انتقال ژن‌های osexpa8، osnac5 وdro1 به برنج به منظور تغییر ساختار ریشه و تحمل به خشکی

اصلاح ساختار ریشه می‌تواند با بهبود رشد، استقرار در خاک، جذب آب و مواد مغذی و بیوسنتز اسیدهای آمینه و هورمون‌ها به افزایش عملکرد دانه و کیفیت مطلوب بذر منجر شود. ساختار ریشه با جذب مواد مغذی، مقاومت به ورس و تحمل به خشکی، مرتبط است. با در نظر گرفتن بحران کم آبی در کشور، تولید گیاهان متحمل در برابر خشکی اهمیت دارد. در این پژوهش برای ایجاد گیاه برنج متحمل به خشکی، سه ژن تغییردهنده ساختار ریشه برنج که در افزایش طول، تعداد، قطر و زاویه رشد ریشه نقش دارند پس از ساخت یک سازه سه ژنی برای انتقال به گیاه برنج رقم هاشمی استفاده شدند. ژن های osexpa8، osnac5 و dro1 برگرفته از ارقام وحشی برنج طی مراحلی تحت پیشبر مختص ریشه و پیشبر دائمی بر اساس ماهیت ژن کاندید همسانه‌سازی و در ناحیه t-dna ناقل دوگانه اگروباکتریومی قرار داده شدند. سازه حاصل موسوم به puhrn5exdro به آگروباکتریوم سویه eha105 منتقل و برای انتقال ژن به جنین های نارس برنج رقم هاشمی مورد استفاده قرار گرفت. پس از انجام مراحل انتقال ژن، گیاهان باززا شده حاصل از جنین های نارس که در محیط انتخابی حاوی 50 میلی گرم بر لیتر هیگرومایسین در مراحل مختلف کالوس زایی، باززایی و ریشه‌زایی زنده مانده و رشد کرده بودند به محلول یوشیدا و سپس به گلدان منتقل شدند. گیاهان تراریخته حاصل توسط واکنش زنجیره‌ای پلیمراز مختص سازه و مختص ژن مورد تایید قرار گرفتند. محل الحاق تراژن با واکنش زنجیره‌ای پلیمراز معکوس در کروموزوم 10 برنج تعیین شد. مقایسه فنوتیپ ریشه با گیاه شاهد تفاوت ظاهری در ساختار ریشه نشان داد. سازه چند ژنی حاصل را می‌توان با هدف تغییر ساختار ریشه به منظور تحمل به خشکی برای انتقال ژن به سایر گیاهان نیز مورد استفاده قرار داد. امید است تولید برنج تراریخته با تغییر ساختار ریشه بتواند تحمل به خشکی را در این محصول مهم زراعی افزایش و سبب کاهش مصرف آب در کشت برنج شود.

Transformation of DRO1, OsNAC5, OsEXPA8 genes in order to improve root architecture and drought tolerance in rice

Root architecture modification can increase grain yield and seed quality. These can be achieved by better anchorage of the plant in soil, more effective use of water and nutrients, and through biosynthesis of amino acids and hormones. These will result in more effective use of nutrients and drought tolerance. Considering drought stress in Iran, production of drought tolerant plants is important. In this study three genes involved in modification of root length, number, thickness and growth angle were cloned into a construct for Agrobacteriummediated transformation of rice plant. The genes, OsEXPA8, OsNAC5, and DROI, from native cultivars of rice were cloned under the control of constitutive and root specific promoters; afterwards, they were placed in TDNA region of Agrobacteriummediated transformation binary vector. The resulted construct, pUhrN5ExDro, was transferred into Agrobacterium tumefactions strain EHA105 and used for transformation of immature embryo of rice cultivar Hashemi. Selective medium containing 50 mgl1 hygromycin B was used for selection of transgenic plants. Construct specific and gene specific PCR confirmed three putative transgenic lines and one copy of transgene were detected in one of them using Real timePCR. Inverse PCR revealed that TDNA was integrated in chromosome 10 of this rice event. Comparison of the phenotype and root structure of the transgenic plants with the control in the Root Box and in the same growth conditions showed that transgenic plants displayed stronger root phenotype compared with nontransgenic ones. The resulting multigenic construct can be used for transformation of other crops in order to root structure modification and drought tolerance. It is hoped that the production of rice with modified root structure can increase drought tolerance in this important crop and reduce water consumption in rice cultivation.