Применение биотехнологий в сахарной свеклы 4 страница

Средства для выбора преобразован тканей, которые не используют гербицид или устойчивости к антибиотикам, было бы желательно, и, таким образом, положительная селекция подходы представляют интерес, например, phosphomannose продуцентов ксилозоизомеразы (PMI) (Joersbo et al, 1998, 1999, 2000), benzy - ladenine N-3-глюкуронид (Joersbo и Okkels, 1996a; Okkels et al., 1997) и сахароза-фосфат-синтаза (Хашимото и

Симамото, 1999). Кроме того, неразрушающего визуального маркеры могут использоваться, например, зеленого флуоресцентного белка (GFP) и желтый флуоресцентного белка (YFP) (Zhang et al., 2001a). Эти выборы были часто превосходит, например, канамицин выбор с точки зрения трансформации и регенерации эффективности (для ознакомления, Joersbo, 2001). На основе опубликованных работ, сахарная свекла является одним из первых видов, в которых PMI выбор был удачным для трансформации (Joersbo et al., 1998,1999,2000). Такая система отбора имеет определенные преимущества по сравнению с другими выбору маркеров. PMI-клеток, экспрессирующих преобразовать манноза-6-фосфата и легко метаболическая фруктозо-6-фосфат, который затем ути - lizable в качестве источника углерода, тем самым, улучшая их энергетическое состояние и избежать накопления производных, потенциально вредных веществ (Joersbo et al., 1998). Исследования PMI показал, что ему не хватает атрибуты, связанные с известных аллергенов (Privalle, 2002).

Во время гербицида и антибиотик выбора, трансформированных клеток, должен разделить и разграничить на съемки, или соматических эмбрионов во враждебной среде нетрансформированные клеток, которые умирают и выделять токсичные вещества, создавая неблагоприятные условия для регенерации и, возможно, запуск апоптоза (Ханна et al., 2007). Выбор, который создал некротических сахарной свеклы ткани предположил, чтобы препятствовать регенерации (Lindsey и Галуа, 1990). С помощью человека - нос против канамицин выбор, Joersbo et al. (1998), полученные примерный десятикратное увеличение преобразования частоты, из-за медленного ухудшения нетрансформированные клеток и сопутствующим снижением роста-ингибирующих веществ.

В манноза система отбора, как представляется, относительно независимых от генотипа, при условии концентрации маннозы были оптимизированы для выбора (Joersbo et al., 1999). Если промоутеры были использованы что дал промежуточных PMI выражение уровнях, выше преобразования частоты не наблюдалось (Joersbo et al., 2000). Манноза выбор по отношению к канамицину выбор был более эффективен для укоренения (89%) и пять - всемеро больше, чем с канамицином выбор (Joersbo et al., 1998 г.), в соответствии с ранее выводы о том, что канамицин нарушениями корень индукции от трансгенной сахарной свеклы побеги (Konwar, 1994).

Маркер-свободные подходы для создания трансгенных сахарной свеклы также сообщалось (Хашимото и Shimamato, 1999; Zhang et al. 2001a). Выбор маркера-вектор, pBSPS, с кукурузой сахароза-фосфат-синтаза (SPS) ген обусловлен риса кабины промоутер (раздел III.B) был введен частиц бомбардировки. Двенадцать трансгенных растений выражая SPS увеличить сахарозы синтеза в листья были подтверждены ПЦР и ДНК-гибридизации помарки (Хашимото и Shimamato, 1999). Zhang et al. (2001a), выполненных агробактериальной трансформации костной стрелять эксплантов с виталом, screenable маркерного Гена GFP, пмг-S65T, который был изменен для завода - совместимый codon usage и с серин-треонин мутации в позиции 65 для повышения флуоресценции под голубым светом. Частоты GFP-выражая Калли были от 3 до 11% и побеги были от 2 до 5%. sgfp-S65T могут быть использованы для неинвазивной скрининг и маркерного-бесплатно трансгенных растений.

