza transgenică pentru NADH-GOGAT în orez

Gena NADH-GOGAT are o lungime de 17,1 kb (Goto și colab., 1998), care este probabil prea lungă pentru a transforma orezul, astfel încât a fost proiectată construcția unei gene himerice care conține regiunea promotoră NADH-GOGAT și ADNc NADH-GOGAT. Identificarea elementului (elementelor) cis legate de expresia specifică a țesutului genei NADH-GOGAT nu a fost încă finalizată în orez (Kojima și colab., 2000). Există, totuși, mai multe cazuri care indică importanța prezenței primului intron și 3 ′ - UTR în plus față de 5 ′ - UTR ca promotor pentru expresia genelor specifice țesutului în Arabidopsis thaliana (Sieburth și Meyerowitz, 1997; Larkin și colab., 1993) și cartofi (Fu și colab., 1995). Prin urmare, regiunea de la –2 352 în 5 ′ - UTR (+1 ca început transcripțional) la +1 322 în al 3-lea exon al genei NADH - GOGAT (AB001916; Goto și colab., 1998) din Sasanishiki (japonica) a fost fuzionat cu ADNc NADH-GOGAT (AB008845; Goto și colab., 1998), din care a fost ștearsă regiunea suprapusă care conține coada poli (A) (262 până la 6762 în AB008845). Această genă himerică NADH-GOGAT a fost inserată la locul XbaI între NTPII și HTP în gena uidA (codificând GUS) plasmida Ti ștearsă pBI101Hm (Kojima și colab., 2000). Agrobacterium tumefaciens - transformarea mediată a Kasalath (indica) a fost efectuată așa cum s-a descris anterior (Kojima și colab., 2000). Transformarea Kasalath folosind pBI101Hm a fost de asemenea adoptată ca control.

Conținutul proteinei NADH-GOGAT (A), proteinei Fd-GOGAT (B) și proteinelor solubile (C) în lamele de frunze neexpandite neverde ale diverselor linii de Kasalath la generația T0 introduse cu gena chimerică NADH-GOGAT în sens orientare. Ca control s-au folosit Kasalath de tip sălbatic (W) și transformanți cu pBI101Hm (TC). Ambele proteine ​​GOGAT au fost determinate prin metode de imunoblotare. Barele de eroare reprezintă SE a cel puțin trei plante independente.

Conținutul proteinei NADH-GOGAT (A), proteinei Fd-GOGAT (B) și proteinelor solubile (C) în lamele de frunze neexpandite neverde ale diferitelor linii de Kasalath la generația T0 introduse cu gena chimerică NADH-GOGAT în sens orientare. Ca control s-au folosit Kasalath de tip sălbatic (W) și transformanți cu pBI101Hm (TC). Ambele proteine ​​GOGAT au fost determinate prin metode de imunoblotare. Barele de eroare reprezintă SE a cel puțin trei plante independente.

Caracteristicile morfologice și biochimice ale liniilor reprezentative „supra-exprimate” și liniilor „co-suprimate” comparativ cu cele ale Kasalath de tip sălbatic (W) și controlul transformat cu pBI101Hm (TC). Barele verticale reprezintă SE a cel puțin cinci plante independente. (A) Activitatea NADH-GOGAT în lame de frunze neexpandite neverde; (B) înălțimea plantei; (C) greutatea unui spiculet; (D) numărul spiculelor pe tulpina principală; (E) numărul de panicule pe plantă; și (F) greutatea paniculei pe plantă.

Caracteristicile morfologice și biochimice ale liniilor „supraexprimate” și liniilor „co-suprimate” reprezentative comparativ cu cele ale Kasalath de tip sălbatic (W) și controlul transformat cu pBI101Hm (TC) Barele verticale reprezintă SE a cel puțin cinci plante independente. (A) Activitatea NADH-GOGAT în lame de frunze neexpandite neverde; (B) înălțimea plantei; (C) greutatea unui spiculet; (D) numărul spiculelor pe tulpina principală; (E) numărul de panicule pe plantă; și (F) greutatea paniculei pe plantă.

