انتقال همزمان 3 ژن‌ باکتریایی بی‌فنیل دی‌اکسیژنز به گیاه آرابیدوپسیس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، مازندران

2 استادیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، مازندران

3 دانشیار پژوهشکدۀ ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، مازندران

چکیده

بی‌فنیل‌های پلی‌کلرینه‌شده (PCBs)، ترکیبات حلقوی کلرداری هستند که به‌‌دلیل خواصی چون مقاومت به حرارت و پایداری، در سطح گسترده در دهه‌های 1930 تا 1980 در صنایع گوناگون کاربرد داشته‌اند. همین ویژگی‌ پایداری و مقاوت به تجزیه شدن همراه با تأثیرات زیانبار بر سلامت انسان، سبب شد که تولید آنها از دهۀ 1980 میلادی متوقف شود. در حال حاضر، آلودگی آب‌ها و خاک‌های سراسر جهان به PCBs، یکی از مشکلات مهم محیط زیست به‌شمار می‌آید. یکی از راه‌های کاهش آلودگی به PCBs انتقال و بیان ژن‌های باکتریایی بی‌فنیل دی‌اکسیژناز (BPDO) که دارای توانایی تجزیۀ PCBs هستند به گیاهان است. هدف پژوهش حاضر، یافتن روشی برای انتقال همزمان ژن‌های bphbph E و bph G، که اجزای رمزدهندۀ آنزیم BPDO هستند به گیاه آرابیدپسیس بود. براساس نتایج به‌دست‌آمده، 3 ژن ­bphbph E و bph G که در ناقل pGreen کلون شده بودند به باکتری‌های E.coli و اگروباکتریوم‌های LBA4404 و  C58C1 و در انتها به گیاه آرابیدپسیس انتقال یافتند. از لحاظ کارایی انتقال ژن به گیاه، بین دو سویۀ اگروباکتریوم LBA4404 و  C58C1‌به‌کار‌رفته در این پژوهش اختلاف وجود داشت. بیشترین تعداد گیاهان تراریخته (85/0 درصد) با سویۀLBA4404  به‌دست آمد. تراریخت بودن گیاهچه‌های آرابیدوپسیس با انتخاب گیاهان کاملاً سبز در محیط دارای 50 میلی‌گرم در لیتر کانامایسین و همچنین آزمون PCR  تأیید شد. گیاهان تراریخت با موفقیت به خاک انتقال یافتند و به رشد خود ادامه دادند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simultaneous transformation of three biphenyl dioxygenase bacterial genes into Arabidopsis plants

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Alizadeh Arimii 1
  • Vida Chalavi 2
  • Ali Dehestani 3
1 Graduate Master Student, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran, PO-Box 578,
2 Assistant Professors, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran, PO-Box 578,
3 Associate Professor, Genetics and Agriculture Biotechnology Institute of Tabarestanm, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, , Sari, Iran, PO-Box 578,
چکیده [English]