Недавно, двойной маркер конструкции с pmi для выбора и gfp для визуального досмотра были использованы несколько видов. Использование двоичного вектора с маркерного Гена, маны, и репортерный ген, sgfp, движение кукурузы ubi1 промоутер (Гао et al., 2005 г.), был использован для улучшения преобразования частоты через агробактериальной трансформации незрелых сорго эмбрионов и протокол изменен " Хиэй et al. (2005). Высокая выбор и преобразование частоты были получены (выступивший на церемонии с речью S, выступивший на церемонии с речью E, Каур R, Lemaux PG, в подготовке рукописи). Использование одной и той же конструкции и протокола в сахарной свеклы с использованием стрелять-база тканей стерильных саженцев в настоящее время.

IV. РАЗВИТИЕ ТРАНСГЕННЫЕ ПРИЗНАКИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. Устойчивость К Гербицидам

Сахарной свеклы плохо конкурирует с сорняками, особенно на ранних этапах развития, в результате чего значительно большие потери урожая, которые, если достаточно сорняками достигается в диапазоне от 50% до полной потери (может и Уилсон, 2006). Для снижения этих потерь, традиционные меры борьбы требует распыления гербицидов, применяемые в разное время и интервалы, таким образом, делая сорняками программ сложной и трудной. Таким образом, развитие трансгенной сахарной свеклы терпимы к широкого спектра действия гербицидов является важной альтернативой.

Устойчивость к Гербицидам является одним из первых признаков успешно внедрена путем генной инженерии на несколько видов сельскохозяйственных культур; некоторые устойчивые к гербицидам (HT) сорта были на коммерческом рынке более десяти лет (Джеймс, 2007). HT культур были разработаны с генами от микроорганизмов или высшие растения, которые придают устойчивость путем: i) изменение активном участке целевого белка, так что трансформированные клетки менее чувствительны к гербицидам, ii) с помощью фермента, который превращает активные ингредиенты препарата в неактивные соединения, или iii) overproducing белки, которые являются гербицида целевой (Lathouwers et al., 2005). Агробактериальной трансформации и клеточной селекции in vitro были использованы для разработки HT сахарной свеклы толерантного либо неселективные, широкого спектра действия гербицидов, т.е., глифосат, активный ингредиент Roundup1®, и глюфосината, активный ингредиент Баста®, свободы molykote и Herbiace®, или селективные гербициды, как imidazolinone, chlorsulfuron и сульфонилмочевины.

В растениях, фермента 5-enolpyruvylshikimate-3-фосфат-синтаза (EPSPS), закодированных в ядре, играет ключевую роль в реакциях в хлоропласте в результате синтеза ароматических аминокислот фенилаланина, тирозина и триптофана. После открытия в начале 1970-х годов, что аминокислоты аналог, глифосат [N-(фосфонометил)-глицин], может избирательно подавляют активность EPSPS, перегородив ароматических аминокислот, синтеза и в конце концов убивает завода, были разработаны стратегии для создания устойчивых к глифосату (или Roundup Ready®R) культур. EP - SPS присутствует только в растениях и некоторых микроорганизмов, а не в животных или людей, скорее всего, объясняя, почему глифосат токсичности для млекопитающих-клеток является крайне низкой (Tomlin, 2003).

Два стратегий, упомянутых выше (i и ii) были использованы для разработки устойчивых к глифосату сахарной свеклы. В первом случае Agrobacterium sp. ген модифицированный фермент, СР4-EPSPS, который толерантен к глифосату (Hinchee et al., 1993), была использована; к устойчивости к глифосату было подтверждено анализов in vitro и in vivo гербицидной обработки (Срю et al., 1991). Со второй стратегии, Гена был использован глифосата, который кодирует оксидоредуктаз, GOX, (от Achromobacter sp.; Барри et al., 1992 г.) и которая катализирует глифосат деградации в нетоксичные соединения, glyoxylate и aminomethylphosphonic кислоты. Однако, во второй подход растения сахарной свеклы, были преобразованы с обеих СР4-EPSPS и GOX генов (Steen и Ped - ersen, 1993 г., 1995а,б; Брантс et al., 1995; Tenning et al., 1995; Mannerlof et al., 1997) и испытаны в теплице и области различных режимов напыления Roundup1 superdrive. Толерантен трансформанты без фитотоксичны или других вредных фено - typic эффекты были получены (Madsen, и Дженсен, 1995; Педер - сен и Стин, 1995; Mannerlof et al., 1997; Брантс и Хармс, 1998; Tenning, 1998). Устойчивость к Гербицидам оказался в versely коррелирует с трансгена скопировать номер (Mannerlof et al., 1997).