Analiza QTL pentru conținutul de proteine ​​GS1 și NADH-GOGAT din orez

Regiunile QTL putative pentru conținutul de proteine ​​GS1 în lamele frunzelor senescante NADH - Conținutul de proteine ​​GOGAT în lamele frunzelor în curs de dezvoltare și trăsăturile fiziologice/agronomice. Sunt prezentate cromozomii în care au fost examinați QTL-urile pentru conținutul de proteine ​​GS1 și NADH-GOGAT. QTL-urile pentru conținutul GS1 (negru) și NADH-GOGAT (roșu) sunt afișate în stânga brațelor cromozomiale, cele pentru trăsăturile fiziologice din dreapta. PC (maro), conținutul de proteine ​​solubile din lamele frunzelor în curs de dezvoltare; SPN (roz), număr de spiculete pe tulpina principală; PNW (galben), greutate paniculă pe tulpina principală; SPW (albastru), o - greutate spiculă; RFD (verde), rata de decolorare completă. Săgețile din stânga brațelor cromozomiale arată locusul genei structurale pentru GS1 (în acest studiu) și NADH - GOGAT (Sasaki și colab., 1994). Vârfurile de săgeată negre și roșii din stânga brațelor cromozomiale indică co-localizarea QTL-urilor pentru GS1 sau NADH-GOGAT și, respectiv, alte trăsături fiziologice. Distanța genetică, în cM, se bazează pe analiza legăturii a 98 BIL (Lin și colab., 1998). O probabilitate mai mică de 0,05 a fost utilizată pentru a defini limitele intervalelor de încredere pentru QTL-uri (modificat din Obara și colab., 2001).

Regiunile QTL putative pentru conținutul de proteine ​​GS1 în lamele frunzelor senescante NADH - Conținutul de proteine ​​GOGAT în lamele frunzelor în curs de dezvoltare și trăsăturile fiziologice/agronomice. Sunt prezentate cromozomii în care au fost examinați QTL-urile pentru conținutul de proteine ​​GS1 și NADH-GOGAT. QTL-urile pentru conținutul GS1 (negru) și NADH-GOGAT (roșu) sunt afișate în stânga brațelor cromozomiale, cele pentru trăsăturile fiziologice din dreapta. PC (maro), conținutul de proteine ​​solubile din lamele frunzelor în curs de dezvoltare; SPN (roz), număr de spiculete pe tulpina principală; PNW (galben), greutate paniculă pe tulpina principală; SPW (albastru), o - greutate spiculă; RFD (verde), rata de decolorare completă. Săgețile din stânga brațelor cromozomiale arată locusul genei structurale pentru GS1 (în acest studiu) și NADH - GOGAT (Sasaki și colab., 1994). Vârfurile de săgeată negre și roșii din stânga brațelor cromozomiale indică co-localizarea QTL-urilor pentru GS1 sau NADH-GOGAT și, respectiv, alte trăsături fiziologice. Distanța genetică, în cM, se bazează pe analiza legăturii a 98 BIL (Lin și colab., 1998). O probabilitate mai mică de 0,05 a fost utilizată pentru a defini limitele intervalelor de încredere pentru QTL-uri (modificat din Obara și colab., 2001).

Concluzie

Reciclarea azotului și umplerea cerealelor în orez sunt trăsături complexe care depind de mulți factori, cum ar fi rata senescenței pentru a furniza sursa de azot, fotosinteza și respirația pentru a furniza schelet de carbon și energie pentru biosinteza și transportul aminoacizilor, reutilizarea precursorilor în organele de chiuvetă pentru stocarea de proteine ​​și amidon și așa mai departe. Trăsături morfologice, cum ar fi mărimea frunzelor și spiculelor, numărul spiculetelor și paniculelor, grosimea frunzelor și tulpinii, dezvoltarea sistemului radicular etc. toate afectează productivitatea orezului. Constatările supraexprimării NADH-GOGAT în organele de chiuvetă din Kasalath, precum și co-suprimarea sau inhibarea antisens în Sasanishiki (Ishiyama și colab., 1999) au susținut puternic ipoteza că NADH-GOGAT în spiculete în stadiul incipient de maturare este important pentru reutilizarea glutaminei. Nu numai asta, ci și procesul de umplere a cerealelor este corregulat de statutul reutilizării, în care mecanismele precise sunt în mare parte necunoscute. Acesta este un bun exemplu de limitare a analizei ascendente prin manipularea unui număr limitat de gene țintă.

Cui trebuie să i se adreseze corespondența. Fax: +81227178787. E-mail: [email protected]

Mulțumim domnișoarei Aiko Shudo pentru asistență tehnică și dr. Masahiro Yano, Institutul Național de Resurse Agrobiologice, Tsukuba, Japonia, pentru că a furnizat semințe din liniile consangvinizate de backcross. De asemenea, mulțumim celor doi arbitri pentru comentarii utile și lectură critică a manuscrisului. Această lucrare a fost susținută parțial de un program CREST al JST (Japonia Știință și Tehnologie) și parțial de Grant-in-Aid for Research Research (Nos 10556075 și 12460029) de la Ministerul Educației, Științei, Sportului, Tehnologiei și Cultura Japoniei.

• Guta și echilibrul azotului
• Eric Lundgren, un inovator de reciclare a „e-deșeurilor”, se confruntă cu închisoarea pentru că a încercat să prelungească durata de viață a computerelor -
• Ceai verde - Jurnal pentru bărbați
• Funcția mitocondrială modificată prin modificări ale dietei pre-andor postpartum în ovine American Journal
• Metaboliții cristalini ai poliporului Tinder (Fomes fomentarius) Journal of North Carolina