Зміни іоному генетично модифікованих рослин кукурудзи з дволанцюговим РНК-супресором гена проліндегідрогенази

Abstract

Досліджено іоном трансгенних рослин кукурудзи з дволанцюговим (ds)РНК-супресором гена проліндегідрогенази, отриманих шляхом Agrobacterium-опосередкованої трансформації in planta рослин інбредної лінії 370 селекції Інституту фізіології рослин і генетики НАН України. Аналіз насіннєвого Т3-покоління рослин кукурудзи з частковою супресією активності проліндегідрогенази та підвищеною стійкістю до осмотичних стресів показав диференційні зміни окремих компонентів іоному: підвищення вмісту елементів Mg, Mn, Fe, Cu і Mo на фоні зниження вмісту Са, К та Na й істотне зниження рівня іонів важких металів: Ni, Ba, Cd, Sr. Зростання вмісту неорганічних складових редокс-компонентів — Mn, Cu, Fe, за винятком Zn, є важливим для формування підвищеної осморезистентності. Можна передбачити, що кількісні зміни неорганічних компонентів редокс-систем у генетично модифікованих рослин можуть бути складовою підвищеної стійкості до осмотичного стресу. Підвищення осморезистентності кукурудзи уможливить впровадження систем мінерального живлення з високим рівнем засвоєння окремих іонів, які побудовані на зростанні локальних концентрацій окремих елементів та відрізняються підвищеним рівнем резистентності до нестачі вологи. Завдяки зниженню вмісту ряду важких металів стане можливим більш широко використовувати у системах живлення фосфорні добрива, які можуть бути небезпечними щодо забруднення ґрунтів та рослин важкими металами.

The corn transgenic plant ionome with double-stranded (ds) RNA suppressor of the proline dehydrogenase ge ne obtained by the Agrobacterium-mediated transformation in planta plants of inbred line 370 of the Institute of Plant Physiology and Genetics NAS of Ukraine selection is studied. The analysis of seed T3 generation of corn plants with partial suppression of the activity of proline dehydrogenase and an increased resistance to the osmotic stress has shown differential changes of individual components of the ionome, namely: an increase in the content of Mg, Mn, Fe, Cu, and Mo, decreasing the content of Ca, K, and Na, and a significant reduction in the level of heavy metal ions: Ni, Ba, Cd, Sr. The growth of the content of the inorganic components of redox components, Mn, Cu, Fe, with the exception of Zn, is important for the formation of increased plant’s osmoresistance. It can be predicted that quantitative changes in the inorganic components of redox systems in genetically modified plants may be part of the increased resistance to osmotic stress. Increasing the resistance of corn will allow the introduction of mineral nutrition systems with high levels of assimilation of individual ions, which are based on the growth in local concentrations of individual elements and are characterized by increased levels of resistance to a moisture deficit. Reducing the content of a number of heavy metals in plants will allow the more extensive use of phosphorus fertilizers in the systems of nutrition that can be dangerous for soils and plants through the contamination by heavy metals.

Исследован ионом трансгенных растений кукурузы с двухцепочечным (ds)РНК-супрессором гена пролиндегидрогеназы, полученных путем Agrobacterium-опосредованной трансформации in planta растений инбредной линии 370 селекции Института физиологии растений и генетики НАН Украины. Анализ семенного Т3-поколения растений кукурузы с частичной супрессией активности пролиндегидрогеназы и повышенной устойчивостью к осмотическим стрессам показал дифференциальные изменения отдельных компонентов ионома: повышение содержания элементов Mg, Mn, Fe, Cu и Mo на фоне снижения содержания Са, К, Na и значительное снижение уровня ионов тяжелых металлов: Ni, Ba, Cd, Sr. Повышение содержания неорганических составляющих редокс-компонентов — Mn, Cu, Fe, за исключением Zn, является важным для формирования повышенной осморезистентности. Можно прогнозировать, что количественные изменения неорганических компонентов редокс-систем в генетически модифицированных растениях могут быть составляющей повышенной устойчивости к осмотическому стрессу. Повышение осморезистентности кукурузы позволит внедрять системы минерального питания с высоким уровнем усвоения отдельных ионов, которые построены на повышении локальных концентраций отдельных элементов и отличаются повышенным уровнем резистентности к дефициту влаги. Снижение содержания ряда тяжелых металлов позволит более широко использовать в системах питания фосфорные удобрения, которые могут быть небезопасными при загрязнении почв и растений тяжелыми металлами.