شناسایی و مطالعه ژن DRO1 در برنج رقم هاشمی و انتقال همزمان آن با ژن OsCKX4 به‌منظور مهندسی ریشه

نویسندگان
موسوی پاکزاد, سید محمد ID 1
معتمد, الهه ID 2
ماپار, مونا ID 3
غفاری, محمدرضا ID 4
قره‌یاضی, بهزاد ID 5
قربانزاده, زهرا ID 6
کاظمی‌الموتی, مهربانو ID 7
پورهنگ, لیلا ID 8
عبادی, علی اکبر ID 9
حسینی سالکده, قاسم ID 10
محسن پور, مطهره ID 11

1 دانش‌آموخته کارشناسی، کارشناس پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، کارشناس پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

3 پژوهشگر پسادکتری، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

4 استادیار، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

5 استاد، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

6 دانشجوی دکتری، همکار طرح، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

7 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، کارشناس پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

8 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، کارشناس پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

9 استادیار، مؤسسه تحقیقات برنج کشور (RRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.

10 استاد، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

11 استادیار، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

doi
10.30473/cb.2022.62378.1866
چکیده

بهبود ساختار ریشه منجر به افزایش عملکرد دانه و کیفیت بالاتر بذر می‌شود و این امر از طریق بهبود رشد گیاه، استقرار بهتر در خاک، جذب بیشتر آب و تغذیه و بیوسنتز اسیدهای آمینه و هورمون‌ها حاصل شده و باعث افزایش کارایی استفاده از مواد مغذی و تحمل تنش در گیاه می‌شود. خشکسالی یک چالش جدی در کشور است و بنابراین تولید محصولات متحمل به خشکی دارای اهمیت خواهد بود. در این پژوهش حضور ژن DRO1 (تغییر دهنده ساختار ریشه برنج) که در تغییر زاویه رشد ریشه نقش دارد در برنج رقم هاشمی بررسی و با توالی مشابه آن در برنج رقم Kinandang Patong مورد مقایسه قرار گرفت. سپس این ژن در کنار ژن OsCKX4 (مؤثر در بهبود ساختار ریشه) قرار داده شد. ژن‌های OsCKX4 و DRO1 برگرفته از ارقام خودرو برنج طی مراحلی به‌ترتیب تحت پیش‌برنده مختص ریشه و پیش‌برنده دائمی همسانه‌سازی و در ناحیه T-DNA حامل دوگانه اگروباکتریومی قرار داده شدند. سازه حاصل موسوم به pUhrCkDro به اگروباکتریوم سویه EHA105 منتقل و برای انتقال ژن به برنج رقم هاشمی مورداستفاده قرار گرفت. پس از انجام مراحل انتقال ژن، گیاهان باززا شده حاصل در محیط انتخابی حاوی 50 میلی‌گرم بر لیتر هیگرومایسین در مراحل مختلف کالوس‌زایی، باززایی و ریشه‌زایی زنده مانده و رشد کرده و به محلول یوشیدا و سپس به گلدان منتقل شدند. گیاهان تراریخته احتمالی توسط واکنش زنجیره‌ای پلیمراز تایید قرار و رخدادهای مستقل مشخص شدند. مقایسه فنوتیپ ریشه با گیاه شاهد تفاوت ظاهری در ساختار ریشه نشان داد. گیاهان تراریخته حاصل در گلخانه تراریخته پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی بذرگیری و در نسل‌های T1 و T2 تحت آزمون‌های مولکولی برای تشخیص رخدادهای خالص قرار گرفتند. با توجه به نتایج این پژوهش احتمالاً سازه چند ژنی حاصل می‌تواند با هدف تغییر ساختار ریشه و تحمل به خشکی برای انتقال ژن به سایر گیاهان نیز مؤثر واقع شود. امید است تولید برنج تراریخته با ساختار ریشه قوی‌تر منجر به تحمل خشکی، کاهش مصرف آب و بهبود عملکرد در شرایط تنش خشکی شود.

کلیدواژه‌ها
انتقال چند ژنی, مهندسی معماری ریشه, DRO1, CKX4