• Print

Беляев Д.В.1, 2, Носова А.Е.3, Кривошеева А.Б.1, Терешонок Д.В.1, Юрьева Н.О.1, Рудас В.А.4, Кучук Н.В.4

1Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
Россия, 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35. E-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
2Московский физико-технический институт
3Московский государственный университет
4Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины
Украина, г. Киев, 03680, ул. Академика Заболотного, 148, E-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Вакуолярные Na+/H+-антипортеры (NHE/NHX) – это мембранные белки тонопласта, которые закачивают моновалентные катионы из цитоплазмы в вакуоль в обмен на протоны благодаря большей концентрации протонов в вакуоли, которая создается H+-АТФазой V-типа и H+-пирофосфатазой. В литературе показано, что трансгенные растения, экспрессирующие гены вакуолярных антипортеров моновалентных катионов, более устойчивы к соли и засухе. Картофель – умеренно солечувствительный гликофит, обладающий тетраплоидным геномом. Традиционная селекция картофеля трудоёмка и занимает от 10 до 15 лет. Генетическая инженерия – более быстрый способ улучшения сортов картофеля. Нами впервые показано, что введение гена антипортера в картофель повышает его соле- и засухоустойчивость. Методом агробактериальной трансформации были получены растения картофеля сорта Юбилей Жукова, трансформированные конструкцией pBIHvNHX2, содержащей ген HvNHX2 под контролем 35S промотора вируса мозаики цветной капусты и селективный ген устойчивости к канамицину. Ген HvNHX2 был любезно предоставлен Бабаковым А.В. (ВНИИСБ РАСХН). Соле- и засухоустойчивость трансгенных растений оценивали in vitro с использованием 5-10 сегментов стебля с одной пазушной почкой, росших на среде MS с 0-250 mM NaCl или 0-10% PEG6000. Содержание солей определяли на пламенном (FP640, Leki, Финляндия) или плазменном (Liberty RL, Varian, США) фотометрах. Пять из 6 трансгенных растений, но не контроли, росли на 200 мМ NaCl. Исследована реакция отдельных трансгенных линий на 100 мМ и 200 мМ NaCl в среде MS. Трансгены на соли были низкорослы, имели более длинные корни и больше сухой массы, а также накапливали больше калия в корнях по сравнению с исходным сортом. Было проведено моделирование осмотического стресса в культуре in vitro для картофеля сорта Юбилей Жукова путём добавления в среду 5% полиэтиленгликоля 6000 (ПЭГ), так как уже при этой концентрации ростовые характеристики сорта Юбилей Жукова значительно снижаются. Корневая система трансгенных линий в условиях осмотического стресса более развита, о чем говорит б?льшая сухая и сырая массы и большее количество корней. Так, введение гена HvNHX2 в картофель повышает устойчивость растений к водному дефициту. В литературе до сих пор не встречались сообщения о придании картофелю соле- и засухоустойчивости путём сверхэкспрессии антипортера. Ген HvNHX2 также введен в сорта Скороплодный, Славянка, Луговской и Дезире, которые в настоящее время анализируются на экспрессию трансгена, накопление ионов в органах и солеустойчивость.