Глюфосината аммония (salt L-фосфинотрицину, PPT) и bialaphos (PPT плюс два alanines; L-phosphinothricinyl - L-аланил-L-аланин) чрезвычайно токсичны для клеток растений; они выступают в качестве конкурентных ингибиторов глютамин-синтетазы, что является критичным для преобразования глутаминовой кислоты и аммиака в глютамин. Торможения приводит к накоплению токсичных аммиака, в результате чего гибель клеток. Ферменты, закодированные в бар и ласкать, и изолирован от различных Streptomyces sp., детоксикации PPT и широко используются как выбор маркеров и для производства трансгенных HT культур. бар, движимый CaMV 35S, нос, TR1 " или TR2' промоутеров, был использован для получения глюфосината-толерантного растения сахарной свеклы (D'Halluin et al., 1992), которые были оценены в потоком генов и агрономической эффективности исследований в данной области (Барч и Поль - Orf, 1996;Loock etal, 1998; Джасемом, 2000; Saeglitz etal., 2000; Wilson et al., 2002; Meier и Wackernagel, 2003). Glufosi - Нейт, как глифосат, отличается очень низкой токсичности для млекопитающих (Tom - Лин, 2003). Joersbo (2007 г.) проанализировали сельскохозяйственной деятельности как глифосат - и глюфосината-толерантного сахарной свеклы, в том числе экономики и гибкости использования.

Сульфонилмочевины соединений блока биосинтеза аминокислот с разветвленной цепью, валин, лейцин и изолейцин, за счет инактивации первый ферментов пути, ацетолактатсинтаза (ALS). Сахарная свекла была преобразована с мутантного Гена, кодирующего ALS, нечувствительны к сульфонилмочевины (D'Halluin et al., 1992). Мутант сульфонилмочевины - и imidazolinone-толерантного растения сахарной свеклы, были также получены по клеточной селекции in vitro (Sanders et al., 1992 г.; Hart et al, 1993; Wright et al., 1998 г.; раздел II.E).

Хотя несколько HT трансгенных сортов сахарной свеклы, напр., глифосат - и глюфосината-толерантного, были утверждены для выпуска в США (1996, 1998, 2005), Канада (2001, 2005) и Японии (2007) (James, 2007), на сегодняшний день не трансгенные сорта, как известно, выращиваемые в коммерческих целях в этих странах. В 2008 году сахарную свеклу в Мичигане сможет вырасти Roundup Ready сахарной свеклы впервые. Исследователи в университете штата Мичиган работаю с этих сортов в течение десяти лет, чтобы определить приложения цены и сроки и стратегии, чтобы отсрочить развитие глифосат-устойчивых сорняков (Спраг, 2008).

В Европе, хотя официальных полевых испытаний, которые были проведены в течение многих лет, согласований для коммерческого роста не были предоставлены. Время, в которое эти трансгенные сорта будут выращенного и используется для потребительских продуктов не мешает нормативных препятствий, но опасения рынка бойкоты потребителей, особенно в Европе. В то время как в США опросы потребителей не раскрывают частности, озабоченность по поводу безопасности пищевых продуктов с трансгенных ингредиентов (раздел В.Д.), и большинство из переработанных продуктов их, компании неохотно идут на рынок такие продукты, из-за опасения оттоком потребителей. Из последних пресс-релизов, кажется, что HT сорта выращиваются на продажу в США и сахара из этих растений включены в пищу.

