يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة بحثية
تقيم هذه الدراسة تحمل الجفاف بوساطة نبات الأرابيدوبسيس DREB1A في قصب السكر المعدل وراثيا. تحت الضغط ، لوحظ تحسين عملية التمثيل الضوئي وكفاءة استخدام المياه وتراكم الكتلة الحيوية. أظهر DR-21 أعلى تعبير DREB1A ، مما أدى إلى تحسين القدرة على الصمود في مواجهة الجفاف. توفر النتائج رؤى حول الآليات الجزيئية وتقدم استراتيجية محتملة لتطوير أصناف قصب السكر المقاومة للمناخ في المناطق المحدودة المياه.
يفرض إجهاد الجفاف قيودا خطيرة على إنتاجية قصب السكر ، مما يستلزم تطوير أصناف مقاومة للإجهاد من أجل الزراعة المستدامة. تهدف هذه الدراسة إلى تعزيز تحمل الجفاف في قصب السكر من خلال إدخال جين نبات الأرابيدوبسيس DREB1A تحت سيطرة محفز rd29A المحفز للإجهاد. تم إنشاء خطوط قصب السكر المعدلة وراثيا عن طريق التحول بوساطة قصف الجسيمات وتم تقييمها لاحقا من خلال التقييمات الجزيئية والفسيولوجية والزراعية في ظل ظروف خاضعة للرقابة ومجهدة الجفاف.
أكد التحليل الجزيئي تكاملا مستقرا للجينات المعدلة وراثيا ، حيث تظهر الخطوط المعدلة وراثيا زيادة تصل إلى 10 أضعاف في تعبير DREB1A بالنسبة للنباتات البرية. أظهرت التقييمات الفسيولوجية أنه في ظل إجهاد الجفاف عند 60٪ من السعة الميدانية (FC) ، حافظت الخطوط المعدلة وراثيا على معدلات التمثيل الضوئي (PN) التي كانت أعلى بنسبة 224-270٪ ، وزادت التوصيل الفمي (gs) بنسبة 84-167٪ ، وتم تعزيز محتوى الماء النسبي (RWC) بنسبة 25-31٪ مقارنة بالضوابط غير المعدلة وراثيا. علاوة على ذلك ، أظهرت أوراق قصب السكر المعدل وراثيا تنظيما تناضحايا محسنا وكفاءة استخدام المياه. كشفت التقييمات الزراعية أيضا عن تحسينات كبيرة في نمو النبات وإنتاجيته. تحت إجهاد الجفاف (60٪ FC) ، أظهرت الخطوط المعدلة وراثيا ارتفاعا أكبر من قصب السكر بنسبة 76-109٪ ، مع قطر قصب أكبر بنسبة 71-86٪. زادت الكتلة الحيوية للبراعم بنسبة 39-87٪ ، وتم تعزيز الكتلة الحيوية الجذرية بنسبة 65-103٪.
بالإضافة إلى ذلك ، زادت نسبة Brix ، التي تدل على تراكم السكروز ، بنسبة 36-55٪ في النباتات المعدلة وراثيا عند 60٪ FC. تثبت هذه النتائج ارتباطا قويا بين تعبير DREB1A ، وتعزيز المرونة الفسيولوجية ، وتحسين الأداء الزراعي في ظل ظروف الجفاف. إن قدرة قصب السكر المعدل وراثيا العابر DREB1A على الحفاظ على نشاط التمثيل الضوئي العالي ، والكفاءة الفائقة في استخدام المياه ، وزيادة تراكم الكتلة الحيوية تؤكد إمكاناته كاستراتيجية وراثية لتطوير أصناف قصب السكر المقاومة للجفاف. تقدم هذه الدراسة رؤى جديدة حول الآليات الجزيئية الكامنة وراء تحمل الجفاف وتوفر نهجا واعدا لضمان زراعة قصب السكر المستدامة في المناطق التي تعاني من ندرة المياه.
