Construction and analysis of the transgenic carrot and celery plants expressing the recombinant thaumatin II protein

Abstract

Aim To obtain the transgenic carrot and celery plants able to express recombinant thaumatin II in order to increase plant stress tolerance. Methods. Agrobacterium-mediated transformation of the carrot and celery seedlings was used for obtaining the transgenic plants. Presence and transcription of the transgene in plant tissues were proved by PCR and RT-PCR analysis. The plants were tested for the biotic stress tolerance by in vitro antifungal and antibacterial activity assays and for the salinity and osmotic stress tolerance by plant survival test in presence of NaCl and PEG in different concentrations. Results. Transgenic plants able to express recombinant thaumatin II gene (transcription proved for 60–100 %) were obtained by agrobacterial transformation. The transgenic carrot plant extracts inhibited the growth of the studied phytopathogenic bacteria strains but exhibited no antifungal activity. Survival level of transgenic plants under the salinity and osmotic stress effect was definitely higher comparing to the untransgenic ones. The analysis of the photosynthetic pigment content in the transgenic carrot plants showed no significant difference of this parameter under salinity stress that may indicate a possible protective activity of the recombinant protein. Conclusions. The obtained in our study transgenic carrot and celery plants able to express the recombinant thaumatin II gene were characterized by antibacterial activity and increased tolerance to salinity and osmotic stress factors.

Мета Отримати трансгенні рослини моркви та селери, що експресують рекомбінантний тауматин ІІ, з метою підвищення стресостійкості цих культур. Методи. Для отримання трансгенних рослин проводили Agrobacterium-опосередковану трансформацію. Присутність та транскрипцію трансгенів підтверджували за допомогою ПЛР та ЗТ-ПЛР аналізів. Визначали стійкість отриманих рослин до біотичних стрес-факторів (аналіз антибактеріальної/антифунгальної активності in vitro) та до дії сольового/осмотичного стресу (тест на виживання рослин в присутності NaCl/ПЕГ у різних концентраціях). Результати. Трансгенні рослини моркви та селери, що експресують ген тауматину ІІ (транскрипцію підтверджено для 60–100 %) було отримано шляхом агро бактеріальної трансформації. Екстракти трансгенних рослин моркви інгібували ріст досліджуваних штамів фітопатогенних бактерій, але не проявляли антифунгальної активності. Рівень виживання трансгенних рослин при абіотичному стресі був значно вищим у порівнянні з нетрансгенними рослинами. Аналіз вмісту фотосинтетичних пігментів не показав достовірної різниці показників для трансгенних рослин при сольовому стресі, що може вказувати на можливу захисну активність рекомбінантного білка. Вис­новки. Отримані у наших дослідженнях трансгенні рослини селери та моркви, що експресують рекомбінантний тауматин II, характеризувались антибактеріальною активністю та підвищеною стійкістю до сольового та осмотичного стресу.

Цель. Получить трансгенные растения моркови и сельдерея экспрессирующие рекомбинантный тауматин II с целью повышения стресс-устойчивости этих культур. Ме­то­ды. Для получения трансгенных растений проводили Agrobacterium-опосредованную трансформацию. Присутс­твие и транскрипцию трансгенов подтверждали с помощью ПЦР и ОТ-ПЦР анализов. Определяли устойчивость полученных растений к биотическим стресс-факторам (анализ антибактериальной/антифунгальной активности in vitro) и к действию солевого/ осмотического стресса (тест на выживывание растений в присутствии NaCl/ПЭГ в различных концентрациях). Результаты. Трансгенные растения моркови и сельдерея, экспрессирующие ген тауматина II (транскрипция подтверждена для 60–100 %) были получены путем агробактериальной трансформации. Экстракты трансгенных растений моркови ингибировали рост исследуемых штаммов фитопатогенных бактерий, но не проявляли антифунгальной активности. Уровень выживания трансгенных растений при абиотическом стрессе был значительно выше по сравнению с нетрансгенными растениями. Анализ содержания фотосинтетических пигментов не показал достоверной разницы показателей для трансгенных растений при солевом стрессе, что может указывать на возможную защитную активность рекомбинантного белка. Выводы. По­лученные в наших исследованиях трансгенные растения сельдерея и моркови, экспрессирующие рекомбинантный тауматин II, характеризовались антибактериальной активностью и повышенной устойчивостью к солевому и осмотическому стрессу.