Biến đổi gen của Centaurium erythraea Rafn bằng Agrobacterium rhizogenes và sản xuất secoiridoids

Plant Cell Reports - Tập 25 - Trang 1308-1315 - 2006
Ewelina Piatczak1,2, Aleksandra Krolicka3, Halina Wysokinska1
1Department of Biology and Pharmaceutical Botany, Medical University of Lodz, Lodz, Poland
2Department of Biology and Pharmaceutical Botany, Medical University of Wroclaw, Wroclaw, Poland
3Faculty of Biotechnology, Department of Biotechnology, University of Gdansk and Medical University of Gdansk, Gdansk, Poland

Tóm tắt

Rễ tóc của Centaurium erythraea được thu nhận bằng cách nhiễm Agrobacterium rhizogenes giống LBA 9402. Chúng tự phát sinh ra các chồi bên ngoài trong môi trường lỏng Woody Plant mà không cần chất điều hòa sinh trưởng. Các chồi này được nuôi cấy liên tục trong môi trường lỏng Murashige và Skoog (MS) hoặc môi trường rắn agar bổ sung 0.1 mg l−1 axit indole-3-acetic và 1.0 mg l−1 6-benzylaminopurine. Những chồi này đã sản sinh ra rễ sau 4 tuần chuyển vào môi trường MS rắn agar không có phytohormones. Các cây tái sinh phát triển và ra hoa trong điều kiện nhà kính. Giá trị chuyển gen của các cây tái sinh đã được xác nhận qua phản ứng chuỗi polymerase (PCR). Biến đổi bằng Agrobacterium rhizogenes đã làm thay đổi hình thái cây và sản xuất glucosides secoiridoid. Mức độ của các secoiridoid cũng bị điều chỉnh theo giai đoạn phát triển của các cây đã biến đổi. Tổng hàm lượng các hợp chất (được biểu thị dưới dạng tổng của gentiopicroside, sweroside và swertiamarin) trong các cây tái sinh pRi đã biến đổi 10 tuần tuổi là 280 mg g−1 trọng lượng khô, gấp 8 lần hàm lượng trong mẫu thảo dược C. erythraea có sẵn trên thị trường.

Từ khóa

#Centaurium erythraea #Agrobacterium rhizogenes #biến đổi gen #secoiridoids #nuôi cấy mô

Tài liệu tham khảo

Aoyama T, Hirayama T, Tamamoto S, Oka A (1989) Putative start codon TTG for the regulatory protein VirG of the hairy-root-inducing plasmid pRiA4. Gene 78:173–178

Bulgakov VP, Khodakovskaya MV, Labetskaya NV, Chernoded GK, Zhuravlev YN (1998) The impact of plant rolC oncogene on ginsenoside production by ginseng hairy root cultures. Phytochemistry 49:1929–1934

Canel C, Lopez-Cardoso MJ, Whitmer S, van der Fits L, Pasquali G, van der Heijden R, Hoge JHC, Verpoorte R (1998) Effects of over-expression of strictosidine synthase and tryptophan decarboxylase on alkaloid production by cell cultures of Catharanthus roseus. Planta 205:414–419

Christey M (1997) Transgenic crop plants using Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. In: Doran P (ed) Hairy roots. Culture and applications. Harwood Academic Publishers, New York, pp 99–111

Furner IJ, Huffman GA, Amashino RM, Garfinkel DJ, Gordon MP, Nester EW (1986) An Agrobacterium transformation in the evolution of the genus Nicotiana. Nature 319:422–427

Guivarc’h A, Boccara M, Proiteau M, Chriqui D (1999) Instability of phenotype and gene expression in long-term culture of carrot hairy root clones. Plant Cell Rep 19:43–50

Inouye H, Ueda S, Takeda Y (1976) Biosynthesis of secoiridoid glucosides. Heterocycles 4:527–565

Kitamura Y, Dono M, Miura H, Sugii M (1988) Production of swertiamarin in cultured tissues of Swertia pseudochinensis. Chem Pharm Bull 36:1575–1576

Królicka A, Staniszewska I, Bielawski K, Maliński E, Szafranek J, Łojkowska E (2001) Establishment of hairy root cultures of Ammi majus. Plant Sci 160:259–264

Kumarasamy Y, Nahar L, Cox PJ, Jaspars M, Sarker SD (2003) Bioactivity of secoiridoid glucosides from Centaurium erythraea. Phytomedicine 10:344–347

Lloyd AM, Barnson AR, Rogers SG, Byrne HC, Fraley RT, Hansch RB (1986) Transformation of Arabidopsis thaliana with Agrobacterium rhizogenes. Science 234:464–466.

