بررسي امكان انتقال ژن به گياهان خانواده چتريان با استفاده از روش غوطه‌وري گل

Studying the Efficiency of Floral Dip Method for Genetic Transformation of Apiaceae Plants

در روش‌هاي كلاسيك انتقال ژن به گياهان، عموما از تكنيك‌هاي مختلف كشت بافت گياهي استفاده مي‌شود. استفاده از فنون كشت بافت، فرايند انتقال ژن به گياهان را با مشكلات متعددي همچون صرف زمان و هزينه زياد، نياز به مهارت، تخصص و تجربه، و بروز تغييرات ژنتيكي ناشي از تنوع سوماتيكي، مواجه ساخته است. از اين رو، در سال‌هاي اخير، محققان به ابداع روش‌هاي تسهيل شده انتقال ژن اهتمام ورزيده‌اند كه بي نياز از فرايند كشت بافت بوده و پاسخگوي نيازهاي تحقيقات نوين بيولوژي مولكولي باشند. در اين بين، روش غوطه‌وري گل در سوسپانسيون آگروباكتريوم، توجه زيادي را به خود معطوف داشته است. در اين تحقيق با هدف بررسي امكان انتقال ژن به گياهان خانواده چتريان از طريق روش غوطه‌وري گل، گياهان يكساله (شويد، رازيانه و گشنيز) و گياهان دوساله (جعفري، هويج و كرفس) مورد آزمايش قرار گرفتند. گياه آرابيدوپسيس نيز به عنوان گياه مدل براي كنترل روش آزمايشي استفاده شد. گل‌هاي گياهان موردنظر در مراحل‌ مختلف نمو گل‌آذين در سوسپانسيون باكتري آگروباكتريوم حامل پلاسميد ناقل دوگانه PBI121 حاوي ژن گزارشگر گياهي uidA (gus) و نشانگر گزينشگر گياهي nptII غوطه‌ور شدند. اگرچه توليد گياهچه‌هاي آرابيدوپسيس تراريخته و حصول نرخ تراريزش بسيار مطلوب براي اين گياه مبين صحت روش آزمايشي بود، ولي موفقيت چنداني در گياهان خانواده چتريان حاصل نشد. پس از گزينش و آناليز بيش از 10000 بذر از شش گونه گياهي مورد آزمايش، تنها يك گياهچه كرفس تراريخته شناسايي گرديد. با استفاده از واكنش PCR، حضور ژن nptII در تنها گياهچه كرفس تراريخته حاصل مشخص گرديد، اما فعاليت ژن گزارشگر gus در آن تاييد نشد. گياهچه‌هاي تراريخته آرابيدوپسيس بيان كننده ژن گزارشگر gus با استفاده از تست هيستوشيميايي X-Gluc و واكنش PCR تاييد شدند.

Plant tissue culture techniques are used as basic requirement of common plant transformation systems. In most cases of plant transformation, a reproducible regeneration protocol is the limiting step due to long time lasting, specialized facilities and well experienced persons. Furthermore, tissue culture procedures induce somaclonal variation among regenerated transgenic plants. Therefore, recently current studies in plant molecular biology prefer plant transformation procedures avoiding tissue culture phase. Various in plant a transformation procedures have been explored, among which the floral dip method is the most reliable in vivo transformation method. In this research, with the aim of evaluating the ability of floral dip method for genetic transformation of some Apiaceae plants, we studied Dill (Anethum graveolens), Fennel (Foeniculum vulgare), Coriander (Coriandrum sativum), Carrot (Daucus carrota), Parsley (Petrocelium sativum) and Celery (Apium graveolens). Arabidopsis thaliana was used as a model plant of experimental procedure. Flowers, in different stages of inflorescence development, were immersed in different suspension of Agrobacterium tumefaciens carrying the plant binary vector pBI121. This vector carries plant reporter gene uidA (gus) and the plant selectable marker gene npt II. Although, producing transgenic Arabidopsis plants with a high transformation rate of 4% verified the accuracy of experimental procedure, floral dip method was not successful for transformation of Apiaceae plants. Only one transformed celery plantlet, carrying nptII gene with no expression of GUS, was obtained bby screening more than 10000 seeds produced by treated plants from all the species. Transgenic Arabidopsis plants expressing gus reporter gene were confirmed through PCR and histochemical assays.