Kultury protoplastów mezofilu liściowego ostropestu plamistego - Silybum marianum (L.) GAERTN. i ich transformacja

• Autorzy: Zubek-Rzeplinska W. , Goska M.

Warianty tytułu

Leaf mesophyll protoplasts cultures of Saint Mary’s thistle - Silybum marianum (L.) GAERTN. and their transformation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ostropest plamisty - Silybum marianum (L.) Gaertn. - jest rośliną z rodziny złożonych (Astraceae), która stanowi cenny surowiec dla przemysłu farmaceutycznego. Owoce tej rośliny (nasiona) są bogatym źródłem flawonolignanów - sylibiny, sylidianiny oraz sylikrystyny - stosowanych przy produkcji leków ochraniających i regenerujących tkankę wątroby. Podobnie jak w przypadku wielu innych gatunków roślin wykorzystywanych w medycynie, ostropest plamisty jest przedmiotem zainteresowania biotechnologów. Wynikiem tego może być możliwość zwiększenia zawartości związków biologicznie czynnych, dzięki ukierunkowanym modyfikacjom genetycznym. Przeprowadzono badania nad izolacją, kulturą i regeneracją oraz transformacją protoplastów mezofilowych tego gatunku. Protoplasty izolowano z liści dwutygodniowych sterylnych siewek. Po oczyszczeniu i immobilizacji w alginianie wapnia utrzymywano je w płynnych pożywkach Murashige i Skoog (MS) lub Kao i Michayluka (K8p), zawierających różne kombinacje i stężenia BAP, NAA, 2,4-D oraz od 0,35 do 0,45 M sacharozy. Następnie protoplasty poddawano działaniu mieszaniny od 5 do 20% PEG-u oraz trawionego DNA plazmidowego zawierającego gen β-glukuronidazy (GUS). Protoplasty inkubowano w szoku termicznym, w lodzie oraz w temperaturze pokojowej, przez 5-30 minut. Następnie poddawano je inkubacji z substratem x-gluc, w temperaturze 37°C, przez 15 min do 1 godziny. Obserwowano niebieskie zabarwienie transformowanych protoplastów, świadczące o pozytywnym wyniku transformacji.

EN

Saint Mary's thistle - Silybum marianum (L.) Gaertn. - belonging to Asteraceae family is a very important plant in pharmaceutical industry. Seeds of this plant contain complex of flavonolignans - silybin, silydianin and silychristin - which are used in production of medicines that protect and regenerate liver cells. As in the case of many other medicinal plants, biotechnologists are interested in milk thistle. Thanks to genetics modifications it may be possible to increase the level of biologically active compounds. Procedures of isolation and regeneration of mesophyll protoplast of milk thistle were tested. This is one of the first reports of milk thistle protoplast transformation. Protoplasts were isolated from young leaves (14 days old), subsequently embedded in sodium alginate, placed on MS or K8p mediums with different mineral composition and then cultured. Mediums contained the combinations of BAP, NAA, 2,4-D and 0.35 to 0.45 M sucrose. The transformation of protoplasts was carried out with 5% and 20% polyethylene glycol (PEG) and plasmid DNA, which contained β-glucuronidase gene (GUS). Protoplasts were incubated in the heat shock on the ice and at room temperature for 5-30 minutes. Next protoplasts were incubated with x-gluc substrate at 37°C for 15 minutes to 1 hour. Blue color of transgenic protoplasts was observed which is the proof of a positive result of the transformation.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2009
• Tom: 534
• Opis fizyczny: s.307-317,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Zubek-Rzeplinska W.

• Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Oddział w Bydgoszczy, ul.Powstańców Wielkopolskich 10, 85-090 Bydgoszcz

autor

Goska M.

