Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу

Дослiджено характер вiдповiдi рослин рису на дiю водного стресу (16% полiетиленглiколь 4000), високих концентрацiй NaCl, KCl та комбiнацiї малих концентрацiй KCl з високими NaCl при трансформацiї генами, що кодують вакуолярнi калiєвi канали родини ТРК, а саме OsTPKa та OsTPKb. Показано, що рослини,...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Ісаєнков, С.В., Міан, A., Маатхаус, Ф.Й.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2015
Назва видання:	Доповіді НАН України
Теми:	Біохімія
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98033
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу / С.В. Ісаєнков, A. Міан, Ф.Й.М. Маатхаус // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 12. — С. 104-110. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-98033
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-980332018-04-08T14:59:10Z Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу Ісаєнков, С.В. Міан, A. Маатхаус, Ф.Й.М. Біохімія Дослiджено характер вiдповiдi рослин рису на дiю водного стресу (16% полiетиленглiколь 4000), високих концентрацiй NaCl, KCl та комбiнацiї малих концентрацiй KCl з високими NaCl при трансформацiї генами, що кодують вакуолярнi калiєвi канали родини ТРК, а саме OsTPKa та OsTPKb. Показано, що рослини, трансформованi OsTPKa, бiльш стiйкi до випливу високих концентрацiй NaCl та KCl. Порiвняно iз OsTPKa трансформантами рослини рису, що були трансформованi геном OsTPKb, є бiльш стiйкими до впливу водного стресу та високих концентрацiй NaCl за наявностi у середовищi культивування 50 мкМ KCl. Таким чином, встановлено, що трансформацiя рослин генами вакуолярних калiєвих каналiв родини ТРК з метою пiдвищення рiвня експресiї останнiх покращує показники стiйкостi до дiї високих концентрацiй NaCl, KCl та дефiциту води. Стiйкiсть трансформантiв до дiї сольового та водного стресу вiдрiзняється за своїм характером i залежить вiд типу гена, що був додатково привнесений у геном рису. Исследован характер ответа риса на действие водного стресса (16% полиэтиленгликоль 4000), высоких концентраций NaCl, KCl и комбинации невысоких концентраций KCl с высокими NaCl при трансформации растений генами вакуолярных калиевых каналов семейства ТРК, а именно OsTPKa и OsTPKb. Показано, что растения, трансформированные OsTPKa, более устойчивы к влиянию высоких концентраций NaCl и KCl. По сравнению с OsTPKa трансформантами растения риса, трансформированные геном OsTPKb, более устойчивы к воздействию водного стресса и высоких концентраций NaCl при наличии 50 мкМ KCl в среде культивирования. Таким образом, установлено, что трансформация растений генами вакуолярных калиевых каналов семейства ТРК для повышения уровня экспрессии последних улучшает показатели устойчивости к воздействию высоких концентраций NaCl, KCl и водного дефицита. Устойчивость трансформированных растений к воздействию солевого и водного стрессов отличается по своему характеру и зависит от типа гена, который был дополнительно привнесен в геном риса. The plant responses to the drought (16% PEG), high concentration of NaCl, KCl and combination of moderate KCl concentrations together with high NaCl ones under the transformation of rice by TPK genes are studied. The OsTPKa transformants exhibit a higher tolerance to the high NaCl or KCl concentrations in cultivation medium. In contrast with OsTPKa transformants, the plants transformed by OsTPKb were more tolerant to the drought stress and the high NaCl concentration supplemented by 50 μМ KCl. It is shown that the plant transformation by the genes of TPK channels for the further elevation of their gene expression levels could improve the tolerance to the drought stress, high NaCl or KCl concentrations. The tolerance manner of transformed plants is different and depends on the type of a gene inserted into the rice genome. 