doi: 10.15389/agrobiology.2014.3.88rus
УДК 635.21:577.21:574.24:581.19
ИЗМЕНЕНИЯ В ИНТЕНСИВНОСТИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ И ОБРАЗОВАНИИ ФЛАВОНОИДОВ У ИНТАКТНЫХ И ГЕННО-МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ (Solanum tuberosum L.) ПОСЛЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Е.В. ПРЯДЕХИНА, П.В. ЛАПШИН, Н.В. ЗАГОСКИНА
Гипотермия сопровождается изменениями в метаболизме клеток, что может приводить даже к их гибели, в связи с чем большое внимание уделяется созданию сортов сельскохозяйственных культур с повышенной устойчивостью к низким температурам. Для подобных целей успешно используются современные методы биотехнологии, в том числе введение генов десатураз, катализирующих превращение одинарной связи между атомами углерода в ацильных цепях жирных кислот в двойные, что может повышать текучесть клеточных мембран и изменять состояние антиоксидантной системы клеток. К числу факторов защиты относятся полифенолы — вторичные метаболиты растений, выполняющие функцию низкомолекулярных антиоксидантов. В настоящей работе изучен эффект кратковременного действия низкой температуры (-9 оС в течение 10 и 40 мин) на интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и содержание флавоноидов в листьях растений картофеля раннеспелого сорта Скороплодный, культивируемых в условиях in vitro, а также полученных из них трансгенных линий со средним (ТЛС) и высоким (ТЛВ) уровнем экспрессии гена Δ12-ацил-липидной десатуразы. Для получения трансгенных линий использовали конструкции, несущие ген desA из Synechocystis sp. PCC 6803 (трансляционно слит с последовательностью репортерного гена licBM3, кодирующего термостабильную лихеназу) под контролем сильного конститутивного промотора 35S РНК CaMV. Показано, что после 10-ми-нутного действия низкой температуры интенсивность ПОЛ у контрольных растений снижалась, а у трансформантов не менялась. В варианте, когда растения подвергали гипотермии в течение 40 мин, этот показатель был низким во всех вариантах, причем наименьшим — у ТЛВ. Под влиянием низкой температуры во всех случаях накопление флавоноидов в листьях повышалось, что наиболее ярко проявлялось у контрольного варианта.
Ключевые слова: картофель, Solanum tuberosum, десатураза, низкая температура, ПОЛ, флавоноиды.
E.V. Pryadekhina, P.V. Lapshin, N.V. Zagoskina
Hypothermia leads to metabolic changes that can cause cell death. Thus, breeding varieties resistant to low temperatures is becoming increasingly important. For this purpose, genetic engineering approach is used to transfer genes of desaturases which catalyze the modification of single C-bonds in fatty acid acyl group to double bonds, resulting in an increase of cell membrane fluidity and changes in the antioxidant system. Polyphenols, the secondary plant metabolites, are considered the protective factors as low molecular weight antioxidants. Here we report the effect of short-term low temperature (-9 оС for 10 и 40 min) to lipid peroxidation and flavonoid content in leaves of in vitro cultivated plants of potato (Solanum tuberosum L.) early ripening variety Skoroplodnii and its transgenic strains with middle and high expression of Δ12-acyl-lipid desaturase gene. For plant transgenesis, there was used construction of desA from Synechocystis sp. PCC 6803 conjugated to licBM3,encoding thermostable lichenase, a translational reporter, under control of strong constitutive promoter 35S RNA CaMV. It was found that after 10 min exposition to low temperature a peroxidation decreased in reference plants and remained unchanged in the transgenic plants. In case the plants were exposed to hypothermia for 40 min, the peroxidation was low in all variants, being minimal in transgenic plants with high Δ12-acyl-lipid desaturase gene expression. In all variants the flavonoid content in leaves increased when influenced by low temperature with the most pronounced effect observed in the reference variety.
Keywords: potato, Solanum tuberosum, desaturase, low temperature, peroxidation of lipids, flavonoids.
ФГБУН Институт физиологии растений |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
