Fiziološki i morfološki efekti ekspresije AtCKX gena u transformisanim biljkama krompira (Solanum tuberosum L.) gajenim in vitro
Physiological and morphological effects of expression of AtcKX genes in transformed potato (Solanum tuberosum l.) plants grown in vitro
Apstrakt:
Krompir (Solanum tuberosum L.) je po značaju četvrta poljoprivredna kultura
na svetu gajena za potrebe ljudske ishrane. Ekonomski značaj krompira potiče od
krtola, jestivih podzemnih modifikacija bočnih izdanaka koji omogućavaju
nakupljanje rezervi skroba. Brojna istraživanja potvrdila su da biljni hormoni
citokinini igraju značajnu ulogu u kontroli tuberizacije. Citokinin
oksidaza/dehidrogenaza (CKX) je ključni enzim katabolizma citokinina kod
biljaka, a transgene biljke koje eksprimiraju gene za ovaj enzim predstavljaju
dragocen model sistem za izučavanje citokininske homeostaze. Krompir (sorta
"Désirée") transformisan je genima AtCKX1 i AtCKX2 poreklom iz Arabidopsis
thaliana u cilju utvrđivanja efekata promenjene citokininske homeostaze na
morfološke i fiziološke parametre transformisanih biljaka krompira gajenih in vitro,
a naročito na proces tuberizacije. Dobijene su dve AtCKX1 i tri AtCKX2 linije sa
visokim nivoom ekspresije transgena, odnosno aktivosti CKX u proteinskim
ekstraktima izdanaka i korenova. Ekspresija gena AtCKX1 i AtCKX2 dovela je do
značajnih promena u hormonskoj homeostazi transformisanih biljaka krompira
gajenih in vitro, ali ne i do snižavanja nivoa ukupnih endogenih citokinina. Umesto
toga, kod većine transformisanih linija dolazi do značajnog sniženja nivoa
bioaktivnih citokinina – slobodnih baza i ribozida, kao i citokininskih nukleotida.
Pored toga, značajno je promenjen i nivo endogene indol-sirćetne kiseline (IAA).
Izmenjena hormonska homeostaza odražava se na morfologiju biljaka, kao i na
procese vezane za tuberizaciju, pa kod pojedinih transformisanih linija dolazi do
izmena u regulaciji tuberizacije in vitro, kako u uslovima dugog dana, tako i u
kontinuiranom mraku. Kod tri od pet transformisanih linija došlo je do
prevazilaženja inhibitornog uticaja svetlosti na indukciju krtola, pa su se krtole
pojavile već u toku prvih 30 dana pri uslovima dugog dana, što se nikada ne
događa kod kontrolnih biljaka ove sorte krompira. Transformisane AtCKX biljke
formirale su u proseku manji broj krtola po izdanku nego kontrolne biljke, što
ukazuje na smanjenu inicijaciju krtola kod biljaka sa sniženim nivoima bioaktivnih
citokinina, a može biti posledica povećanog odnosa između endogene IAA i
bioaktivnih citokinina. Efekat na inicijaciju krtola je mnogo izraženiji u uslovima
kontinuiranog mraka, nego dugog dana. Prečnik i masa krtola kod većine
transformisanih linija se nisu značajno razlikovali od vrednosti kod kontrolnih
biljaka. Samo jedna od pet transformisanih linija, AtCKX1-36a imala je u uslovima
dugog dana krtole manjeg prečnika i mase. Citokinini različito utiču na pojedine
faze u procesu tuberizacije kod krompira. Sniženje nivoa bioaktivnih citokinina
dovodi do ranije indukcije krtola kod AtCKX biljaka, ali ovaj efekat nije ujedno
praćen stimulatornim efektima na inicijaciju i uvećavanje krtola. Potrebna su dalja
istraživanja transgenih biljaka koje bi eksprimirale kako kataboličke (AtCKX) tako i
gene biosinteze citokinina (ipt), kako bismo identifikovali regulatorne mehanizme
pomoću kojih citokinini utiču na različite faze procesa tuberizacije kako u
indukujućim, tako i u neindukujućim uslovima.
Ključne reči:
Bioaktivni citokinini; Citokinin oksidaza/dehidrogenaza (CKX); Genetička transformacija; Genetičko inženjerstvo; In vitro; Krompir (Solanumtuberosum L. cv. Désirée); Transgen; TuberizacijaIzvor:
University of Belgrade, Faculty of Biology, 2013, 1-206URI
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=1090https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:7796/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45152015
http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/2152
https://radar.ibiss.bg.ac.rs/handle/123456789/2411