2015 Article Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу / С.В. Ісаєнков, A. Міан, Ф.Й.М. Маатхаус // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 12. — С. 104-110. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98033 57.023 581.1 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Біохімія Біохімія
spellingShingle	Біохімія Біохімія Ісаєнков, С.В. Міан, A. Маатхаус, Ф.Й.М. Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу Доповіді НАН України
description	Дослiджено характер вiдповiдi рослин рису на дiю водного стресу (16% полiетиленглiколь 4000), високих концентрацiй NaCl, KCl та комбiнацiї малих концентрацiй KCl з високими NaCl при трансформацiї генами, що кодують вакуолярнi калiєвi канали родини ТРК, а саме OsTPKa та OsTPKb. Показано, що рослини, трансформованi OsTPKa, бiльш стiйкi до випливу високих концентрацiй NaCl та KCl. Порiвняно iз OsTPKa трансформантами рослини рису, що були трансформованi геном OsTPKb, є бiльш стiйкими до впливу водного стресу та високих концентрацiй NaCl за наявностi у середовищi культивування 50 мкМ KCl. Таким чином, встановлено, що трансформацiя рослин генами вакуолярних калiєвих каналiв родини ТРК з метою пiдвищення рiвня експресiї останнiх покращує показники стiйкостi до дiї високих концентрацiй NaCl, KCl та дефiциту води. Стiйкiсть трансформантiв до дiї сольового та водного стресу вiдрiзняється за своїм характером i залежить вiд типу гена, що був додатково привнесений у геном рису.
format	Article
author	Ісаєнков, С.В. Міан, A. Маатхаус, Ф.Й.М.
author_facet	Ісаєнков, С.В. Міан, A. Маатхаус, Ф.Й.М.
author_sort	Ісаєнков, С.В.
title	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу
title_short	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу
title_full	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу
title_fullStr	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу
title_full_unstemmed	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу
title_sort	трансформація рису генами калієвих каналів родини трк покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Біохімія
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98033
citation_txt	Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу / С.В. Ісаєнков, A. Міан, Ф.Й.М. Маатхаус // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 12. — С. 104-110. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT ísaênkovsv transformacíârisugenamikalíêvihkanalívrodinitrkpokraŝuêpokaznikiprirostumasiroslinvumovahsolʹovogotavodnogostresu AT míana transformacíârisugenamikalíêvihkanalívrodinitrkpokraŝuêpokaznikiprirostumasiroslinvumovahsolʹovogotavodnogostresu AT maathausfjm transformacíârisugenamikalíêvihkanalívrodinitrkpokraŝuêpokaznikiprirostumasiroslinvumovahsolʹovogotavodnogostresu
first_indexed	2025-07-07T05:55:42Z
last_indexed	2025-07-07T05:55:42Z
_version_	1836966470316195840
