Индуцирование волосатых корней агробактериями rhizogenes- Посредника Преобразование в тартарной гречихе(Фагопырум татарикум)

Тартарная гречка (ТБ)(Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn) является одним из видов дикотипидона, относящихся к роду Фагопирум и семейство Polygonaceae¹. Как вид гомологионной пищи китайской медицины, ТБ получает значительный интерес благодаря своему характерю химического состава и разнообразной биоактивности против болезней. Туберкулез в основном богат углеводами, белками, витаминами и каротиноидами, а также полифенолами, такими как фенольные кислоты и флавоноиды^1. Продемонстрировано различные биологические и фармакологические свойства флавоноидов, в том числе антиоксидативные, антигипертензивные²и противовоспалительные, а также противораковые и антидиабетические^{свойства.}

Agrobacterium rhizogenes является бактерией^почвы,которая способствует развитию волосатых корнеплодов в нескольких высших растений, особенно dicotyledons, путем заражения раны сайтов⁴,⁵. Этот процесс инициируется передачей T-ДНК в корневой плазмид^{(Ri) плазмид 5,,6} и обычно сопровождается интеграцией и экспрессией экзогенного гена из плазмида Ri и последующими шагами генерации волосатого фенотипа корня⁷. A.rhizogenes-опосредованные трансгенные волосатые корни, как мощный инструмент в области биотехнологии растений, наиболее широко используются благодаря их стабильной и высокой производительности и легкому получению в короткий период. Кроме того, волосатые корни, индуцированные A. rhizogenes эффективно отличаются их плагиотропного развития корня и высоко ветвления роста в гормон-свободной среде⁸. Они могут быть использованы в нескольких областях исследований, в том числе искусственного производства семян, исследования корневых узелков, а также при изучении взаимодействия с другими организмами, такими как микоризные грибы, нематод, и корнеплоды^7,9. Кроме того, волосатые культуры преобразования корней широко используются в качестве экспериментальной системы для исследования биохимических путей и химической сигнализации и для производства вторичных метаболитов растений, которые используются в качестве фармацевтических препаратов, косметики и пищевых добавок^8,10. Ценные вторичные метаболиты, в том числе индоле алкалоиды, акониты, тропановые алкалоиды, терпеноиды и флавоноиды, синтезированные в волосатых корнях дикого типа, были исследованы в течение нескольких десятилетий у многочисленных^2,видов, таких как ginsenoside в panax ginseng¹¹, кумарин в Am majmius¹², и phenolic compounds^.

Волосатые корни были произведены с использованием A. rhizogenes в 79 видов растений из 27 семейства¹⁴. Например, A. rhizogenes-опосредованныеволосатые корня преобразование было сообщено в сое^15,16, Сальвиа¹⁷, Пламбаго Indica¹⁸, Lotus japonicus¹⁹, и цикорий (Cichorium intybus Л.) ²⁰. ТБ волосатые преобразования корня также были исследованы². Немногие подробные протоколы доступны в отношении развития волосатые корни при посредничестве A. rhizogenes либо проведение бинарный вектор или нет. Например, Sandra et al.²¹ внедрили метод производства трансгенных картофельных волосатых корней, выдержанный в побегах дикого типа. Полностью развитые волосатые корни могут быть визуализированы через 5-6 недель после инъекции А. ризогенов, несущих ген gus reporter в стволовые межузлы картофельных растений. Другое исследование также сообщило трансгенной волосатой корневой системы, индуцированной A. rhizogenes укрывательство гена репортера gusA в джуте (Corchorus capsularis L.) ²². Кроме того, Supaart et al.²³ получили трансгенные табачные волосатые корни с использованием A. rhizogenes, преобразованного с помощью экспрессионного вектора pBI121, несущего ген синтазы 1¹-тетрагидроканнабиноловой кислоты (ТГКА) для производства ТГКА.

Однако поэтапный процесс эффективного поколения трансформации волосатых корней, особенно при тб-тбе, был относительно менее продемонстрирован. В этом исследовании, мы описали подробный протокол с использованием A. rhizogenes проведения репортер гена (GFP), селективный маркер (Кан), и ген интереса (b4, определены из нашей группы, но неопубликованный ген из основных селип-петля-сhelix (bHLH) семьи) для создания волосатых корней генетической трансформации при туберкулезе. Эксперимент длился 5-6 недель, от прививки семян до генерации волосатых корней, включая препарат эксплантации, инфекцию, сокультивирование, субкультирование и последующее распространение. Кроме того, A. rhizogenes, содержащий бинарную плазмиду, несущую тб-трансген транскрипционного фактора миелобластоза 116 (FtMYB116),был использован для определения того, может ли FtMYB116 способствовать накоплению флавоноидов, особенно рутения, в туберкулезе на гене и метаболическом уровне через тб-волосатую трансформацию корня. FtMYB116, который является светоиндуцированным транскрипционным фактором, регулирует синтез рутения при различных условиях света^5. Синкон синтаза (CHS), флаванон-3-гидроксилаза (F3H),флавоноид-3′-гидроксилаза (F3‘H), и флавонол синтаза (FLS)²⁴ являются ключевыми ферментами, участвующими в метаболический путь биосинтеза рутина. Таким образом, это исследование демонстрирует переэкспрессию FtMYB116 в ТБ волосатые корни и экспрессия ключевых генов фермента, а также содержание рутения и других флавоноидов, таких как кверцетин.