Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh dấu phân tử đặc hiệu cho gen chuyển giao và sự kiện cho việc phân loại các dòng đu đủ chuyển gen kháng virus Papaya ringspot
Tóm tắt
Các dòng đu đủ chuyển gen có giá trị thương mại mang gen protein vỏ (CP) của virus điểm đốm đu đủ (PRSV) và có khả năng kháng virus đã được phát triển ở Hawaii và Đài Loan trong thập kỷ qua. Các giao thức phát hiện đặc hiệu cho gen chuyển giao và sự kiện là cần thiết cho việc truy xuất nguồn gốc các dòng này nhằm đáp ứng yêu cầu quy định ở EU và một số quốc gia châu Á. Ở đây, dựa trên các phương pháp phản ứng chuỗi polymerase (PCR), chúng tôi đã chứng minh các giao thức phát hiện khác nhau cho việc phân loại các dòng đu đủ chuyển gen PRSV CP. Các sản phẩm cụ thể cho gen chuyển giao đã được khuếch đại bằng cách sử dụng các cặp mồi đặc hiệu khác nhau nhắm vào các trình tự của promoter, terminator, dấu chọn và gen chuyển giao, cũng như vùng giữa promoter và gen chuyển giao. Hơn nữa, sau khi nhân bản và giải trình tự các đoạn DNA được khuếch đại bằng phương pháp PCR ligation-adaptor, các điểm kết nối giữa DNA gen thực vật và chèn T-DNA đã được làm rõ. Phương pháp đặc hiệu cho sự kiện nhắm đến các trình tự xung quanh và gen chuyển giao đã được phát triển để xác định một dòng chuyển gen cụ thể. Mẫu PCR sử dụng các mồi được thiết kế từ trình tự DNA xung quanh bên trái hoặc bên phải của gen chuyển giao trong ba dòng đu đủ chuyển gen đã chọn là đặc hiệu và có thể tái lập. Kết quả của chúng tôi cũng xác nhận rằng gen chuyển giao PRSV CP đã được tích hợp vào bộ gen của đu đủ chuyển gen tại các vị trí khác nhau. Số lượng bản sao của T-DNA chèn đã được xác nhận thêm bằng PCR thời gian thực. Các dấu phân tử đặc hiệu cho sự kiện được phát triển trong nghiên cứu này là rất quan trọng cho yêu cầu quy định ở một số quốc gia và cho việc bảo vệ trí tuệ. Ngoài ra, các dấu phân tử này cũng hữu ích cho việc sàng lọc nhanh chóng các dòng đu đủ chuyển gen đồng hợp tử trong chương trình chọn giống.
Từ khóa
#đánh dấu phân tử #virus Papaya ringspot #đu đủ chuyển gen #gen kháng virus #phương pháp PCRTài liệu tham khảo
Anklam E, Gadani F, Heinze P, Pijnenburg H, Van den Eede G (2002) Analytical methods for detection and determination of genetically modified organisms (GMO’s) in agricultural crops and plant derived food products. Eur Food Res Technol 214:3–26. doi:10.1007/s002170100415
Bau HJ, Cheng YH, Yu TA, Yang JS, Yeh SD (2003) Broad-spectrum resistance to different geographic strains of Papaya ringspot virus in CP-gene transgenic papaya. Phytopathology 93:112–120. doi:10.1094/PHYTO.2003.93.1.112
Bau HJ, Cheng YH, Yu TA, Yang JS, Liou PC, Hsiao CH, Lin CY, Yeh SD (2004) Field evaluations of transgenic papaya lines carrying the coat protein gene of Papaya ringspot virus in Taiwan. Plant Dis 88:594–599. doi:10.1094/PDIS.2004.88.6.594
Beachy RN (1997) Mechanisms and applications of pathogen-derived resistance in transgenic plants. Curr Opin Biotechnol 8:215–220. doi:10.1016/S0958-1669(97)80105-X
Bubner B, Baldwin IT (2004) Use of real-time PCR for determining copy number and zygosity in transgenic plants. Plant Cell Rep 23:263–271. doi:10.1007/s00299-004-0859-y
Campisi L, Yang Y, Yi Y, Heilig E, Herman B, Cassista AJ, Allen DW, Xiang H, Jack T (1999) Generation of enhancer trap lines in Arabidopsis and characterization of expression patterns in the inflorescence. Plant J 17:699–707. doi:10.1046/j.1365-313X.1999.00409.x
Carter CA, Gruere GP (2006) International approval and labeling regulations of genetically modified food in major trading countries. In: Just RE, Alston JM, Zilberman D (eds) Regulating agricultural biotechnology: economics and policy. Springer, New York, pp 459–480
Cheng YH, Yang JS, Yeh SD (1996) Efficient transformation of papaya by coat protein gene of Papaya ringspot virus mediated by Agrobacterium following liquid-phase wounding of embryogenic tissues with carborundum. Plant Cell Rep 16:127–132. doi:10.1007/BF01890852
Choi YI, Noh EW, Han MS, Son SH (1999) Adaptor-aided PCR to identify T-DNA junctions in transgenic plants. Biotechniques 27:222–226