fulltext	оповiдi НАЦIОНАЛЬНОЇ АКАДЕМIЇ НАУК УКРАЇНИ 12 • 2015 БIОХIМIЯ УДК 57.023 581.1 С.В. Iсаєнков, A. Мiан, Ф.Й. М. Маатхаус Трансформацiя рису генами калiєвих каналiв родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу (Представлено академiком НАН України Я.Б. Блюмом) Дослiджено характер вiдповiдi рослин рису на дiю водного стресу (16% полiетиленглi- коль 4000), високих концентрацiй NaCl, KCl та комбiнацiї малих концентрацiй KCl з високими NaCl при трансформацiї генами, що кодують вакуолярнi калiєвi канали ро- дини ТРК, а саме OsTPKa та OsTPKb. Показано, що рослини, трансформованi OsTPKa, бiльш стiйкi до випливу високих концентрацiй NaCl та KCl. Порiвняно iз OsTPKa трансформантами рослини рису, що були трансформованi геном OsTPKb, є бiльш стiй- кими до впливу водного стресу та високих концентрацiй NaCl за наявностi у середови- щi культивування 50 мкМ KCl. Таким чином, встановлено, що трансформацiя рослин генами вакуолярних калiєвих каналiв родини ТРК з метою пiдвищення рiвня експресiї останнiх покращує показники стiйкостi до дiї високих концентрацiй NaCl, KCl та дефi- циту води. Стiйкiсть трансформантiв до дiї сольового та водного стресу вiдрiзняється за своїм характером i залежить вiд типу гена, що був додатково привнесений у геном рису. Ключовi слова: рис, ТРК, вакуолярнi калiєвi канали, сольовий стрес, водний стрес. Зростаючий попит на продукти харчування потребує пiдвищення ефективностi свiтового сiльського господарства та рацiонального використання земельних та водних ресурсiв [1, 2]. Одним iз важливих завдань свiтового сiльського господарства є можливiсть вирощуван- ня агрокультур на землях, що були не придатними для ведення землеробства. Засолення грунтiв внаслiдок недбалої iригацiї та дефiцит води — головнi чинники, що обмежують продуктивнiсть землеробства в багатьох куточках нашої планети. З огляду на такi факти, як змiна клiмату та зростання населення Землi, проблеми деградацiї та засолення грун- тiв, збiльшення дефiциту води буде лише зростати i набувати все бiльшої актуальностi [3]. Таким чином, токсичнiсть солей, осмотичний шок є одними iз головних факторiв, що обме- жують продуктивнiсть сiльського господарства та знижують бiорiзноманiття видiв. Рис є надзвичайно важливою агрокультурою для людства. Ця культура має високу чутливiсть © С.В. Iсаєнков, A. Мiан, Ф. Й. М. Маатхаус, 2015 104 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12 до засолення та є вибагливою до води. Крiм того, регiони, що залежать вiд рисової дiєти, за- знають значного негативного впливу вiд надмiрного засолення чи дефiциту води. Розвиток сольового чи водного стресу супроводжується порушенням осмотичного та iонного гомео- стазу, появою вторинного оксидативного стресу [4]. Негативнi ефекти сольового та водного стресiв обумовленi цитотоксичнiстю iонiв, а саме Na+ та Cl−. Na+ є головним елементом, що засолює грунти та може накопичуватись у небезпечних для рослин концентрацiях. Ци- тотоксичнiсть Na+ полягає в тому, що вiн порушує перебiг багатьох метаболiчних процесiв у клiтинi. Одним iз важливих механiзмiв мiнiмiзацiї цитотоксичних ефектiв Na+ є пiдтри- мання високих концентрацiй K+ у цитоплазмi вiдносно Na+ [5, 6]. Бiлки, що вiдповiдають за клiтинний транспорт K+, можуть брати участь у пiдтриманнi оптимального для цито- плазми клiтини Na+/K+ балансу. Калiєвi канали родини ТРК забезпечують транспорт K+ мiж цитоплазмою та вакуолею чи iншими клiтинними компартментами, оточеними мем- браною [7, 8]. Iснують данi, що вказують на участь цих каналiв у регуляцiї осмотичного та сольового стресу [9, 10]. Цiкавим фактом є те, що ТРК-канали рису (OsTPKa та OsTPKb) мають рiзну вакуолярну спецiалiзацiю. OsTPKa локалiзується у тонопластi лiтичної ваку- олi, а тонопласт протеїнових вакуоль мiстить OsTPKb [11]. Метою цього дослiдження було спробувати пiдвищити стiйкiсть рослин рису до сольо- вого та осмотичного стресу шляхом трансформацiї рослин окремими генами вакуолярних калiєвих каналiв родини ТРК для пiдвищення їх експресiї та порiвняти ефекти, пов’язанi iз типом стресу та типом каналу. Матерiали та