Lloyd G, McCown B (1980) Commercially-feasible micropropagation of mountain laurel, Kalmia latifolia by use of shoot-tip culture. Int Plant Prop Soc 30:421–427

Lodhi AH, Charlwood BV (1996) Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of Rubia peregrina L.: in vitro accumulation of antraquinones. Plant Cell Tissue Organ Cult 46:103–108

Momčilović I, Grubišić D, Nešković M (2001) Transgenic Gentiana species (Gentian). In: Bajaj YPS (ed) Biotechnology in Agriculture and Forestry vol. 48 Transgenic Crops III. Springer-Verlag, Berlin, pp 123–138

Murashige T, Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol Plant 15:473–497

Palazon J, Cusido RM, Gonzalo J, Bonfill M, Morales C, Piňol MT (1998) Relation between the amount of rolC gene product and indole alkaloid accumulation in Catharanthus roseus transformed root cultures. J Plant Physiol 153:712–718

Pellegrineschi A, Damon JR, Valtorta N, Paillard N, Tepfer D (1994) Improvement of ornamental characters and fragrance production in lemon-scented geranium through genetic transformation by Agrobacterium rhizogenes. Biotechn 12:64–68

Piatczak E, Wysokinska H, (2003) In vitro regeneration of Centaurium erythraea Rafn from shoot tips and seedling explants. Acta Soc Bot Polon 72:283–288

Piatczak E, Wielanek M, Wysokinska H (2005) Liquid culture system for shoot multiplication and secoiridoid production in micropropagated plants of Centaurium erythraea Rafn. Plant Sci 168:431–437

Piňol MT, Palazon J, Cusido R, Serrano M (1996) Effects of Ri T-DNA from Agrobacterium rhizogenes on growth and hyoscyamine production in Datura stramonium root cultures. Bot Acta 109:133–138

Pirtillä AM, Hirsikorpi M, Kämäräinen T, Jaakola L, Hohtola A (2001) DNA isolation methods for medicinal and aromatic plants. Plant Mol Biol Reporter 19:273a–f

Sidwa-Gorycka M (2004) Doctor's Thesis, University of Gdańsk, Poland

Skrzypczak L, Wesołowska M, Skrzypczak E, (1993) Gentiana species: In vitro culture, regeneration and production of secoiridoid glucosides. In: Bajaj YPS (ed) Biotechnology in Agriculture and Forestry vol. 21 Medicinal and Aromatic Plants IV. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, pp 172–186

van der Sluis WG (1985) Secoiridoids and xanthones in the genus Centaurium Hill (Gentianaceae). A pharmacognostical study. Drukkerij Elinkwijk bv, Utrecht

Subotić A, Budimir S, Grubišić D, Momčilović I (2003/2004) Direct regeneration of shoots from hairy root cultures of Centaurium erythraea inoculated with Agrobacterium rhizogenes. Biol Plant 47:617–619

Tanaka N, Matsumoto T (1993) Regenerants from Ajuga hairy roots with high productivity of 20-hydroxyecdysone. Plant Cell Rep 13:87–90

Tanaka N, Takao M, Matsumoto T (1995) Vincamine production in multiple shoot culture-derived from hairy roots of Vinca minor. Plant Cell Tissue Organ Cult 41:61–65

Vágnerova H (1992) Micropropagation of common centaury (Centaurium erythraea Rafn.). In: Bajaj YPS (ed) Biotechnology in agriculture and forestry vol. 19 High-tech and micropropagation III. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, pp 388–398

Thông tin
Thông tin xuất bản

Plant Cell Reports

Tập 25

1308-1315

Thông tin tác giả