B. Вирусная Резистентность

Среди основных вирусных заболеваний сахарной свеклы (beet necrotic yellow vein virus (образуют), свеклы Западной желтых вирус (BWYV) и свеклы желтых вирус (BYV). Из них образуют, передаваемых в почвы широко распространены грибок, Polymyxa betae Keskin, является наиболее разрушительным, вызывая ризомании заболевание, для которого характерны массивные боковые корешком распространения на главном корне и в результате серьезного отставания в росте. Это приводит к сокращению урожайность корнеплодов, содержание сахарозы и качество сока, который может быть таким же великим, как и 80% в восприимчивых сортов (Stevens et al., 2006). Ризомании-устойчивых сортов разрабатывались с помощью традиционной селекции, используя к болезням генов в обоих сахарной свеклы и тесно связанные с ним диких бета видов, т.е., B. мариттима (Панелла и Lewellen, 2007).

Кроме того, с помощью антивирусных-сопротивление источников (Схолтен и Ланге, 2000), предпринимались попытки выработать трансгенных вирусной-устойчивые растения, выражая вирусных пальто-белки или подавляя от клетки к клетке вирусных движения (Lathouwers et al., 2005; Lennefors, 2006; Lennefors et al., 2006). После вирусной пальто-белка-опосредованной сопротивление было показано в табаке (Powell-Abel et al., 1986), других видов выражения специфических вирусных пальто-белковых последовательностей вызвало частичное или почти полной вирусной резистентности (Бичи, 1997). В сахарной свеклы, индукции образуют пальто-белка-опосредованной сопротивление было продемонстрировано в протопласты преобразован из суспензии клеток (Kallerhoff et al., 1990) и в волосатой корни культур (Ehlers et al., 1991). Mannerlof et al. (1996 г.) сообщила также, что растения, трансформированные с BNYV пальто-Гена белка и выражения по адресу <0,02% от общего количества растворимого белка, показал снижение вирусной умножения под парниковых как и ризомании - инфицированных полевых условиях. Вариации в вирусной умножения уровнях стало больше в поле растениями, чем в тех, от теплицы. Другие примеры в области повышения резистентности вследствие вирусной пальто-экспрессия белков были также сообщил, (Buchting, 1995; Керр, 2005). Регенерантов от замыкающих клеток-производные протопластов были образуют устойчивые связи с вирусной пальто-экспрессия белков (Lathouwers et al., 1997). Снижение размножение вируса было видно, но никакой корреляции между уровнем сопротивления и трансгена скопировать номер был продемонстрирован.

Еще одним средством, чтобы побудить патогенных сопротивление нарушить от клетки к клетке движения. Тройной кластера генов, белков в порядке, P42, P13 и P15, сохраняется образуют (Лаубер et al., 1998; Эрхардт et al., 2000). Конкретные координации эти гены, как полагают, играют роль в клетки к клетке движения. Вмешательства с этой целью, выражая модифицированных трехместные блокировать ген белка в результате сопротивления BNYV в трансгенной свеклы (Bleykasten-Гросхэнс et al., 1997; Lathouwers et al., 1997; Лаубер et al., 2001).

Выразив пальто и от клетки к клетке движение-белков, ингибирующих, другие стратегии, например, выражение одноцепочечных антител фрагменты, частичной replicase белков и производства антисмысловых РНК, были проверены, но не в сахарной свеклы (Lathouwers et al., 2005). Сахарная свекла была задумана для того, чтобы выразить 0,4 Кб перевернутый повторить концепцию, основанную на replicase ген ризомании вызывающих образуют (Lennefors et al., 2008). Транс - genic корни имели высокие уровни сопротивления образуют относительно контроля. Коинфекция с другими вирусами, что доля одного и того же вектора и являются общими для большинства выращивания сахарной свеклы районов в мире, не уменьшить сопротивление.