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are chlorinated biphenyl rings that due to their properties such as heat resistance and stability were widely used in different industries from 1920s to 1980s. Due to their characteristics such as stability, resistance to decomposition and harmful effects on human health, their production was banned in 1980s., Worldwide contamination of water and soil with PCBs is one of the important environmental problems at present time. A way to reduce PCBs contamination is transformation and expression of biphenyl dioxygenase (BPDO) genes having catabolic degradation activity of polychlorinated biphenyls into plants. The aim of present study was developing a method for simultaneous transformation of bphA, bphE, and bphG genes, coding for the components of BPDO enzyme, into Arabidopsis plants. According to obtained results, three bphA, bphE, and bphG genes cloned into pGreen vector were transformed into E.coli, Agrobacterium and as well as Arabidopsis plants. There were differences in transformation efficiency of two strains LBA4404 and C58C1 of Agrobacterium, used in this study. The highest number of transgenic plants 0.85%% was obtained by LBA4404 strain. The transgenic nature of Arabidopsis plantlets was confirmed by selecting fully green plants on 50 mg/l Kanamycin as well as PCR analysis. Transgenic plants were successfully transferred into soil and continued their growth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arabidopsis plant
  • chlorinated biphenyls enzyme
  • pGreen vector
Bechtold, N., Ellis, J. & Plletier, G. (1993). In Planta Agrobacterium Mediated gene transfer by Infiltration of adult Arabidopsis thaliana plants. CR Acad Science Paris, 316, 1194-1199.
Bechtold, N. Jaudeau, B. Jolivet,  S. Maba, B. Vezon, D. Voisin, R. & Pelletier, G. (2000). The maternal chromosome set is the target of the T-DNA in the in planta transformation of Arabidopsis thaliana Genetics. 155, 1875-1887.
Bent, A. F. (1998).  Arabidopsis in Planta Transformation uses Mechanism and Prospects for of other species. Plant Physiology, 124, 1540- 1547.
Dafny-Yelin, M. & Tzfira, T. (2007). Focuc issue on vector system for plant research and biotechnology. Plant Physiology, 145(4), 1118-1128.
Dehestani, A., Ahmadian, G., Salmanian, H., Jelodar, N.B. & Kazemitabar, K. (2010). Transformation efficiency enhancement pf Arabidopsis vacuum infiltration by surfactant application and apical inflorescence removal. Trakia Journal of Sciences, 19-26.
Francova, K., Sura, M., Macek, T., Szekere M., Bancos, S., Demnerova, K., Sylvestre, M.d. & Mackova, M. (2003).  Preparation of plants containing bacterial enzyme for degradation of polychlorinated biphenyls. Fresenius Environmental Bulletin, 12, 309-313.
Hellens, R. Edwards, A., Leyland, N., Bean, S. & Mullineaux, P. (2000).  pGreen: a vector and flexible binary Ti vector for Agrobacterium  - mediated plant transformation.  Plant Molecular Biology, 42, 819-832.
Kasajima, L., Ide, Y., Ohkama-Ohtsu, N., Hayashi, H., Yoneyama, T. & Fujiwara, T. (2004). A protocol for rapid DNA extraction fromArabidopsis thaliana for PCR analysis. Plant Molecular Biology Reporter, 22, 42-59.
Mohammadi, M., Chalavi, V., Novakova-Sura, M., Laliberte, JF. & Sylvestre, M. (2007). Expression of bacterial biphenyl-chlorobiphenyl dioxygenase genes in tobacco plants. Biotechnology and Bioengineering, 97, 496-505.
Novacova, M. Mackova, M. Antosova, Z. Victorova, J. Szekeres, M. Demnerova, K. & Macek, T. (2010). Cloning the bacterial bphC gene into Nicotiana tabacum to improve the efficiency of phytoremediation of polychlorinated biphenyls. Biotechnology and Bioengineering, 1(6), 419-423.
Norelli, J. L. Aldwinckle, H. S. Beltran, L. D. & Jaynes, J. M. (1994). Transgenic ''Malling 26'' apple expressing the attacin E gene has increased resistance to Erwinia amylovora. Euphytica. 77, 123-128.
Van Aken, B. A., Correa, P. & Schnoor, L. (2010).  Phytoremediation of Polychlorinated Biphenyls: New Trends and Promises. Environmental science and Technology, 44(8), 2767-2776.
Weigel, D. & Glazebrook, J.  (2002). Arabidopsis: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor, New York.
Young-Seok, J., Joon-seul, L., Byeony-choon, C., Yoon-jeong, N. & Yoon-hi, C. (2003) Development of a method for in planta transformation in Brassica napus L. 11th International Rapeseed Congress, BP3, 23, 148-151.
Zhang, X., Henriques, R., Lin, S.S., Niu, Q.W. & Chua, N.H. (2006). Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana using the floral dip method. Natural Prptocol, 1, 641-646.