Transgeniczne ogorki z ekspresja genu taumatyny II i ich akceptacja przez szkodniki

• Autorzy: Kielkiewicz M , Szwacka M , Gajc-Wolska J , Malepszy S
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prześledzono, czy w wyniku wprowadzenia genu taumatyny II do genomu ogórka, uzyskane linie wykazują zmieniony w stosunku do formy wyjściowej poziom atrakcyjności dla szkodników. Materiał roślinny stanowiły transgeniczne linie ogórka o zróżnicowanym poziomie taumatyny II (T224, T212, T210), pochodzące z trzech niezależnych zdarzeń transformacyjnych. Kontrolą była forma wyjściowa dla linii transgenicznych - wysoce wsobna linia wyprowadzona z odmiany Borszczagowski, określona jako linia B. Badania wykazały, że zarówno owady (mszyce i wciornastki) jak i roztocze (przędziorki) lokowały się na transgenicznych i nietransgenicznych liniach ogórka. Najwyższe liczebności szkodników odnotowano na przełomie czerwca i lipca. Mszyce i wciornastki zasiedliły słabiej te linie ogórka, których liście cechowała wysoka zawartość taumatyny II (T224 i T212). W tym czasie roztocze (przędziorki) skolonizowały tylko linie T224 i T212, a na liniach nietransgenicznych pojawiły się dopiero pod koniec sezonu. Na roślinach wszystkich badanych linii ogórka stwierdzono obecność naturalnego wroga mszyc - roztocza z rodziny Trombidiidae. Liście linii T212 wyróżniały się wysoką zawartością metabolitów podstawowych, ważnych w diecie szkodników. Kumulacja taumatyny II zwiększyła się wraz z wiekiem liści, natomiast stężenie metabolitów wtórnych (fenole ogólne) uległo obniżeniu. Wprowadzenie do genomu ogórka genu taumatyny II wpłynęło na ilościowe zmiany w poziomie akumulacji badanych metabolitów podstawowych i wtórnych, co w konsekwencji mogło modyfikować atrakcyjność transgenicznych roślin dla szkodników.

EN

The aim of the present work was to determine if thaumatin II gene insertion into the cucumber genome can change the chemical composition of transgenics plant affecting insect and mite-pests bahaviour and development. The attractiveness of 3 lines of transgenic cucumber plants (T224, T212, T210) and the highly inbred cucumber line B (parental line) to pests was evaluated under the field conditions. Additionally, the level of thaumatin II, leaf nutritional value (total nitrogen, soluble proteins, reducing sugars) and the level of secondary metabolites (total phenolics) in age-different leaves of transformed and untransformed plants were analysed. The study shows that significantly less aphids and thrips settled on the transgenic lines than on the line B. In contrast, at the beginning of season higher numbers of mite-pests were recorded on the transgenic lines as compared to non-trangenic ones. It was found that the transgene expression levels vary with leaf age: more thaumatin II was detected in fully expanded mature leaves as compared to young ones. A significantly higher concentration of total nitrogen, reducing sugars and total phenolics was found in young leaves of the T212 as compared to young leaves of other lines. Chemical composition of mature leaves of the T212 line differed significantly in the level of reducing sugars, soluble proteins and total phenolics as compared to leaves of others lines. Conclusion: In consequence of thaumatin II gene insertion into cucumber genome the production of some leaf metabolites important for pests changed making the transformed lines rather less attractive than untransformed ones to some sucking-pests as thrips and aphids.

Słowa kluczowe

PL

ogorki; profil metaboliczny; szkodniki roslin; atrakcyjnosc pokarmowa; gen taumatyny II; rosliny transgeniczne

EN

cucumber; metabolic profile; plant pest; pest foraging; attractiveness; thaumatin II gene; transgenic plant

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2006
• Tom: 509
• Opis fizyczny: s.395-404,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kielkiewicz M

