Induire Hairy Roots par Agrobacterium rhizogenes-Transformation médiatisée dans le sarrasin tartarié (Fagopyrum tataricum)

Le sarrasin tartari (TB) (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn) est un type de dicotyledon appartenant au genre Fagopyrum et à la famille Polygonaceae¹. Comme un type de médecine chinoise aliments homologues, la tuberculose a reçu un intérêt considérable en raison de sa composition chimique distinctive et diverses bioactivités contre les maladies. La tuberculose est principalement riche en glucides, protéines, vitamines et caroténoïdes ainsi que dans les polyphénols tels que les acides phénoliques et les flavonoïdes¹. Diverses activités biologiques et pharmacologiques de flavonoïdes, y compris antioxydatif, antihypertenseur², et anti-inflammatoire ainsi que les propriétés anticancéreuses et antidiabétiques, ont été démontrées³.

Agrobacterium rhizogenes est une bactérie du sol qui contribue au développement de la maladie des racines poilues dans plusieurs plantes supérieures, en particulier les dicotyledons, en infectant les sites de blessures^4,5. Ce processus est initié par le transfert de l’ADN T dans le plasmide^5,6 et est généralement accompagné par l’intégration et l’expression d’un gène exogène du plasmide Ri et les étapes suivantes de la génération du phénotype racine^{poilue 7}. A. rhizogenes– racines poilues transgéniques négociées, comme un outil puissant dans le domaine de la biotechnologie végétale, ont été les plus largement utilisés en raison de leur productivité stable et élevée et l’obtention facile dans une courte période. En outre, les racines poilues induites par A. rhizogenes se distinguent efficacement par leur développement de racine plagiotropic et la croissance très ramifiée dans un milieu sans hormones⁸. Ils peuvent être utilisés dans plusieurs domaines de recherche, y compris la production de semences artificielles, la recherche sur les nodules racines, et dans l’étude des interactions avec d’autres organismes tels que les champignons mycorrhiziens, les nématodes et les agents pathogènes racinaires^7,9. En outre, les cultures de transformation des racines poilues ont été largement utilisées comme un système expérimental pour étudier les voies biochimiques et la signalisation chimique et pour produire des métabolites secondaires végétaux qui sont utilisés comme produits pharmaceutiques, cosmétiques et additifs alimentaires^8,10. Les précieux métabolites secondaires, y compris les alcaloïdes indole, les aconites, les alcaloïdes tropanes, les terpenoïdes et les flavonoïdes, synthétisés dans des racines poilues de type sauvage ont été étudiés pendant plusieurs décennies chez de nombreuses espèces, telles que le ginsenoside dans Panax ginseng¹¹, coumarine à Ammi majus¹², et les composés phénoliques TBs en^2,13.

Des racines poilues ont été produites à l’aide de rhizogenes A. chez 79 espèces végétales de 27 familles¹⁴. Par exemple, A. rhizogenes-médiaté transformation des racines poilues a été signalé dans le soja^15,16, Salvia¹⁷, Plumbago indica¹⁸, Lotus japonicus¹⁹, et chicorée (Cichorium intybus L.) ²⁰. La transformation des racines poilues de la tuberculose a également fait l’objet d’une enquête². Peu de protocoles détaillés sont disponibles concernant le développement de racines poilues médiées par A. rhizogenes portant un vecteur binaire ou non. Par exemple, Sandra et coll.²¹ ont introduit une méthode de production de racines poilues transgéniques de pommes de terre soutenues dans les pousses de type sauvage. Les racines poilues entièrement développées pourraient être visualisées 5-6 semaines après l’injection de A. rhizogenes portant le gène de journaliste de gus dans les internodes de tige des usines de pomme de terre. Une autre étude avait également rapporté un système transgénique racine poilue induit par A. rhizogenes hébergeant le gène gusA journaliste en jute (Corchorus capsularis L.) ²². En outre, Supaart et coll.²³ ont obtenu des racines poilues transgéniques de tabac utilisant¹ A. rhizogenes transformés avec le vecteur d’expression pBI121 portant le gène de la synthase d’acide tétrahydrocannabinolic (THCA) pour produire THCA.

Cependant, un processus étape par étape pour une génération efficace de transformation des racines poilues, en particulier dans la tuberculose, a été relativement moins démontré. Dans cette étude, nous avons décrit un protocole détaillé utilisant A. rhizogenes portant le gène reporter (GFP), un marqueur sélectif (Kan), et un gène d’intérêt (b4, un gène identifié de notre groupe mais un gène non publié de base helix-boucle-helix (bHLH) famille) pour générer la transformation génétique de racine poilue dans la tuberculose. L’expérience a duré 5-6 semaines, de l’inoculation des graines à la génération de racines poilues, impliquant la préparation expling, l’infection, la coculturation, la sous-culture, et la propagation subséquente. En outre, A. rhizogenes contenant un plasmide binaire portant le transgénique de la tuberculose du facteur de transcription de myéloblastose 116 (FtMYB116) a été employé pour déterminer si FtMYB116 peut favoriser l’accumulation de flavonoïdes, particulièrement la rutine, dans la tuberculose au niveau génétique et métabolique par la transformation de racine poilue de la tuberculose. FtMYB116, qui est un facteur transcriptionnel induit par la lumière, régule la synthèse de la rutine dans différentes conditions de lumière⁵. Chalcone synthase (CHS), flavanone-3-hydroxylase (F3H), flavonoid-3′-hydroxylase (F3‘H), et flavonol synthase (FLS)²⁴ sont des enzymes clés impliquées dans la voie métabolique de la biosynthèse de rutine. Par conséquent, cette étude démontre la surexpression de FtMYB116 dans les racines poilues de la tuberculose et l’expression de gènes enzymatiques clés ainsi que le contenu de la rutine et d’autres flavonoïdes tels que la quercétine.