Bibliografia

• Adaoha Mbanaso E.N., Roscoe D.H. 1982. Alginate: an alternative to agar in plant protoplast culture. Plant Science Letters 25: 61-66.
• Al-Atabee J.S., Power J.B. 1987. Plant regeneration from protoplasts of Dimorphotheca and Rudbeckia. Plant Cell Reports 6: 414-416.
• Alikaridis F., Papadakis D., Pantelia K., Kephalas T. 2000. Flavonolignan production from Silybum marianum transformed and untransformed root cultures. Fitoterapia 71: 379-384.
• Commenges D., Scotet V., Renaud S., Jacqmin-Gadda H., Barberger-Gateau P., Dartiguez J.F. 2000. Intake of flavonoids and risk of dementia. Eur. J. Epid. 16: 357-363.
• Craig W., Gargano D., Scotti N., Nguen T.T., Lao N.T., Kavanagh T.A., Dix P.J., Cardi T. 2005. Direct genetransfer in potato: a comparison of particle bombardment of leaf explants and PEG-mediated transformation of protoplasts. Plant Cell Reports 14: 1-9.
• Durante M., Vannozzi G.P., Pugliesi C., Bernardi R. 2002. The role of biotechnologies in the development of sunflower cultures in the world. Helia 25: 1-28.
• Ebrahimzadeh H., Karamian R., Noori-Daloii M.R. 2000. Shoot regeneration from saffron protoplasts immobilized in Ca-alginate beads. Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 11: 69-72.
• Forkmann G., Martens S. 2001. Metabolic engineering and application of flavonoids. Curr. Opin. Biotech. 12: 155-160.
• Frearson E.M., Power J.B., Cocking E.C. 1973. The isolation, culture and regeneration of Petunia leaf protoplasts. Dev Biol. 33: 130-137.
• Hahne B., Hoffmann F. 1986. Cytogenetics of protoplast cultures of Brachycome dichromosomatica and Crepis capillaris and regeneration of plants. Theoretical and Applied Genetics 72: 244-251.
• Hertog M.G.L., Feskens E.J., Kromhoud D. 1997. Antioxidant flavonols and coronary heart disease risk. The Lancet. 349: 699.
• Hetz E., Liersch R., Schieder O. 1995a. Genetic investigation on Silybum marianum and S. eburneum with respect to leaf colour, outcrossing ratio, and flavonolignan composition. Planta Medica 61: 54-57.
• Hetz E., Perales E.H., Liersch R., Schieder O. 1995b. Plant regeneration from mesophyll and suspension protoplasts of Silybum marianum. Planta Medica 61: 554-557.
• Hunold R., Burrus M., Bronner R., Duret J.P., Hahne G. 1995. Transient gene expression in sunflower (Helianthus annuus L.) following microprojectile bombardment. Plant Science 105: 95-109.
• Kao K.N., Michayluk M.R. 1975. Nutritional requirements for growth of Vicia hajastana cells and protoplasts at a very low population density in liquid media. Planta 126: 105-110.
• Laparra H., Burrus M., Hunold R., Damm B., Bravo-Angel A.M., Bronner R., Hahne G. 1995. Expression of foreign genes in sunflower (Helianthus annuus L.) - evaluation of three gene transfer methods. Euphytica 85: 63-74.
• Linsmaier E.M., Skoog F. 1965. Organic growth factor requirements of tobacco tissue cultures. Physiologia Plant. 18: 100.
• Liu S., Cai Q. 1990. Callus formation from protoplasts and plant regeneration from tissue culture of Silybum marianum Gaertn. Acta Botanica Sinica 32: 19-25.
• Łukaszewicz M., Matysiak-Kata I., Skala J., Fecka I., Cisowki W., Szopa J. 2004. Antioxidant capacity manipulation in transgenic potato tuber by changes in phenolic compounds content. J. Agric. Food Chem. 52: 1526-1533.
• Molinier J., Thomas C., Brignou M., Hahne G. 2002. Transient expression of ipt gene enhances regeneration and transformation rates of sunflower shoot apices (Helianthus annuus L.). Plant Cell Reports 21: 251-256.
• Moyne A.L., Tagu D., Thor V., Bergounioux C., Freyssinet G., Gadal P. 1989. Transformed calli obtained by direct gene transfer into sunflower protoplasts. Plant Cell Reports 8: 97-100.
• Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue cultures. Physiol Plant. 15: 473-497.
• Ohsugi M., Fan W., Hase K., Xiong Q., Tezuka Y., Komatsu K., Namba T., Saitoh T.T., Tazawa K., Kadota S. 1999. Active-oxigen scavenging activity of traditional nourishing-tonic herbal medicines and active constituents of Rhodiola sacra. J. Ethnofarmacol. 67: 111-119.
• Radchuk V.V., Ryschka U., Schumann G., Klocke E., 2002. Genetic transformation of cauliflower (Brassica oleracea var. Botritis) by direct DNA uptake into mesophyll protoplasts. Physiol. Plant. 114: 429-438.
• Sugihara N., Arakawa T., Ohnishi M., Furuno K. 1999. Anti- and pro-oxidative effects of flavonoids on metalinduced lipid hydroperoxide-dependent lipid peroxidation in cultured hepatocytes loaded with a-linolenic acid. Free Radical Biology & Medicine 27: 1313-1323.
• Teixeira Da Silva J.A. 2003. Anthemideae: advances in tissue culture, genetics and transgenic biotechnology. Journal of Biotechnology 2: 547-556.
• Trevisanato S.I., Kim Y.I. 2000. Tea and health. Nutr. Rev. 58: 1-10.
• Vergauwe A., Van Geldre E., Inzé D., Van Montagu M., Van Den Eeckhout E. 1998.
• Factors influencing Agorbacterium tumefaciens-mediated transformation of Artemisia annua L. Plant Cell Reports 18: 105-110.
• Weber S., Friedt W., Landes N., Molinier J., Himber C., Rousselin P., Hahne G., Horn R. 2003. Improved Agrobacterium-mediated transformation of sunflower (Helianthus annuus L.): assessment of macerating enzymes and sonication. Plant Cell Reports 21: 475-482.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu