Генетична трансформація з використанням Agrobacterium rhizogenes може приводити до варіабельності вмісту синтезованих сполук у різних лініях «бородатих» коренів. Це зумовлює відмінності у виживаності різних зразків за дії низької та високої температур як стресового чинника. Аналіз варіабельності дає змогу оцінити вплив трансформації на адаптивний потенціал рослин і виявити можливість підвищення вмісту сполук з антиоксидантними властивостями. Метою роботи було порівняння особливостей відповіді різних ліній «бородатих» коренів Bidens pilosa L. на дію короткочасного температурного стресу. Для цього корені рослини культивували in vitro та піддавали короткочасній дії зниженої (7 °C) та підвищеної (36 °C) температур. Визначали приріст маси сирої речовини, вміст флавоноїдів та антиоксидантну активність. Виявлено особливості реагування «бородатих» коренів причепи різних ліній на дію короткочасного температурного стресу, які полягали у виживаності коренів різних ліній; відмінностях реакції метаболізму коренів різних ліній; відмінностях антиоксидантної активності екстрактів з коренів різних ліній. Зокрема, корені лише однієї лінії були здатні рости після короткочасного підвищення температури до 36 °C; питомий вміст флавоноїдів (на одиницю маси) значно підвищувався за дії як зниженої, так і підвищеної температури; низькотемпературний стрес не впливав на антиоксидантну активність, але підвищення температури приводило до її збільшення. Такі особливості вірогідно пов’язані з відмінностями між лініями, які є окремими трансформаційними подіями та можуть відрізнятися одна від одної як за місцем вбудовування перенесених після трансформації генів агробактерій, зокрема rol генів, так і за копійністю та активністю генів, що, відповідно, впливає на метаболізм рослинних клітин.
Ключові слова: Bidens pilosa L., Agrobacterium rhizogenes-опосередкована трансформація, «бородаті» корені, температурний стрес, флавоноїди, антиоксидантна активність
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Chen, K. & Otten, L. (2017). Natural Agrobacterium transformants: recent results and some theoretical considerations. Front. Plant Sci., 8, 283312. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01600
2. Chandra, S. (2012). Natural plant genetic engineer Agrobacterium rhizogenes: Role of T-DNA in plant secondary metabolism. Biotech. Let., 34, No. 3, pp. 407-415. https://doi.org/10.1007/s10529-011-0785-3
3. Bulgakov, V.P., Shkryl, Y.N., Veremeichik, G.N., Gorpenchenko, T.Y. & Vereshchagina, Y.V. (2013). Recent advances in the understanding of agrobacterium rhizogenes-derived genes and their effects on stress resistance and plant metabolism. Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 1-22. https://doi.org/10.1007/10_2013_179
4. Dilshad, E., Noor, H., Nosheen, N., Gilani, S.R., Ali, U. & Khan, M.A. (2021). Influence of rol genes for enhanced biosynthesis of potent natural products (pp. 379-404), USA: John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781119640929.ch13
5. Khan, A.N. & Dilshad, E. (2023). Enhanced antioxidant and anticancer potential of artemisia carvifolia buch transformed with rol a gene. Metabolites, 13, No. 3, 351. https://doi.org/10.3390/metabo13030351
6. Hussain, S., Awan, T.H., Waraich, E.A., Awan, M.I., Hussain, S., Awan, T.H., Waraich, E.A. & Awan, M.I. (Eds.). (2023). Plant abiotic stress responses and tolerance mechanisms. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.102138
7. Jaakola, L. & Hohtola, A. (2010). Effect of latitude on flavonoid biosynthesis in plants. Plant, Cell & Environ., 33, No. 8, pp. 1239-1247. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2010.02154.x