Devic M, Albert S, Delseny M, Roscoe TJ (1997) Efficient PCR walking on plant genomic DNA. Plant Physiol Biochem 35:331–339
Doyle JJ, Doyle JL (1990) Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus 12:13–15
English JJ, Mueller E, Baulcombe DC (1996) Suppression of virus accumulation in transgenic plants exhibiting silencing of nuclear genes. Plant Cell 8:179–188
European Parliament and Council of European Union (2003) Concerning the traceability and labelling of genetically modified organisms and the traceability of food and feed products produced from genetically modified organisms and amending Directive 2001/18/EC. In: Regulation EC No. 1830/2003 of the European Parliament and of the Council of 22 September 2003. Official Journal of the European Union. Available via DIALOG. http://www.biosafety.be/PDF/1830_2003_EN.pdf. Accessed 12 May 2009
Fauquet CM, Mayo MA, Maniloff J, Desselberger U, Ball LA (eds) (2005) Virus taxonomy: VIIIth report of the international committee on taxonomy of viruses. Elsevier, San Diego
Fitch MMM, Manshardt RM, Gonsalves D, Slightom JL, Sanford JC (1990) Stable transformation of papaya via microprojectile bombardment. Plant Cell Rep 9:189–194
Fitch MMM, Manshardt RM, Gonsalves D, Slightom JL, Sanford JC (1992) Virus resistant papaya plants derived from tissues bombarded with the coat protein gene of Papaya ringspot virus. Bio/Technology 10:1466–1472. doi:10.1038/nbt1192-1466
Gonsalves D (2002) Coat protein transgenic papaya: “acquired” immunity for controlling Papaya ringspot virus. Curr Top Microbiol Immunol 266:73–83
Hemmer W (1997) BATS-report 2/97: foods derived from genetically modified organisms and detection methods. BATS, Basel
Holst-Jensen A, Ronning SB, Lovseth A, Berdal KG (2003) PCR technology for screening and quantification of genetically modified organisms (GMOs). Anal Bioanal Chem 375:985–993
Ji W, Zhou W, Abruzzese R, Guo W, Blake A, Davis S, Polejaeva I (2005) A method for determining zygosity of transgenic zebrafish by TaqMan real-time PCR. Anal Biochem 344:240–246
Lindbo JA, Silva-Rosales L, Proebsting WM, Dougherty WG (1993) Induction of a highly specific antiviral state in transgenic plants: implications for regulation of gene expression and virus resistance. Plant Cell 5:1749–1759
Liu YG, Mitsukawa N, Oosumi T, Whittier RF (1995) Efficient isolation and mapping of Arabidopsis thaliana T-DNA insert junctions by thermal asymmetric interlaced PCR. Plant J 8:457–463. doi:10.1046/j.1365-313X.1995.08030457.x
Lius S, Manshardt RM, Fitch MMM, Slightom JL, Sanford JC, Gonsalves D (1997) Pathogen-derived resistance provides papaya with effective protection against Papaya ringspot virus. Mol Breed 3:161–168. doi:10.1023/A:1009614508659
Livak KJ, Schmittgen TD (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCt method. Methods 25:402–408. doi:10.1006/meth.2001.1262
Lo CC, Chen SC, Yang JZ (2007) Use of real-time polymerase chain reaction (PCR) and transformation assay to monitor the persistence and bioavailability of transgenic genes released from genetically modified papaya expressing npt II and PRSV genes in the soil. J Agric Food Chem 55:7534–7540. doi:10.1021/jf071574r
Ming R, Hou S, Feng Y, Yu Q, Dionne-Laporte A, Saw JH, Senin P, Wang W, Ly BV, Lewis KL, Salzberg SL, Feng L, Jones MR, Skelton RL, Murray JE, Chen C, Qian W, Shen J, Du P, Eustice M, Tong E, Tang H, Lyons E, Paull RE, Michael TP, Wall K, Rice DW, Albert H, Wang ML, Zhu YJ, Schatz M, Nagarajan N, Acob RA, Guan P, Blas A, Wai CM, Ackerman CM, Ren Y, Liu C, Wang J, Wang J, Na JK, Shakirov EV, Haas B, Thimmapuram J, Nelson D, Wang X, Bowers JE, Gschwend AR, Delcher AL, Singh R, Suzuki JY, Tripathi S, Neupane K, Wei H, Irikura B, Paidi M, Jiang N, Zhang W, Presting G, Windsor A, Navajas-Pérez R, Torres MJ, Feltus FA, Porter B, Li Y, Burroughs AM, Luo MC, Liu L, Christopher DA, Mount SM, Moore PH, Sugimura T, Jiang J, Schuler MA, Friedman V, Mitchell-Olds T, Shippen DE, dePamphilis CW, Palmer JD, Freeling M, Paterson AH, Gonsalves D, Wang L, Alam M (2008) The draft genome of the transgenic tropical fruit tree papaya (Carica papaya Linnaeus). Nature 452:991–996
