تولید گیاهان کامپوزیت در گیاه شیرین بیان) (Glycyrhiza glabra L. با استفاده از آگروباکتریوم ریزوژنز

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان

3 استادیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان

چکیده

شیرین بیان یکی از گیاهان دارویی مهم در جهان است که ریشه­ های آن حاوی متابولیت ثانویه با ارزش گلیسیریزین می­باشد که محصولات هیدرولیز آن اهمیت زیادی در صنعت دارویی و محصولات غذایی دارند. بسیاری از گونه­ های گیاهی به آگروباکتریوم ریزوژنز حساس می­باشند و تلقیح آنها با این باکتری منجر به القای ریشه­ های مویین می­گردد که در این ریشه ­ها ممکن است میزان متابولیت­ های ثانویه افزایـش یابد. گیاهان کامپوزیت یک جایگزین مناسب برای کشت ریشه­ های مویین مشـتق شده از کشت­بافت برای مطالعات ژنتیـکی می­باشند. در این مطالعه گیاهان کامپوزیت شیرین بیان با استفاده از آگروباکتریوم ریزوژنز سویه AR15834 حامل پلاسمید PBI121 دارای ژن گزارشگر GUS به­دست آمدند. گیاهچه­ های 14 روزه کشت شده در گلدان و گیاهچه­ های 5-3 روزه استریل از محل میان­گره قطع شده و با سوسپانسیون باکتری تلقیح شدند. 60-50 درصد گیاهچه­ های گلدانی 14روزه و90-80 درصد گیاهچه­ های 5-3 روزه تولید ریشه­ های مویین کردند. ریشه ­های مویین 4-3 هفته پس از تلقیح از داخل قطعات پشم سنگ ظاهر شدند. ریشه­های مویین مورد سنجش هیستوشیمیایی GUS قرار گرفتند. در برخی از ریشه­ های مویین مورد سنجش، بیان ژن GUS مشاهده شد ولی در ریشه ­هـای مویین غیرتراریخـت (ریشه ­های فاقد وکتور دوگانه) ژن GUS بیان نشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Generation of Composite Plants in Licorice (Glycyrhiza glabra L.) Using Agrobacterium rhizogenes

نویسندگان [English]

  • Khosro Piri 1
  • Khadigeh Sepahvand 2
  • Asghar Mirzaie Asl 3
1 Associate Professor, Department Biotechnology, Faculty of Agriculture, University of Bu-Ali Sina, Hamedan
2 M.Sc. Student, Department Biotechnology, Faculty of Agriculture, University of Bu-Ali Sina, Hamedan
3 Assistant Professor, Department Biotechnology, Faculty of Agriculture, University of Bu-Ali Sina, Hamedan
چکیده [English]

Licorice is one of the most important medicinal plants in the world. Licorice root contains active triterpene saponins. Glycyrrhizin and its hydrolysis products are important in the pharmaceutical industry and food products. Many higher plants are sensitive to Agrobacterium rhizogenes and their inoculation lead to hairy roots induction. Plant secondary metabolite levels may be enhanced by hairy root culture. Composite plants are an alternative to tissue culture-derived hairy roots cultures for transgenic studies. In this study, licorice composite plants using Agrobacteriumrhizogenes strain AR15834 carrying the binary vector PBI121 with GUS reporter gene were obtained. 14-day-old seedlings grown in pots and sterile seedlings 3-5 days of Glycyrrhiza glabra were cut from internodes and were inoculated with bacterial suspensions. 50-60% of 14-day pot seedlings and 80-90% of 3-5 day seedlings produced hairy roots. Hairy roots of appeared from Rock wool pieces 3-4 weeks after inoculation. The hairy roots were tested using a histochemical GUS assay. GUS gene expression was demonstrated in some of hairy roots but in non-transgenic hairy root GUS gene activity was not observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Glycyrrhiza glabra
  • Composite plants
  • Agrobacterium rhizogenes
  • Rockwool
  • Transgenic hairy roots
Barker, D. G., Chabaud, M., Dernier, A. B. and Taylor, O. Y. 2006. Agrobacterium rhizogenes-mediated root transformation. Medicago truncatula handbook. 99 pp.

Cai, G., Li, G., Ye, H. and Li, G. 1995. Hairy root culture of Artemisia annua L. by Ri plasmid transformation and biosynthesis of artemisinin. Chin Journal Biotechnology, 11: 227-35.

Chilton, M. D., Tepfer, D. A. and Petit, A. 1982. Agrobacterium rhizogenes inserts T-DNA into the genomes of the host plants root cells. Nature, 295: 432-434.

Christopher, G., Taylor, C. G., Fuchs, B., Collier, R. and Kevin L. W. 2006. Generation of composite plants using Agrobacterium rhizogenes. Methods in Molecular Biology, 343: 155-168.

Deng, Y., Mao, G., Stutz, W. and Yu, O. 2011. Generation of composite plants in Medicago truncatula used for Nodulation Assays Journal, (49), e2633, DOI: 10.3791-2633.

Giri, A. and Narasu, M. L. 2000. Transgenic hairy root: recent trends and applications. Biotechnology Advances, 18(1): 1-22.

Hamill, J. D., Parr, A. J., Rhodes, M. J. C., Robin, R. G. and Walton, N. J. 1987. New routes to plant secondary products. Biotechnology, 5: 800-804.

Hansen, J., Jorgensen, J. E., Stougaard, J. and Marcker, K. A. 1989. Hairy roots a short cut to transgenic root nodules. Plant Cell Report, 8: 12-15.

Hayashi, H., Kosyan, A. and Kaufman, P. 2009. Molecular biology of secondary metabolism: Case study for Glycyrrhiza plants. Recent Advances in Plant Biotechnology, 89-103.

Hong-yu, L. U., Jing-Mei, L. and Hai-Chao, Z. 2008. Ri-Mediated transformation of Glycyrrhiza uralesis with a squalene synthase gene (GUSQS1) for production of Glycyrrhizin. Plant Moleculor Biology, 26: 1-11.

Jefferson, R. A. 1987. Assaying chimeric genes in plants: The GUS gene fusion system. Plant Molecular Biology Reporter, 5: 387-405.

Kitagawa, I., Kang1, V. R., Anbazhagan1, X. L., You1, H. K., Moon, J. S., Yi and Choi, Y. E. 2002. Licorice root a natural sweetener and an important in gradient in Chinese medicine. Pure Apply Chemistry, 74: 1189-1198.

Murashige, T. and Skoog, F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15(3): 473-497.

Nader, B. L., Taketa, A. T., Pereda-Miranda, R. and Villarreal, M. L. 2006. Production of triterpenoids in liquid-cultivated hairy roots of Galphimia glauca. Planta Medica, 72: 842-844.

Nermin, G. and Tijen, T. 1999. Expressionand inheritance of GUS in transgenic tobacco plants. Turkish Journal of Botany, 23: 297-301.

Sevon, N., Oksman, C. and Kirsi, M. 2002. Agrobacterium rhizogenes mediated transformation: Root cultures as a source of alkaloids. Planta Medica,68: 859-868.

Shirazi, Z., Piri, Kh., Mirzaie Asl, A. and Hasanloo, T. 2012. Glycyrrhizin and isoliquiritigenin production by hairy root culture of Glycyrrhiza glabra. Journal of Medicinal Plants Research, 6(31): 4640-4646.

Soleimani, T., Keyhanfar, M., Piri, Kh. and Hasanloo, T. 2012. Hairy root induction in burdock (Arctium lappa L.). Medicinal Plants Journal, 11(4): 176-184.

Tripathi, L. and Tripathi, J. N. 2003. Role of biotechnology in medicinal plants. Tropical Journal of Pharmaceutical Research, 2: 243-253.

Vergauwe, A., Van geldre, E., Inze, D., Vanmontagu, M. and Van den, E. 1998. Factors influencing A. tumefaciens mediated transformation of Artemisia annua L., Plant Cell Reports, 18(1-2): 105-110.

White, F. F. and Nester, E. W. 1980. Hairy root: Plasmid encodes virulence TrqKts in Agrobacterium rhizogenes. Journal of Bacteriology, 141(3): 1134-1141.