Нематоды C. Сопротивление

Heterodera schachtii, сахарной свеклы нематода (SBCN), наиболее разрушительных soilborne вредителей сахарной свеклы (Панелла и Lewellen, 2007), была тщательно изучена в течение более чем столетия (Дьюара и Кук, 2006). SBCN развивается на корнях, вызывая в сосудистой системы узкоспециализированных кормления структур, которые вызывают значительное снижение доходности. Нематоцидов были использованы для управления нематод, но эти химические вещества были запрещены во многих странах в связи с их экологической токсичных ость (Юнг et al., 1998). Кроме того, с помощью нематоцидов, фермеры использовали устойчивых сортов сахарной свеклы и поворотов с более устойчивых культур (Дьюара и Кук, 2006) или ловушка культур, чтобы снизить киста популяции в почве (Lathouwers et al., 2005). Однако, яйца нематоды могут выжить в неблагоприятных условиях в течение многих лет, напр., 400 до 500 яиц в защитных кисты просуществовал более 10 лет в почве, даже в отсутствие хозяев заводов.

Достаточное сопротивление против SBCN не существует в сахарной свеклы, но и полного сопротивления был найден в Procum - bentes разделе " бета-версии, т.е., B. procumbens, B. patellaris, и B. webbiana (Юнг и Loptien, 1986; Paul et al., 1990; Хеллер etal, 1996; сандалии etal, 1997; Jung, 1998;Kleine etal, 1998). Однако, эти виды за пределами сахарной свеклы основной генофонд и переноса генов в сахарной свеклы требует хромосомные транслокации фрагмент, несущие ген устойчивости (Панелла и Lewellen, 2007). Интрогрессии сопротивление Гена (Hs1pro-1) был достигнут у межвидовых скрещиваний С Б procumbens (Юнг et al., 1998) (Раздел III. А.). Однако существуют и недостатки, которые ограничивают полезность данного иностранца источника, т.е., нестабильность дикой свеклы фрагмент хромосомы, нежелательно, связанные последовательности, кодирующие листьев и корня опухолей и мульти-топ-фенотип (сандалии et al., 1997), и значительный урожай уменьшается даже при отсутствии тяжелого заражения нематодами (Панелла и Lewellen, 2007), возможно, из-за вредных генов, связанных (Heller et al., 1996). С учетом последних достижений в области генетики и молекулярные маркеры, подход был разработан для преодоления этих проблем. Цай et al. (1997) клонированные Hs1pro-1 Б. procumbens и, при введении в подвержены сахарная свекла линии А. rhizogenes (Кифле et al., 1999), трансгенные волосатых корней значительно меньше числа женщин, против нематод условно устойчивые линии, разработанные межвидовом скрещивании. Как молекулярный анализ и in vitro тесты на устойчивость к H. schachtii показал, что геномной структуры и выражения Hs1pro-1 была высокая стабильность (Кифле et al., 1999).

Альтернативный нематод-стратегии сопротивления преследовал тестирования sporamin, сладкий картофельный клубень хранения белка, как анти - feedant для SBCNs. Sporamin, Kunitz типа ингибитор трипсина, передает устойчивостью к воздействию насекомых в трансгенных растениях табака и цветная капуста. Когда sporamin Гена, Сфти-1, была введена в сахарной свеклы А. rhizogenes многочисленные волосатый корень клонов выражая spo - рамин были идентифицированы и проверены на устойчивость к нематоде (Cai et al., 2003). Восемь клонов, значительно тормозится развитие женского нематод; торможение в корнях коррелирует с активностью ингибитора трипсина, но не с sporamin суммы, демонстрируя возможности использования sporamin как эффективный анти-feedant контролировать SBCNs.

В Hs1pro-1 промоутер было показано, что диск выражение конкретной к нематоде в обоих районах нагула трансгенной сахарной свеклы корни и растения Arabidopsis thaliana (Thurau et al., 2003). Возможно, в других растений и микроорганизмов генов, напр., лектин, хитиназы, коллаж - nase, кодирование белков с nematicidal и инсектицидных мероприятия, будут использованы для разработки прочный сопротивления (Lathouwers et al., 2005). Последний обзор был написан на развитие генетическая устойчивость к вредителям в сахарной свеклы с помощью обычных и молекулярных подходов (Zhang et al., 2008).