методи. Експерименти проводили iз трансформованими проростками рису (сорт Nipponbare) вiком 4 тижнi, що культивували на рiдкому поживному середо- вищi (1,25 мM KNO3; 0,5 мM Ca(NO3)2; 0,5 мM MgSO4; 42,5 мкM Fe-EDTA; 0,625 мM KH2PO4; 0,16 мкM CuSO4; 0,38 мкM ZnSO4; 1,8 мкM MnSO4; 45 мкM H3 BO3; 0,015 мкM (NH4)2MO7O24; 0,01 мкM CoCl2 (pH 5,5–6,0)). Проростки з насiння регенерованих рослин, що не мали стiйкостi до гiгромiцину, використовували як контроль. Через 4 тижнi пiсля проростання проростки рису роздiляли на експериментальнi групи та переносили на рiдке поживне середовище, що мiстило високi та надвисокi концентрацiї солей Na+ чи K+ (25 мМ чи 50 мМ) або комбiнацiю iз низького вмiсту K+ (50 мкМ) та високих концентрацiй Na+ (25 мМ чи 50 мМ), для моделювання рiзних типiв сольового стресу та осмотичного шоку. Для моделювання середовища без K+ солi KNO3 та KH2PO4 були замiненi на вiдповiднi солi з Na+. Умови водного стресу створювали шляхом додавання до рiдкого гiдропонного середовища полiетиленглiколю з молекулярною масою 4000 у концентрацiї 16% (PEG 4000, “Fluka”, Швейцарiя). Групи рослин, де умови культивування не змiнювалися, використову- вали як фiзiологiчний контроль та вiдбирали для аналiзу разом iз дослiдними зразками. Агробактерiальна трансформацiя рису генетичними конструкцiями для пiдсилення екс- пресiї OsTPKa та OsTPKb проводилась як описано в роботi [12]. Клони кДНК iз OsTPKa та OsTPKb були отриманi з Центру геному рису (Rice Genome Resource Center (RGRC), Япо- нiя). Кодуючi послiдовностi генiв калiєвих каналiв родини ТРК пiд контролем CaMV-35S промотору були клонованi в бiнарний вектор pGreen0179 (http://www.pgreen.ac.uk) за до- помогою рестрикцiї мультиклонального сайта рестриктазами XhoI, SmaI для OsTPKa чи EcoRI, SmaI для OsTPKb та подальшого лiгування T4-ДНК лiгазою (NEB, Велика Бри- танiя). Трансгеннi рослини вiдбирали методом ПЛР-аналiзу геномної ДНК за допомогою праймерiв, специфiчних до послiдовностей CaMV-35S промотору i кодуючих послiдовно- стей OsTPKa та OsTPKb: 35S_for GCATGGGGATGAGGTTTTTA; ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12 105 Рис. 1. Результати ПЛР-аналiзу первинних трансформантiв рису за допомогою праймерiв, специфiчних до CaMV-35S промотору та кодуючої послiдовностi OsTPKa чи OsTPKb: а — детекцiя OsTPKa трансформан- тiв; б — детекцiя OsTPKb трансформантiв. 1 — негативний контроль, без матрицi; 2–8 — геномна ДНК iз незалежних трансформованих лiнiй рису. M — молекулярний маркер OsTPKa_rev CTGAGCAGATTGTGCTAG; OsTPKb_rev ACGCAGGGAAGGCGGCGGGT. Програма ПЛР амплiфiкацiї мала такi параметри: 95 ◦C 4 хв; 40 циклiв: 95 ◦C 30 с; 55 ◦C 30 с; 72 ◦C 60 с; 72 ◦C 10 хв. Трансформованi та контрольнi рослини вiком 4 тижнi iнкубували в рiзних стресових умовах вiд 2 до 4 тижнiв. Для визначення вiдносного рiвня приросту щотижня визначали масу кожної окремої рослини для кожного типу стресу та лiнiї рослин. Для усереднення да- них для кожної експериментальної точки проводились вимiри вiд 6 до 9 рослин. Вiдносний рiвень приросту визначали вiдповiдно до методики Пуртера та Гарнiєра [13]. Експерименти повторювали три рази. Данi виражали у виглядi середнього значення ± стандартне вiд- хилення (SD). Результати та їх обговорення. В ходi ПЛР-аналiзу проросткiв, отриманих вiд реге- нерованих рослин, були вiдiбранi зразки, що мiстили послiдовностi CaMV-35S промотору разом iз кДНК генiв ТРК каналiв рису (рис. 1). ПЛР-позитивнi проростки рису разом iз контрольною лiнiєю рослин культивували на стандартному гiдропонному середовищi про- тягом 3 тижнiв, потiм перемiщували для подальшого аналiзу вiдносного рiвня приросту бiомаси