Padegimas LS, Reichert NA (1998) Adaptor ligation-based polymerase chain reaction-mediated walking. Anal Biochem 260:149–153
Prior FA, Tackaberry ES, Aubin RA, Casley WL (2006) Accurate determination of zygosity in transgenic rice by real-time PCR does not require standard curves or efficiency correction. Transgenic Res 15:261–265. doi:10.1007/s11248-005-4024-3
Purcifull DE, Edwardson JR, Hiebert E, Gonsalves D (1984) Papaya ringspot virus. CMI/AAB Descriptions of Plant Viruses. No. 292
Sanford JC, Johnston SA (1985) The concept of parasite-derived resistance: deriving resistance genes from the parasite’s own genome. J Theor Biol 113:395–405. doi:10.1016/S0022-5193(85)80234-4
Shitara H, Sato A, Hayashi J, Mizushima N, Yonekawa H, Taya C (2004) Simple method of zygosity identification in transgenic mice by real-time quantitative PCR. Transgenic Res 13:191–194. doi:10.1023/B:TRAG.0000026084.32492.eb
Sibbert PD, Chenchik A, Kellogg DE, Lukyanov KA, Lukyanov SA (1995) An improved PCR method for walking in uncloned genomic DNA. Nucleic Acids Res 23:1087–1088. doi:10.1093/nar/23.6.1087
Sijen T, Kooter JM (2000) Post-transcriptional gene-silencing: RNAs on the attack or on the defense? Bioessays 22:520–531. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(200006)22:6<520::AID-BIES5>3.0.CO;2-W
Singh OV, Ghai S, Paul D, Jain RK (2006) Genetically modified crops: success, safety assessment and public concern. Appl Microbiol Biotechnol 71:598–607. doi:10.1007/s00253-006-0449-8
Spertini D, Beliveau C, Bellemare G (1999) Screening of transgenic plants by amplification of unknown genomic DNA flanking T-DNA. Biotechniques 27:308–314
Staub JE (1999) Intellectual property rights, genetic markers and hybrid seed production. J N Seeds 1:39–64. doi:10.1300/J153v01n02_04
Tesson L, Heslan JM, Menoret S, Anegon I (2002) Rapid and accurate determination of zygosity in transgenic animals by real-time quantitative PCR. Transgenic Res 11:43–48. doi:10.1023/A:1013928600442
Tripathi S, Suzuki J, Gonsalves D (2007) Development of genetically engineered resistant papaya for Papaya ringspot virus in a timely manner: a comprehensive and successful approach. Methods Mol Biol 354:197–240
Vaucheret H, Beclin C, Elmayan T, Feuerbach F, Godon C, Morel JB, Mourrain P, Palauqui JC, Vernhettes S (1998) Transgene-induced gene silencing in plants. Plant J 16:651–659. doi:10.1046/j.1365-313x.1998.00337.x
Wang HL, Wang CC, Chiu RJ, Sun MH (1978) Preliminary study on Papaya ringspot virus in Taiwan. Plant Prot Bull 20:133–140
Willems H (1998) Adaptor PCR for the specific amplification of unknown DNA fragments. Biotechniques 24:26–28
Wolf C, Scherzinger M, Wurz A, Pauli U, Hubner P, Luthy J (2000) Detection of cauliflower mosaic virus by the polymerase chain reaction: testing of food components for false-positive 35S-promoter screening results. Eur Food Res Technol 210:367–372. doi:10.1007/s002170050565
Yang JS, Yu TA, Cheng YH, Yeh SD (1996) Transgenic papaya plants from Agrobacterium-mediated transformation of petioles of in vitro propagated multishoots. Plant Cell Rep 15:459–464. doi:10.1007/BF00232974
Yeh SD, Gonsalves D (1994) Practice and perspective of control of Papaya ringspot virus by cross protection. Adv Dis Vector Res 10:237–257
Yeh SD, Gonsalves D, Wang HL, Namba R, Chiu RJ (1988) Control of Papaya ringspot virus by cross protection. Plant Dis 72:375–380. doi:10.1094/PD-72-0375
Zheng SJ, Henken B, Sofiari E, Jacobsen E, Krens FA, Kik C (2001a) Molecular characterization of transgenic shallots (Allium cepa L.) by adaptor ligation PCR (AL-PCR) and sequencing of genomic DNA flanking T-DNA borders. Transgenic Res 10:237–245. doi:10.1023/A:1016633410041
Zheng SJ, Khrustaleva KI, Henken B, Sofiari E, Jacobsen E, Kik C (2001b) Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Allium cepa L.: the production of transgenic onions and shallots. Mol Breed 7:101–115. doi:10.1023/A:1011348229189
Zhou Y, Newton RJ, Gould JH (1997) A simple method for identifying plant/T-DNA junction sequences resulting from Agrobacterium-mediated DNA transformation. Plant Mol Biol Rep 15:246–254. doi:10.1023/A:1007490504555