D. Грибковая Устойчивость

Церкоспороз (cercospora beticola) (причинение церкоспороз пятнистости), Rhizoc - tonia solani (rhizoctonia внекорневой упадок, и корень, и корона rot) и Erysiphe betae, syn. E. заболевания и снижения уровней гормона (мучнистая роса) являются наиболее важными грибковые патогены, вызывающие значительное снижение урожайности и качества (Asher и Хэнсон, 2006). Управление в настоящее время осуществляется с использованием комплексных подходов, как культурных мер, использование устойчивых к болезни сортов и фунгицидов. Среди возможных биотехнологических стратегий внедрения генов, кодирующих противогрибковые белков. Они включают в себя несколько классов патогенов, связанных с и антимикробные пептиды, которые действуют на сигнальных путей, которые инициируют защитных механизмов растений, такие как повышенная салициловой кислоты (системное приобретенной резистентности) или элиситоров, закодированные с помощью avr генов (излишне чувствительной реакции).

Были сделаны попытки разработать трансгенных, грибковые устойчивы сахарной свеклы и предварительные результаты были многообещающими. Различные хитиназы, разрушающие клетки-стены составляющих мицелиальных грибов, выделенных из листьев сахарной свеклы, инфицированных C. (cercospora beticola), протестирован в противогрибковым действием in vitro (Nielsen et al., 1994 г.) и значительные уровни гидролизного деградацию клеток наблюдалось. Противогрибковое, цистеин, богатых белками, а также с пораженных листьев сахарной свеклы, был защитный эффект против грибков (Крэг et al., 1995). Попытки использовать новые источники грибковая устойчивость в бета зародышевой плазмы с использованием молекулярных маркеров (Francis и Ашер, 2000), и для разработки трансгенных C. (cercospora beticola)-устойчив сахарной свеклы путем введения Церкоспороз экспорта Гена, cfp, в прогресс (Kuykendall et al., 2003; Kuykendall и Апчерч, 2004). Для повышения устойчивости к R. solani, хитиназы Гена из тыквы переданы сахарной свеклы, повышенной хитиназной активностью; подавление симптомов заболевания наблюдались в некоторых trangen - ics растений (Хашимото и Симамото, 2001). Несмотря на эти усилия, не трансгенных, грибковые устойчивы сахарной свеклы сорта был разработан.

E. Устойчивостью К Воздействию Насекомых

Трансгенных насекомых-resistantplants были разработаны несколько видов растений путем введения генов, кодирующих соединений токсичными для насекомых, в том числе инсектицидных кристалл белков (Мцпи) из Bacillus thuringiensis. Сахарная свекла была преобразована с ДЦП генов (Shimamoto и Domae, 1999; Kimoto и Симамото, 2000, 2001). С помощью A. tumefaciens и два инбредных линий сахарной свеклы (NK150 и TK80), растения были выявлены либо cryIA(b) (Shimamoto и Domae, 1999) или cryIC (Kimoto и Симамото, 2000). При подаче трансгенных листьев, рост капусты армии worm (Mamestra brassicae) личинки, либо было приостановлено или отсрочено. В некоторых трансгенных растений, выражение cryIC у высших насекомых токсичность, чем cryIA(b) (Kimoto и Симамото, 2001).

Экстракты листьев Nicotiana plumbaginifolia превращается в цитокинин генов биосинтеза ipt (PI-II-ipt) были протестированы на сахарной свеклы блажи личинки (Tetanops myopaeformis) (Smigocki et al., 2003). Оба 0,1 и 1% суспензии экстракта значительно снижение смертности личинок ставок, которые приводят к мысли, что цитокинин-опосредованной устойчивостью к воздействию насекомых могут быть использованы в стратегии управления для сахарной свеклы блажи. Кроме того, ген для серин (трипсин) ингибитор протеазы (BvSTI) из сахарной свеклы линии умеренной устойчивостью к сахарной свеклы салага был изолирован, слилась воедино, CaMV 35S и введены в волосатой культур корень (Smigocki et al., 2007). Двух - четырехкратное увеличение активности ингибитора трипсина был замечен в трансформированных корни, предполагая, что BvSTI могут быть вовлечены в сопротивление. Дальнейшие исследования эффектов ингибитора трипсина активности насекомых смертности и рост цены в прогресс.