8. Dong, N. & Lin, H. (2021). Contribution of phenylpropanoid metabolism to plant development and plant-environment interactions. J. Integr. Plant Biol., 63, No. 1, pp. 180-209. https://doi.org/10.1111/jipb.13054
9. Satyakam, Zinta, G., Singh, R.K. & Kumar, R. (2022). Cold adaptation strategies in plants - an emerging role of epigenetics and antifreeze proteins to engineer cold resilient plants. Front. Genet., 13, 909007. https://doi.org/10.3389/fgene.2022.909007
10. Choi, S., Kwon, Y.R., Hossain, M.A., Hong, S.W., Lee, B. ha & Lee, H. (2009). A mutation in ELA1, an age-dependent negative regulator of PAP1/MYB75, causes UV- and cold stress-tolerance in Arabidopsis thaliana seedlings. Plant Sci., 176, No. 5, pp. 678-686. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2009.02.010
11. Dela, G., Or, E., Ovadia, R., Nissim-Levi, A., Weiss, D. & Oren-Shamir, M. (2003). Changes in anthocyanin concentration and composition in 'Jaguar' rose flowers due to transient high-temperature conditions. Plant Sci., 164, No. 3, pp. 333-340. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(02)00417-X
12. Ferreira, J.F.S., Luthria, D.L., Sasaki, T. & Heyerick, A. (2010). Flavonoids from Artemisia annua L. as antioxidants and their potential synergism with Artemisinin against malaria and cancer. Molecules, 15, No. 5, pp. 3135-3170. https://doi.org/10.3390/molecules15053135
13. PДkal, A. & Pyrzynska, K. (2014). Evaluation of aluminium complexation reaction for flavonoid content assay. Food Anal. Methods, 7, No. 9, pp. 1776-1782. https://doi.org/10.1007/s12161-014-9814-x
14. Zhao, H., Fan, W., Dong, J., Lu, J., Chen, J., Shan, L., Lin, Y. & Kong, W. (2008). Evaluation of antioxidant activities and total phenolic contents of typical malting barley varieties. Food Chem., 107, No. 1, pp. 296-304. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.08.018
15. Shomali, A., Das, S., Arif, N., Sarraf, M., Zahra, N., Yadav, V., Aliniaeifard, S., Chauhan, D.K. & Hasanuzzaman, M. (2022). Diverse physiological roles of flavonoids in plant environmental stress responses and tolerance. Plants, 11, No. 22, 3158. https://doi.org/10.3390/plants11223158
16. Boo, H.O., Chon, S.U. & Lee, S.Y. (2006). Effects of temperature and plant growth regulators on anthocyanin synthesis and phenylalanine ammonia-lyase activity in chicory (Cichorium intybus L.). J. Horticult. Sci. and Biotech., 81, No. 3, pp. 478-482. https://doi.org/10.1080/14620316.2006.11512091
17. Schulz, E., Tohge, T., Zuther, E., Fernie, A.R. & Hincha, D.K. (2016). Flavonoids are determinants of freezing tolerance and cold acclimation in Arabidopsis thaliana. Sci. Rep., 6, No. 1, 34027. https://doi.org/10.1038/srep34027
18. Albert, A., Sareedenchai, V., Heller, W., Seidlitz, H.K. & Zidorn, C. (2009). Temperature is the key to altitudinal variation of phenolics in Arnica montana L. cv. ARBO. Oecologia, 160, No. 1, pp. 1-8. https://doi.org/10.1007/s00442-009-1277-1
19. Matvieieva, N.A., Ratushnyak, Y.I., Duplij, V.P., Shakhovsky, A.M. & Kuchuk, M.V. (2021). Effect of temperature stress on the Althaea officinalis's «Hairy» roots carrying the human interferon a2b gene. Cytology and Genetics, 55, No. 3, pp. 207-212. https://doi.org/10.3103/S0095452721030051
20. Matvieieva, N., Havryliuk, O., Duplij, V. & Drobot, K. (2018). The effect of high temperature on the flavonoid accumulation in Artemisia «hairy» roots. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, No. 2, pp. 262-267. https://doi.org/10.15414/agrobiodiversity.2018.2585-8246.262-267