بهينه‌سازي متغيرهاي انتقال ژن توسط تفنگ ژني با انتقال ژن كدكننده‌ي موتان‌سوكراز (gtfI) به نيشكر

Optimization of Biolistic-mediated Gene Transfer Parameters by Transferring Mutansucrase (gtfI) Coding Gene in Sugarcane

نيشكر (Saccharum officinarum) مهم‌ترين گياه صنعتي توليدكننده‌ي ساكارز در دنيا مي‌باشد. كشت بافت و تراريختي اين گياه با چالش‌هايي مواجه است كه نيازمند بهينه‌سازي است. در اين تحقيق، ژن كدكننده‌ي موتان‌سوكراز (gtfI) از باكتري Streptococcus downei جداسازي، همسانه‌سازي و به نيشكر انتقال داده شد. در روش تفنگ ژني فاصله 9 سانتي‌متر پرتاب ژن از ريزنمونه نسبت به فاصله 12 سانتي‌متر بهتر و اختلاف معني‌داري (P≤0.01) را نشان داد. هم‌چنين استفاده از تركيب سوربيتول و مانيتول براي حفظ فشار اسمزي كالوس‌ها درصد تراريختي را به‌طور معني‌داري (P≤0.01) بالا برد. تركيب هورموني IBA و NAA بهترين كارآيي را در ريشه‌دار كردن گياهان تراريخت نشان داد. تجزيه قند گياهان تراريخت حاصل از دو مرحله زيركشت، نشان داد كه ميانگين پارامتر پل (ميزان ساكارز) در هر دو لاين تراريخت نسبت به شاهدهاي مربوطه با كاهش قابل ملاحظه‌‌اي در حدود 30 درصد همراه بود. اين موضوع نشان مي‌دهد كه آنزيم موتان‌سوكراز به خوبي در لاين‌هاي تراريخت نيشكر بيان شده و توانسته است اين ميزان قند را مصرف كند.

Sugarcane (Saccharum officinarum) is the most important industrial sugar producing plant. Both tissue culture practices and transformation are challenging and need to be optimized. A gene encoding a mutansucrase (gtfI) enzyme from Streptococcus downei bacterium was isolated and cloned in a binary expression vector and transferred to sugarcane cultivars, using gene gun and Agrobacterium-mediated transformation. Results of this study showed that Agrobacterium was not able to deliver gtfI gene to sugarcane plants cells, whereas Biolistic gene transfer was successful and resulted in almost 25.7% transformation efficiency. Distance between explant and rupture disc carrying gtfI construct had a significant effect on transformation efficiency with 9cm distance producing the higher number of transformants than 12 cm distance. A combination of sorbitol and mannitol osmoticums showed a profound effect on transformation efficiency. Furthermore, a combination of IBA and NAA auxins had a significant effect on root regeneration. Interestingly, mutansucrase was found active in transgenic sugarcane lines utilizing sucrose by almost 33%. Detailed sugar analysis of a few transgenic sugarcane plants revealed that transgenic plants had a significant lower sucrose (lower pol%) content than untransformed control plants.