Ф. Накидная Гайка Сопротивление

Второй год рост следующей зимы холодной обработки (т.е., яровизации), цветок развития сахарной свеклы начинается с накидной гайкой (удлинение стебля). Если накидная гайка происходит в течение первого года роста, из-за снижения весной температура, то он вызывает значительные урожайность снижается до 0,5% и выход сахара на 1% площади поля болтовых свеклы (Skaracis и МакГрат, 2005). Накидная гайка также вызывает серьезные проблемы при уборке и сахар экстракционных процессов. Грохот проблема запрещает начале весенне-полевых работ, которые было бы выгодно, поскольку скорейшее создание приводит к повышению сахарозы доходности. Накидная гайка сопротивление контролируется цветения генов, осо-Бенно те, что связаны с гиббереллиновой кислоты (ГК) биосинтеза. На основе исследований в A. thaliana, похоже, что ингибирование GA биосинтез с помощью генной инженерии, может затянуть накидную в сахарной свеклы (Ван Roggen et al., 1997). Первоначальные попытки участвующих downreg модуляции из GA1 и GA4 либо overexpressing тыквы GA20-оксидазы или с помощью антисмысловых конструкции для GA20-оксидазы и GA3-^-гидроксилазы (Ван Roggen et al., 1997 г.); На сегодняшний день успеха не сообщалось.

G. Засухоустойчивость

Учитывая последствия глобального потепления на климат и прогнозы на ограниченной доступностью водных ресурсов, развития засухоустойчивых культур важно. Хотя сахарной свеклы - более терпимыми в сухих условиях, чем многие другие виды сельскохозяйственных культур, которые несет потери урожая если воды недостаточно (Раджаби et al., 2008). Устойчивый к засухе, трансгенные растения были созданы в течение нескольких видов путем увеличения клеточного содержания osmolytes и ОС - moprotectants. Значительные засухоустойчивость в сахарной свеклы была достигнута выражая Bacillus subtilis Гена, SacB, который кодирует бактериальных fructans (Пилон-Смитс et al., 1999). Трансгенные растения росли лучше под стрессом засухи и высшее общего сухого веса (+25-35%) по сравнению с нетрансформированные свеклы. Под хорошо увлажненных условий, существенных различий не наблюдалось.

H. Солеустойчив

Yang et al. (2005 г.) получены трансгенные растения сахарной свеклы, с существенно улучшенными соль-терпимости путем введения AtNHX1 Гена, изолированные от Arabidopsis и кодирующих Na+/H+ - tiport целевые вакуолярной мембраны. Солеустойчивых растений сахарной свеклы были также получены in vitro клеток схема выделения, которые эксплуатируются спонтанных или индуцированных сомаклональная вариации (Pua и Торп, 1986; Фрейтаг et al., 1990 г., Yang et al., 2004 г.; раздел II.E).

I. изменение углеродного метаболизма

1. Fructan Производства

Fructans, фруктоза полимеров, используемых в качестве хранилища углеводов несколько разных видов цветковых растений (Sevenier et al., 2002a), используются в пищевой и непищевой промышленности, а высокая-фруктозных сиропов, пищевых добавок, низкокалорийные подсластители и наполнитель агентов (тюрк и Smeekens, 1999; Sevenier et al., 2002a). В настоящее время, наиболее важные источники длинной цепью fructans являются цикорий и топинамбур, но их агрономии является относительно бедным и их fructans имеют простую линейную структуру, подверженных деградации (Weyens et al., 2004). Низкомолекулярные fructans были произведены ферментативно от сахарозы из сахарной свеклы или сахарного тростника, с помощью fructosyl трансферазы из Aspergillus niger, но затраты на производство high (Sevenier et al., 1998). Альтернативы изучаются производить fructans менее затратно и более эффективно с помощью модифицированных растениях. Сахарной свеклы, которая, как правило, не синтезирует fructans, является, пожалуй, наиболее подходящий из обоих агрономических и биохимической точки зрения; его вакуолярной концентрации сахарозы в корень стержневой клеток велико, >500 mM (Sevenier et al., 2002a,b).

