establishment of callus induction, cell suspension culture, and agrobacterium-mediated transformation system for iranian rice cultivars

Up to now, a large number of optimized plant systems have been established for various purposes in japonica and indica rice. based on genetic diversity in rice cultivars, this study established highly efficient protocols for in vitro callus induction, cell suspension cultures, and genetic transformation for some iranian rice cultivars using mature embryos. in this study, the effect of different concentrations of 2,4-d (0.0, 1.0, 1.5, and of 2.0 mg l^-1) on callus induction were investigated in 10 cultivars. regarding higher callus induction frequency and mean weight of fresh calli, hashemi, binam, and kazemi cultivars were selected for the experiments. the effects of kinetin (0.0, 1.0, and 2.0 mg l^-1) and sucrose (30.0 and 60.0 g l^-1) concentrations were tested to improve the biomass yield of a cell suspension culture. the ms medium supplemented with 0.5 mg l^-1 2,4-d, 2.0 mg l^-1 kinetin, and 60.0 g l^-1 sucrose exhibited the maximum cell growth in the selected cultivars. the transformation efficiency for different bacterial strains (eha105, lba4404, and agl^-1), od600 (0.1, 0.3, 0.6), the concentration of acetosyringone (50, 100, 200 μm), and co-cultivation period (1, 2, 3 days) were evaluated. the presence and expression of gusa gene in transgenic cultivars were determined by gus histochemical assay, pcr, and rt-pcr analysis. the result showed that hashemi cultivar had the highest cell biomass and efficiency of genetic transformation (58%) with eha105 at bacterial od600= 0.3, in 100 (μm) acetosyringone and two days of co-culture time. the findings offer insights for genetic transformation studies in iranian rice cultivars.

ایجاد سیستم بهینه القای کالوس، کشت سوسپانسیون سلولی و تراریختی مبتنی برآگروباکتریوم برای ارقام برنج ایرانی

تاکنون، سیستم­های بهینه شدهء گیاهی متعددی با اهداف مختلف در برنج ژاپونیکا و ایندیکا معرفی شده است. با توجه به تنوع ژنتیکی در ارقام برنج، در این پژوهش، پروتکل­های کارآمدی به منظور القای کالوس، کشت سوسپانسیون سلولی و انتقال ژن در شرایط آزمایشگاهی، برای برخی ارقام برنج ایرانی با استفاده از جنین­های بالغ ایجاد شد. در این مطالعه، اثر غلظت­های مختلف تنظیم کننده‌ء رشدی 2,4-d (0/0، 0/1، 5/1 و 0/2 میلی­گرم در لیتر) بر کالوس­زایی 10 رقم مورد ارزیابی قرار گرفت. در بین ارقام مورد مطالعه، هاشمی، بینام و کاظمی با توجه به بالا بودن فراوانی کالوس­زایی و وزن­تر کالوس­ها، برای مراحل بعدی انتخاب شدند. اثرات غلظت­های مختلف کاینیتین (0/0 ، 0/1 و 0/2 میلی­گرم در لیتر) و ساکارز (30 و 60 گرم در لیتر) جهت بهبود عملکرد زیست تودهء حاصل از کشت سوسپانسیون سلولی مورد آزمایش قرار گرفت. محیط کشت پایه  ms حاوی 5/0 میلی­گرم در لیتر 2,4-d، 0/2 میلی­گرم در لیتر کاینیتین و 60 گرم در لیتر ساکارز، حداکثر رشد سلولی را در ارقام منتخب نشان داد. کارایی تراریختی برای سویه­های مختلف باکتریایی (eha105, lba4404 and agl-1)، غلظت­های مختلف استوسیرینگون (50، 100، 200 میکرومولار) و مدت زمان هم­کشتی (1، 2، 3 روز) ارزیابی شد. حضور و بیان ژن gusa  در ارقام تراریخته با استفاده از روش­های هیستوشیمیاییgus ، pcr و  rt-pcrمورد تایید قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده، بالاترین زیست تودهء سلولی و بازدهی تراریختی ژنتیکی (58%) با سویه (3/0 od600) eha105، در محیط حاوی 100 میکرومولار استوسیرینگون و هم­کشتی به مدت 2 روز برای رقم هاشمی مشاهده شد. یافته­های این پژوهش می­تواند در مطالعات تراریختی ژنتیکی ارقام برنج ایرانی مورد استفاده قرار گیرد.