на рiдке середовище iз стресовим чинником, а саме високими концентрацiями NaCl чи KCl (25 мМ чи 50 мМ), дефiцитом K+, 16% розчином полiетиленглiколю 4000, високи- ми концентрацiями NaCl разом iз 50 мкМ KCl. Як показують результати експериментiв, за умов майже всiх типiв стресу, крiм дефiциту калiю, рiст рослин значно знижувався або навiть повнiстю пригнiчувався (рис. 2). Трансформованi OsTPKa рослини рису виявляли стiйкiсть до впливу помiрного сольо- вого стресу (25 мМ NaCl). Треба також зазначити, що рослини iз додатково привнесеним OsTPKa мали iстотно ви- щий рiвень приросту бiомаси при культивуваннi на середовищi iз 25 мМ KCl (див. рис. 2). З огляду на те, що OsTPKa широко поширений у всiх тканинах рису, трасформацiя рослин додатковими копiями вiдповiдного гена може значно покращити гомеостаз K+ рослин [8]. Покращення гомеостазу K+ сприяє пiдвищенню стiйкостi рослин до цитоксичної дiї iонiв Na+ чи накопичення та зберiгання надлишкового K+ у центральнiй лiтичнiй вакуолi, що може займати до 80% клiтинного об’єму. Таке накопичення K+ у вакуолi мiнiмiзує токси- чнi ефекти високих концентрацiй цього елемента, з iншого боку, є джерелом насичення цитоплазми рослин K+ та утримання оптимального електрохiмiчного мембранного градi- єнта, що перешкоджає потраплянню токсичного Na+ у цитозоль та запобiгає порушенню метаболiчного статусу клiтини. 106 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12 Рис. 2. Вiдносний прирiст маси в трансформантах та контрольних рослинах рису за умов дiї рiзних типiв стресу: а — рослини, трансформованi OsTPKa; б — рослини, трансформованi OsTPKb Умови культивування: контроль — стандартне поживне середовище; середовище iз додаванням 25 та 50 мМ NaCl (сольовий стрес); 0 К+ — середовище без калiю (дефiцит калiю); середовище iз додаванням 25 або 50 мМ KCl (токсичнiсть К+); середовище iз комбiнацiєю низьких концентрацiй (50 мкМ) KCl та високих концентрацiй (25 або 50 мМ) NaCl (протекцiя клiтин за допомогою К+); 16% PEG — середовище iз додава- нням полiетилеглiколю 4000 до кiнцевої концентрацiї 16% (водний стрес) На вiдмiну вiд OsTPKa трансформантiв, характер вiдповiдi рослин, трансформованих геном OsTPKb, дещо вiдрiзнявся (див. рис. 2). Рослини, трансформованi OsTPKb, виявля- ли вищу порiвняно з контрольними стiйкiсть при водному стресi (16% полiетиленглiколь) та при культивуваннi в умовах помiрного сольового стресу (25 мМ NaCl) iз додаванням 50 мкМ KCl. Таким чином, цiлком вiрогiдно, що деякi механiзми осмопротекцiї рослинних клiтин iонами K+ опосередкованi роботою калiєвого каналу протеїнових вакуоль OsTPKb. Вiрогiдно, що цей калiєвий канал вiдiграє важливу роль i при регуляцiї водного стресу при проростаннi насiння та захистi його клiтин вiд токсичного впливу NaCl та осмотично- го шоку. Порiвнюючи мiж собою вiдносний рiвень приросту в трансформованих рослин, ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12 107 зазначимо, що iндекс росту OsTPKa трансформантiв був вищим, нiж у трансформованих OsTPKb та контрольних рослин, при дiї 25 мМ NaCl чи 25 мМ KCl (див. рис. 2). Цiка- вим фактом є те, що рiвень вiдносного приросту майже не вiдрiзнявся для трансгенних та контрольних рослин при вирощуваннi їх на середовищi, вiльному вiд калiю (див. рис. 2). Невеликi варiацiї, що спостерiгалися для даного типу експериментiв, були в межах по- хибки. Таким чином, згiдно з результатами експериментiв, трансформацiя рису генами калiє- вих каналiв родини ТРК може iстотно пiдвищити показники соле- та посухостiйкостi ро- слин. Показано, що отриманi трансгеннi рослин мають кращi показники приросту в рi- зних умовах сольового та водного стресу. Характер стiйкостi рослин залежить вiд типу гена, що був додатково привнесений у геном рису. Пiдвищення експресiї цього гена дано- го каналу веде до покращення калiєвого гомеостазу рослини. Цiлком ймовiрно, що тка- нини отриманих трансгенних рослин мiстили у собi бiльше iонiв K+ порiвняно з диким типом. Тому такi рослини, що мають покращений гомеостаз K+, потребують та накопичу- ють у своїх тканинах значно меншу кiлькiсть цитотоксичного Na+ для подолання осмо- тичного шоку. Осмотичний шок тiсно пов’язаний iз сольовим стресом та водним дефiци- том. Нашi данi свiдчать про те, що застосування калiєвих каналiв родини ТРК для покраще- ння характеристик соле- та посухостiйкостi рослин, а саме рису, може позитивно впливати на цi показники. Цитована лiтература 1. O’Leary J.W. Adaptive сomponents of salt tolerance // Handbook of plant and crop physiology. – New York: Marcel Dekker, 1995. – P. 577–585. 2. Van Hoorn J.W., van Alphen J.G. Salinity control // Drainage Principles and Applications. – Wageningen: ILRI, 2006. – P. 533–600. 3. FAO. FAO Land and Plant Nutrition Management Service // Available online: http://www.fao.org/ag/agl/ agll/spush. – 2008. 4. Iсаєнков С.В. Фiзiологiчнi та молекулярнi аспекти сольового стресу рослин // Цитология и генети- ка. – 2012. – 5. – С. 50–71. 5. Zhu J.-K. Plant salt tolerance // Trends Plant Sci. – 2001. – 6. – P. 66–71. 6. Maathuis F. J.M., Amtmann A.K. Nutrition and Na+ toxicity; the basis of cellular K+/Na+ ratios // Ann. Bot. – 1999. – 84. – P. 123–133. 7. Gobert A., Isayenkov S., Voelker C. et al. The two-pore channel TPK1 gene encodes the vacuolar K+ conductance and plays a role in K+ homeostasis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2007. – 104. – P. 10726– 10731. 8. Isayenkov S., Isner J.-C., Maathuis F. J. M. Membrane localisation diversity of TPK channels and their physiological role // Plant Signal. Behav. – 2011. – 6. – P. 1201–1204. 9. Hamamoto S., Marui J., Matsuoka K., et al. Characterization of a tobacco TPK-type K+ channel as a novel tonoplast K+ channel using yeast tonoplasts // J. Biol. Chem. – 2008. – 283. – P. 1911. – 1920. 10. Wang F., Deng S., Ding M. et al. Overexpression of a poplar two-pore K+ channel enhances salinity tolerance in tobacco cells // Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). – 2013. – 112. – P. 19–31. 11. Isayenkov S., Isner J. C., Maathuis F. J.M. Rice two-pore K+ channels are expressed in different types of vacuoles // Plant Cell. – 2011. – 23. – P. 756–768. 12. Vain P., Harvey A., Worland B. et al. The effect of additional virulence genes on transformation efficiency, transgene integration and expression in rice plants using the pGreen/pSoup dual binary vector system // Transgenic Res. – 2004. – 13. – P. 593–603. 13. Poorter H., Garnier E. Ecological significance of inherent variation in relative growth rate and its compo- nents // Handbook of Functional Plant Ecology. – New York: Marcel Dekker, 1999. – P. 81–120. 108 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12 References 1. O’Leary J.W. Handbook of plant and crop physiology, New York: Marcel Dekker, 1995. 2. Van Hoorn J.W., van Alphen J.G. Drainage Principles and Applications, Wageningen, ILRI, 2006. 3. FAO Land and Plant Nutrition Management Service, http://www.fao.org/ag/ agl/agll/spush, 2008. 4. Isayenkov S.V. Cytology & Genetics, 2012, 5: 50–71 (in Ukranian). 5. Zhu J.-K. Trends Plant Sci., 2001, 6: 66–71. 6. Maathuis F. J.M., Amtmann A.K. Ann. Bot., 1999, 84: 123–133. 7. Gobert A., Isayenkov S., Voelker C. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007, 104: 10726–10731. 8. Isayenkov S., Isner J.-C., Maathuis F. J.M. Plant Signal. Behav., 2011, 6: 1201–1204. 9. Hamamoto S., Marui J., Matsuoka K. et. al. J. Biol. Chem., 2008, 283: 1911–1920. 10. Wang F., Deng S., Ding M. et al. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 2013, 112: 19–31. 11. Isayenkov S., Isner J.C., Maathuis F. J.M. Plant Cell., 2011, 23: 756–768. 12. Vain P., Harvey A., Worland B. et al. Transgenic Res., 2004, 13: 593–603. 13. Poorter H., Garnier E. Handbook of Functional Plant Ecology, New York: Marcel Dekker, 1999: 81–120. Надiйшло до редакцiї 24.06.2015ДУ “Iнститут харчової бiотехнологiї та геномiки НАН України”, Київ Унiверситет м. Йорк, Великобританiя С.В. Исаенков, А. Миан, Ф.Й. М. Маатхаус Трансформация риса генами калиевых каналов семейства ТРК улучшает показатели прироста массы растений в условиях солевого стресса ГУ “Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины”, Киев Университет г. Йорк, Великобритания Исследован характер ответа риса на действие водного стресса (16% полиэтиленгликоль 4000), высоких концентраций NaCl, KCl и комбинации невысоких концентраций KCl с высо- кими NaCl при трансформации растений генами вакуолярных калиевых каналов семейства ТРК, а именно OsTPKa и OsTPKb. Показано, что растения, трансформированные OsTPKa, более устойчивы к влиянию высоких концентраций NaCl и KCl. По сравнению с OsTPKa трансформантами растения риса, трансформированные геном OsTPKb, более устойчивы к воздействию водного стресса и высоких концентраций NaCl при наличии 50 мкМ KCl в среде культивирования. Таким образом, установлено, что трансформация растений гена- ми вакуолярных калиевых каналов семейства ТРК для повышения уровня экспрессии после- дних улучшает показатели устойчивости к воздействию высоких концентраций NaCl, KCl и водного дефицита. Устойчивость трансформированных растений к воздействию солевого и водного стрессов отличается по своему характеру и зависит от типа гена, который был дополнительно привнесен в геном риса. Ключевые слова: рис, ТРК, вакуолярные калиевые каналы, солевой стресс, водный стресс. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12 109 S.V. Isayenkov, A. Mian, F. J. M. Maathuis Transformation or rice by genes encoding the potassium TPK channels improves the plant relative growth rates under salinity and drought stress conditions Institute of Food Biotechnology and Genomics of the NAS of Ukraine, Kiev University of York, United Kingdom The plant responses to the drought (16% PEG), high concentration of NaCl, KCl and combination of moderate KCl concentrations together with high NaCl ones under the transformation of rice by TPK genes are studied. The OsTPKa transformants exhibit a higher tolerance to the high NaCl or KCl concentrations in cultivation medium. In contrast with OsTPKa transformants, the plants transformed by OsTPKb were more tolerant to the drought stress and the high NaCl concentration supplemented by 50 µМ KCl. It is shown that the plant transformation by the genes of TPK channels for the further elevation of their gene expression levels could improve the tolerance to the drought stress, high NaCl or KCl concentrations. The tolerance manner of transformed plants is different and depends on the type of a gene inserted into the rice genome. Keywords: rice, TPK, vacuolar potassium channels, salt stress, drought stress. 110 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №12

Трансформація рису генами калієвих каналів родини ТРК покращує показники приросту маси рослин в умовах сольового та водного стресу

Репозитарії

Схожі ресурси