ریشه مویین و کاربرد آن در مهندسی ژنتیک گیاهان
چکیده
آگروباکتریوم ریزوژنسConn. باعث ایجاد بیماری ریشه مویین در گیاهان می شود. آگروباکتریوم ریزوژنس مبتلا به بیماری ریشه مویین از طریق نرخ رشد بالا و پایداری ژنتیکی شناخته می شود. ثابت شده است که کشت ریشه-های مویین یک روش کارآمد برای تولید متابولیت های ثانویه است که به طور معمول در ریشه های گیاهان تمایز یافته بیوسنتز می شود. علاوه بر این، یک سیستم تراریخته ی ریشه، پتانسیل فوق العاده ای برای معرفی ژن های اضافه همراه با پلاسمید Ri، به ویژه با ژن های اصلاح شده، به سلول های گیاهان دارویی با سیستم های ناقل آگروباکتریوم ریزوژنس دارد. این کشت ها به یک ابزار ارزشمند برای مطالعه ویژگی های بیوشیمیایی و پروفایل بیان ژن مسیرهای متابولیکی تبدیل شده است. علاوه بر این، کشت ها می توانند برای روشن کردن واسطه ها و آنزیم های کلیدی درگیر در بیوستاز متابولیت های ثانویه استفاده شوند. مقاله حاضر در مورد کاربردهای مختلف کشت ریشه-های مویین در مهندسی ژنتیک گیاه و مشکلات بالقوه مرتبط با آن ها بحث می کند.
مقدمه
ریشه مویین یک بیماری گیاهی ناشی از باکتری Agrobacterium rhizogenes Conn.، یک باکتری گرم منفی خاک است. هنگامی که باکتری گیاه را آلوده می کند، T-DNA بین مناطق TR و TL پلاسمید Ri در باکتری منتقل شده و با ژنوم هسته ی گیاه میزبان یکپارچه می شود. فرآیند انتقال باعث ایجاد یک محصول جانبی ارزشمند به نام ریشه مویین می شود که در محل آلودگی یا نزدیک به آن تشکیل خواهد شد. علاوه بر این، opine ها تولید شده و به عنوان غذای اختصاصی برای باکتری مصرف می شوند (Chilton et al. 1982). ریشه های مویین به سرعت رشد کرده و رشد آن ها plagiotropic بوده و در محیط کشت فاقد هورمون گیاهی به شدت چند شاخه می شوند. ریشه ی تراریخت به شدت تمایز یافته و می تواند باعث تولید پایدار و گسترد ی متابولیت های ثانویه شود، در حالی که سایر کشت های سلول گیاهی تمایل شدیدی دارند که از نظر ژنتیکی و بیوشیمیایی ناپایدار بوده و اغلب مقدار بسیار کمی متابولیت های ثانویه مفید تولید می کنند (Rhodes et al. 1990; Merkli et al. 1997; Kittipongpatana et al. 1998). مهم تر از همه، آگروباکتریوم ریزوژنس می تواند T-DNA را از ناقل های باینری منتقل کرده و تولید گیاهان تراریخته ی حاوی ژن های خارجی موجود روی یک پلاسمید ثانویه را فعال کند. از این ویژگی برای تولید گیاهان تراریخته استفاده شده است (Tepfer et al. 1984; Chrisley et al. 1997).
Abstract
Agrobacterium rhizogenes Conn. causes hairy root disease in plants. Hairy root-infected A. rhizogenes is characterized by a high growth rate and genetic stability. Hairy root cultures have been proven to be an efficient means of producing secondary metabolites that are normally biosynthesized in roots of differentiated plants. Furthermore, a transgenic root system offers tremendous potential for introducing additional genes along with the Ri plasmid, especially with modified genes, into medicinal plant cells with A. rhizogenes vector systems. The cultures have turned out to be a valuable tool with which to study the biochemical properties and the gene expression profile of metabolic pathways. Moreover, the cultures can be used to elucidate the intermediates and key enzymes involved in the biosynthesis of secondary metabolites. The present article discusses various applications of hairy root cultures in plant genetic engineering and potential problems associated with them.
Hairy root is a plant disease caused by Agrobacterium rhizogenes Conn., a Gram-negative soil bacterium. When the bacterium infects the plant, the T-DNA between the TR and TL regions of the Ri-plasmid in the bacterium is transferred and integrated into the nuclear genome of the host plant. The transformation process produces a valuable by-product, hairy root, which will form at or near the site of infection. In addition, opines are produced and serve as specific food for the bacteria (Chilton et al. 1982). Hairy roots grow rapidly, show plagiotropic growth, and are highly branched on phytohormone-free medium. The transformed root is highly differentiated and can cause stable and extensive production of secondary metabolites, whereas other plant cell cultures have a strong tendency to be genetically and biochemically unstable and often synthesize very low levels of useful secondary metabolites (Rhodes et al. 1990; Merkli et al. 1997; Kittipongpatana et al. 1998). Most importantly, A. rhizogenes can transfer T-DNA from binary vectors and enable the production of transgenic plants containing foreign genes carried on a second plasmid. This property has been used to produce transgenic plants (Tepfer et al. 1984; Christey et al. 1997).
چکیده
مقدمه
القا و انتخاب ریشه مویین
ایجاد یک سیستم کشت ریشه مویین
ژن گزارشگر
انتخاب لاین ریشه مویین
کاربرد ریشه های مویین
تجزیه و تحلیل عملکرد ژن
بیان پروتئین خارجی
تولید متابولیت های ثانویه
ترکیبات تولید نشده در ریشه غیرتراریخت
تغییر ترکیب متابولیت ها
باززایی کل گیاهان
مشکلات بالقوه
مقررات مختلف متابولیسم ثانویه در گونه های مرتبط
بیان بیش از حد آنزیم های کلیدی همیشه باعث بهبود متابولیسم ثانویه نمی شود
کاهش احتمالی تعداد کروموزوم ها طی کشت دوم
تغییرات مورفولوژیکی گیاهان باززایی شده
نتیجه گیری
Abstract
Hairy Root Induction and Selection
Establishment of a hairy root culture system
Reporter gene
Selection of hairy root line
Application of Hairy Roots
Functional analysis of genes
Expressing foreign proteins
Production of secondary metabolites
Production compounds not found in untransformed roots
Changing composition of metabolites
Regeneration of whole plants
Potential Problems
Different regulation of secondary metabolism in related species
Overexpression of key enzymes does not always improve secondary metabolism
Possible reduction of chromosome numbers during subculture
Cosuppression of endogenous and foreign genes
Morphological alterations of regenerated plants
Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه