Таро богато слизистым белком, полисахаридами, витаминами, минеральными элементами и многими другими физиологически активными веществами, которые применяются для облегчения различных симптомов заболеваний человека. Можно предсказать, что таро станет многообещающей культурой.
В последние годы таро и продукты его переработки пользуются популярностью у потребителей из-за их уникальной пищевой ценности и оздоровительных функций, к новым сортам также предъявляются более высокие требования, а четкая функция генов заложит основу для выведения новых сортов высокого качества для дальнейшего удовлетворения потребностей потребителей, пишет группа исследователей из Ключевой лаборатории выращивания и использования овощей провинции Цзянси (Сельскохозяйственный университет Цзянси).
По мере продолжения исследований выяснение функции гена становится неотложным, но система генетической трансформации в таро все еще нестабильна, что затрудняет проверку функции гена и значительно ограничивает использование превосходных ресурсов зародышевой плазмы таро. Срочно требуется эффективная система проверки функции гена.
Благодаря преимуществам технологии подавления генов, вызванного вирусом (VIGS), таким как стабильность, высокая эффективность, простота, низкая стоимость, высокая пропускная способность и короткий цикл, она широко применяется в исследовании функции гена овощных культур. Установление надежной системы VIGS в таро может не только проверять функцию гена, но и значительно способствовать использованию ресурсов зародышевой плазмы, что играет важную роль в содействии улучшению и разведению таро.
В настоящее время технология VIGS широко применяется в изучении функции генов, связанной с ростом и развитием, стрессом, синтезом веществ и регуляцией метаболизма овощных культур.
Однако эффективность подавления, индуцированная вирусными векторами, зависит от хозяина. На основании предыдущих исследований несколько вирусных векторов были успешно применены в VIGS, включая вирус табачной мозаики (TMV), вирус картофеля X (PVX), вирус погремушки табака (TRV), вирус золотистой мозаики томатов (TGMV) и вирус курчавости листьев капусты (CbLCV).
Вирус погремушки табака - это тобравирус, передаваемый нематодами, а симптомы различаются в зависимости от растения-хозяина. К общим симптомам относятся крапчатость, хлоротические или некротические локальные поражения, кольцевые пятна или линейные узоры и системный некроз.
Исследовательская группа создала систему подавления генов, вызванную вирусом (VIGS), в таро, что позволяет исследователям быстро проверять функции генов в этой недоиспользуемой культуре. Используя вектор на основе вируса погремушки табака (TRV), исследование прокладывает путь к значительным достижениям в селекции таро и использовании ресурсов зародышевой плазмы, удовлетворяя растущий спрос на улучшенные сорта культур как для пищевых, так и для промышленных целей.
Исследование, опубликованное в журнале Tropical Plants, описывает метод подавления генов, вызванного вирусом (VIGS), с использованием вектора на основе TRV для изучения функции гена в таро. Ген CePDS был выбран в качестве индикатора для подтверждения процесса подавления, используя инъекцию листьев при концентрации бактериального раствора OD600 = 0,6.
Через 20 дней в листьях появилось фотообесцвечивание, а еще через 10 дней почти весь лист стал белым, что указывает на успешное подавление генов у 12,23% растений. ОТ-ПЦР подтвердила, что фенотипические изменения были вызваны подавлением CePDS, при этом уровни экспрессии снизились до 59,34%−77,18% по сравнению с контролем, а содержание хлорофилла упало на 37,80%−56,11%.
Дальнейшая оптимизация системы VIGS путем корректировки концентрации бактериального раствора до OD600=1,0 увеличила скорость подавления до 27,77%, хотя существенной разницы между методами инъекции в листья и вакуумной инфильтрации в луковицы не наблюдалось.
Надежность системы была проверена путем подавления гена CeTCP14, который ранее был идентифицирован как активируемый на ранней стадии расширения клубнелуковицы. Подавление CeTCP14 привело к снижению экспрессии гена на 36,66%−56,06%, что привело к значительному снижению содержания крахмала, которое составило 70,88%−80,61% от контрольного уровня.
Полученные данные свидетельствуют о том, что CeTCP14 играет роль в накоплении крахмала в клубнелуковицах таро, что закладывает основу для будущих исследований взаимодействия генов, регулирующих биосинтез крахмала.
По словам старшего научного сотрудника исследования, доктора Хуана Инцзина, «эта недавно созданная система VIGS дает нам возможность эффективно подавлять определенные гены в таро. Это представляет собой значительный шаг вперед в функциональной геномике таро, который может ускорить разработку улучшенных сортов таро, что принесет пользу как фермерам, так и потребителям».
Разработка надежной системы VIGS в таро знаменует собой поворотный момент в области молекулярной биологии растений. Эта система обеспечивает быструю и эффективную проверку функций генов, устраняя давний пробел в исследованиях таро. При дальнейшем усовершенствовании эта технология может открыть новые возможности для разведения таро, гарантируя, что эта культура продолжит процветать в мировом сельском хозяйстве и будет удовлетворять растущий спрос потребителей.
Источник: TransSpread. Фото: Tropical Plants (2024). DOI: 10.48130/tp-0024-0025
