Ekspresija gena za inhibitore cisteinskih proteinaza (OCI i OCII) u transformisanim biljkama krompira (Solanum tuberosum L.)
Expression of cysteine proteinase inhibitor genes (OCI and OCII) in transformed potato (Solanum tuberosum L.) plants
2012
Аутори:
Cingel, AleksandarОстала ауторства
Ninković, SlavicaRadović, Svetlana
Lazarević, Jelica
Miljuš-Đukić, Jovanka
Тип документа:
Докторска теза (Објављена верзија)
Метаподаци
Приказ свих података о документуАпстракт:
Kombinovanje ili “slaganje” različitih gena u transgenim biljkama radi postizanja uspešnije kontrole patogena i štetočina i/ili većeg prinosa predstavlja jednu od glavnih oblasti istraživanja savremene biotehnologije. Orizacistatini I i II (OCI i OCII), proteinazni inhibitori različitih specifičnosti, pokazali su potencijal u kontroli štetočina koje koriste cisteinske proteinaze za digestiju proteina. Da bi se pojačao njihov inhibitorni potencijal i, eventualno, povećala efikasnost ovih inhibitora u kontroli štetočina, oba cistatina su koeksprimirana u transformisanim biljkama tri sorte krompira. “Slaganje” orizacistatinskih gena kod sorti Dragačevka i Dezire ostvareno je postupkom ko-transformacije i zabeležena je frekvenca kointegracije OCI i OCII gena od 20-22%. Kod sorte Jelica sekvencijalna re-transformacija se pokazala kao efikasniji pristup: frekvenca integracije OCII gena nakon re-transformacije OCI-transformisane linije iznosila je 91%. Istovremeno, “slaganje” dva orizacistatnska gena, bilo postupkom ko- ili re-transformacije, postignuto je upotrebom nptII gena kao jedinog selekcionog markera. Ekspresija OCI i OCII gena indukovana povređivanjem i akumulacija biološki aktivnih rekombinantnih OCI i OCII proteina potvrđena je kod svih analiziranih OCI/OCII transformisanih linija krompira. OCI/OCII linije krompira nisu ispoljavale značajna odstupanja od normalnog fenotipa, što ukazuje na nizak nivo somaklonalnih varijacija i odsustvo uticaja rekombinantnih OCI i OCII na metabolizam biljke domaćina.
Iako nije uticala na preživljavanje, ishrana larvi krompirove zlatice (Leptinotarsa decemlineata Say) listovima krompira koji eksprimiraju oba orizacistatina imala je značajan uticaj na različite osobine performanse rasta i razvića larvi. Larve hranjene transformisanim listovima su se presvlačile ranije, i tokom L2 i L3 stupnja uvećavale masu do 29,7% brže i konzumirale listove do 29,1% brže u odnosu na one hranjene netransformisanim listovima. Istovremeno, larve na OCI/OCII listovima su do tri dana ranije dostizale maksimum mase i ranije “usporavale” sa ishranom ulazeći u prepupalnu fazu razvića. Uprkos povećanju performansi rasta i ishrane, pri istoj efikasnosti ishrane, L4 larve na transformisanim listovima nisu u potpunosti uspele da kompenzuju negativne efekte prisustva orizacistatina u hrani. U odnosu na larve hranjene netransformisanim listovima, maksimalna masa na kraju larvenog razvića i ukupan stepen oštećenja listova bili su do 19,4% i do 18,5% manji kod larvi krompirove zlatice hranjenih OCI/OCII transformisanim listovima krompira. Smanjenje mase larvi na OCI/OCII listovima dovelo je i do pojave adulta krompirove zlatice sa do 26,3% redukovanom telesnom masom. Analiza ukupne proteinazne
aktivnosti kod larvi krompirove zlatice pokazala je inicijalno smanjenje digestivnog kapaciteta L3 larvi do 56%, koje je praćeno inhibicijom specifične aktivnosti cisteinskih proteinaza do 62% (akutni efekat). Sa druge strane, pri hroničnoj ingestiji OCI/OCII listova krompira, ukupna i aktivnost cisteinskih proteinaza kod L3 larvi ne pokazuje značajna odstupanja od kontrolnog nivoa, ukazujući na kompenzatorne odgovore proteaza larvi na prisustvo rekombinantnih orizacistatina u ishrani. Uočene promene u ishrani, rastu i razviću larvi krompirove zlatice mogu biti tumačene kao regulatorni odgovor kojim se postiže maksimum telesne mase uprkos prisustvu rekombinantnih inhibitora. Time se pokreću složene interakcije između ishrane, digestivnih procesa i regulatornih mehanizama rasta i razvića koje mogu da kompenzuju potencijalno smanjenje adaptivne vrednosti usled ishrane transformisanim listovima.
Кључне речи:
„Slaganje“ gena; Ko-transformacija; Re-transformacija; Krompir; Inhibitori cisteinskih proteinaza; Orizacistatin I; Orizacistatin II; Otpornost prema insektima; Krompirova zlatica; Kompenzatorni odgovori insekataИзвор:
University of Belgrade, Faculty of Biology, 2012, 1-233URI
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=91https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:3499/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=42095119
http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/2066
https://radar.ibiss.bg.ac.rs/handle/123456789/2382