С помощью PEG-опосредованной трансформации замыкающие клетки протопластов, сахарной свеклы была преобразована с l-сахароза:сахароза fructosyl трансферазы (1-sst) из топинамбура (он - lianthus tuberosus), ведомые CaMV 35S промотор, который является посредником первые шаги в fructan синтез, преобразование сахарозы до низкомолекулярных fructans GF2, GF3, и GF4 (Sevenier et al., 1998). Сахарозы в корень стержневой клеток трансгенных растений был преобразован (>90%) с низким молекулярным весом fructans. Незначительные объемы GF2, GF3, и GF4 были найдены в листьях. Несмотря на значительные метаболические изменения, теплицы, выращенного на транс - ных растений имел никаких видимых отклонений в taproots. Аналогичные результаты были получены при сахарной свеклы, преображаются два fructosyl трансферазы генов из лука, 1-ЕСН) и 6g-бпф (fruc - Тан:fructan 6G-fructosyl-трансферазы,) в одиночку или в комбинации, эффективно преобразовать сахарозы в fructans без потери содержание углеводов в корень стержневой клеток паренхимы (Weyens et al., 2004).

Учитывая сахарной свеклы в высокой производительности и продемонстрировали эффективное преобразование сахарозы в fructans с использованием растительного происхождения (а не бактериальную) генов, свеклы fructans предлагать альтернативное решение для крупномасштабного производства высокого качества, индивидуальные, с низким молекулярным весом fructans. Такие результаты открывают путь к последующему изменению метаболизма углерода для производства конкретных сложных fructans для целевых целей выражения определенных fructosyl трансферазы (Smeekens, 1998). Производство сахарной свеклы в бактериальных fructans разработки засухоустойчивых растений была достигнута путем выражения SacB Гена (Пилон-Смитс et al., 1999; раздел IV.G). Сахарная свекла также может быть использована для создания трегалоза, бесцветный и без запаха дисахарид, сделанные из двух молекул глюкозы (Kidd и Devorak, 1994); однако, не было отмечено никакого прогресса.

2. Высокая Доходность Сахароза

Разработка трансгенной сахарной свеклы с усиленной производство сахарозы, выражая сахароза-повышение генов, напр., сахароза фосфат синтазы, сахарозосинтазы, сахароза перевозчиков, уже давно является объектом исследования. Заводила et al. (1995), переданного химерный, десенсибилизирующие сахарозы nonfermenting (SNF1) ген, кодирующий белок киназы, который регулирует клеточное содержание глюкозы в крови, и полученные волосатый корень культур снижается активность SNF1 гомолога. Кукурузы сахароза-фосфат-синтаза (SPS) ген, связанный с тем, Райс кабины промоутер также был представлен (Хашимото и Симамото, 1999) и считалось, что повышенный уровень СПС, ключевой фермент сахарозы биосинтез, будут увеличиваться, сахароза синтеза.

Основываясь на предыдущих предположениях (Elliot et al., 1996 г.), что выше цитокинин уровней может повысить клеточного деления цены, сосудистое кольцо чисел и, в конечном счете, сахароза накопления в taproots, эффекты усиления цитокинин уровнях, достигнутых путем выражения бактериальной цитокинин биосинтез ген, кодирующий isopentenyl трансферазы (ипт), были протестированы (Снайдер et al., 1999; Ивич etal., 2001). Хотя листья и корень стержневой, цитокинин уровнях были увеличены, лист сахарозы уровнях в трансгенных и не трансгенных растений были сопоставимы. Что более важно, развитие и рост трансгенных taproots были жестоко подавлял, что ведет к снижению сахарозы уровнях.

Дата добавления: 2015-11-04