• Katedra Entomologii Stosowanej, Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 166, 02-776 Warszawa

autor

Szwacka M

• Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii, Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 166, 02-776 Warszawa

autor

Gajc-Wolska J

• Katedra Roslin Warzywnych i Leczniczych, Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 166, 02-776 Warszawa

autor

Malepszy S

• Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii, Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 166, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• Boerjan W., Messen E., Christensen J.H. 2004. Genome stability details. http://www.psb.rug.ac.be/research/molgen/lignin_detailshtm.
• Bernays E.A., Chapman R.F. 1994. Host-Selection by Phytophagous Insects. Chapman and Hall, London: 305 ss.
• Bradford M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding. Ann. Bio-chem. 72: 248-254.
• Dąbrowski Z.T. 1988. Odporność roślin uprawnych na roztocze (Acarina), w: Podstawy odporności roślin na szkodniki. PWRiL Warszawa: 51-65.
• Down R.E., Ford L., Woodhouse S.D., Raemaekers R.J.M., Leitch B., Gatehouse J.A., Gatehouse A.M.R. 2000. Snowdrop lectin (GNA) has no acute toxic effects on a beneficial bisect predator, the 2-spot ladybird (Adalia bipunctata L.). J. Insect Physiol. 46: 379-391.
• Gajc-Wolska J., Szwacka M., Malepszy S. 2005. The evaluation of cucumber quality (Cucumis sativus L.) Borszczagowski with thaumatin gene. Folia Horticulturae (w druku).
• Giebel J. 1979. Biochemiczne mechanizmy odporności roślin na nicienie. Prac. Nauk. IOR XXI (1): 189-212.
• Johnson G., Schaal L.A. 1957. Accumulation of phenolic substances and ascorbic acid in potato tuber tissue upon injury and their possible role in disease resistance. Am. Potato J. 34: 200-209.
• Kiełkiewicz M. 2003. Strategie obronne roślin pomidorów (Lycopersicon esculentum Miller) wobec przędziorka szklarniowca (Tetranychus cinnabarinus Boisduval, Acari: Tetranychidae). Rozprawy i Monografie, Wyd. SGGW Warszawa: 140 ss.
• Kosieradzka I., Sawosz E., Pastuszewska B., Szwacka M., Malepszy S., Bielecki W., Czuminska K. 2001. The effect of feeding diets with genetically modified cucumbers on the growth and health status of rats. J. Animal Sci. 10: 7-12.
• Leszczyński B. 1987. Mechanizmy odporności pszenicy ozimej na mszycę zbożową Sitobion avenae F. ze szczególnym uwzględnieniem roli związków fenolowych. Rozprawy Nauk. 21. WSRP Siedlce: 97 ss.
• Leszczyński B. 1996. Kurs praktyczny w zakresie chemicznych interakcji owady-rosliny na przykładzie mszyc (Aphidoidea). Wydawn. WSRP Siedlce: 390 ss.
• Nelson N. 1944. A photometric adaptation of the Somogyi method for determination of glucose. J. Biol. Chem. 153: 375-380.
• Smith C.M. 1989. Plant Resistance to Insects. A Fundamental Approach. John Wiley & Sons. New York: 286 ss.
• Stotzky G. 2001. Toxins of Bacillus thuringiensis in transgenic organisms: persistence and ecological effects. http://www.es.epa.gov/ncer/progress//grants/97/evvbio/sotzky00.html
• Szwacka M., Burza W., Palucha A., Malepszy S. 1997. Transformacja u ogórka Cucumis sativus L. Biotechnologia 4: 20-26.
• Szwacka M., Krzymowska M., Kowalczyk M.E., Osuch A. 2000. Transgenic cucumber plants expressing the thaumatin gene. Progress in Biotechnology, w: Food Biotechnology. Bielecki S., Tramper J., Polak J. (Eds), Elsevier Science B.V.: 43-48.
• Szwacka M., Krzymowska M., Osuch A., Kowalczyk M.E., Malepszy S. 2002. Variable properties of transgenic cucumber plants containing the thaumatin II gene from Thaumatococcus daniellii. Acta Physiol. Plantarum 24: 173-185.
• Szwacka M., Malepszy S. 1998. Roślinne białka charakteryzujące się słodkim smakiem oraz modyfikujące smak. Biotechnologia 1: 64-81.
• Tagashira N., Pląder W., Filipecki M., Yin Z., Wiśniewska A., Gaj P., Szwacka M., Fiehn O., Hoshi Y., Kondo K., Malinowski R., Malepszy S. 2005. The metabolic profiles of transgenic cucumber lines vary with different chromosomal locations of the transgene. Cell Mol. Biol. Lett. 10: 697-710.
• Tomczyk A. 1989. Physiological and biochemical responses of different host plants to infestation by spider mites (Acarina: Tetranychidae). Rozprawy i Monografie Wyd. SGGW Warszawa: 112 ss.
• Van Loon L.C. 1997. Induced resistance in plants and the role of pathogenesis-related proteins. Eur. J. Plant Pathol. 103: 753-765.