قصب السكر (Saccharum officinarum L.) هو ثاني محصول نقدي رئيسي في باكستان ، ويزرع بشكل أساسي بسبب محتواه العالي من السكروز. ومع ذلك ، نادرا ما يتحقق الإنتاج الأمثل بسبب النقص الدوري في المياه1،2. وهو عضو في عائلة عشب Poaceae ويتم تجميعه في كليد PACCAD من الفصيلة الفرعية Panicoideae3. غالبا ما يشار إلى أعضاء هذا الكليد باسم أعشاب الموسم الدافئ ويعرضون نظام التمثيل الضوئي C4 4. الوضع الأساسي لتثبيت ثاني أكسيد الكربون2 في قصب السكر هو التمثيل الضوئي C4 مع الحد الأدنى من التن....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توليد rd29A: متجه التعبير DREB1A (الشكل 1)
تم تضخيم إطار القراءة المفتوح DREB1A كامل الطول (ORF ، 651 نقطة أساس) من نبات الأرابيدوبسيس ثاليانا L. cDNA باستخدام بادئات خاصة بالجينات تتضمن مواقع تقييد BamHI و EcoRI: إلى الأمام 5 / -GGC GGATCCATGAACTCATTCTGCT-3 / وعكس 5 / -GGCGAATTCTTAATAACTCCATAACGA-3 /. وبالمثل ، تم تضخيم محفز rd29A (499 نقطة أساس) من الحمض النووي الجيني Arabidopsis باستخدام بادئات تحتوي على مواقع KpnI و BamHI: إلى الأمام 5 / -....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التوصيف الجزيئي لخطوط قصب السكر المعدلة وراثيا
تم إنشاء كاسيت التعبير rd29A: DREB1A واستنساخه في المتجه الثنائي القابل للتعبير عن النبات pGA482 (الشكل 1) ، والذي تم تحويله بعد ذلك إلى جينوم قصب السكر باستخدام تقنية التحويل بوساطة بيولوجيا ونجح في تطوير نباتات قصب السكر المعدلة وراثيا كما هو موضح (الشكل 2). تم تأكيد وجود الجينات المعدلة والمحولات في خطوط قصب السكر عن طريق تضخيم شظايا 750 نقطة أساس و 651 نقطة أساس الخاصة بعلامة npt.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعد تطوير تحمل الإجهاد المائي في النباتات أمرا بالغ الأهمية بسبب التوسع المستمر في المناطق المعرضة للجفاف في جميع أنحاء العالم. كنهج ممكن للتكنولوجيا الحيوية ، درسنا دور DREB1A في تحمل الإجهاد المائي في خطوط قصب السكر المعدلة وراثيا. أبلغت الدراسات السابقة عن دور عامل النسخ DREB1A في تحفيز التعبير عن جينات متعددة تمنح التسامح مع الإجهاد اللاأحيائي28،38،39،.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى أصحاب البلاغ تضارب في المصالح للإعلان.
جامعة الأميرة نورة بنت عبدالرحمن الباحثون الداعمون للمشروع رقم (PNURSP2025R39)، جامعة الأميرة نورة بنت عبدالرحمن، الرياض، المملكة العربية السعودية.
توافر البيانات:
يتم توفير جميع البيانات في هذه الورقة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ناقلات الاستنساخ ، pTZ57R / T | بيرمنتاس ، فيلنيوس ، ليتوانيا | ||
| محلل تبادل الغاز بالأشعة تحت الحمراء | بيو راد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| مقياس التناضح | بيو راد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| جهاز PCR | بيو راد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| PDS-1000 / هو بندقية بيولوجية | شركة ThermoFisher Sceintific ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| PCR في الوقت الحقيقي | شركة ThermoFisher Sceintific ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| مجموعة تخليق RevertAid (cDNA) | CI-340 ، CID Bio-Science ، Inc. ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| غرفة ضغط من نوع شولاندر | سكاي إنسترومنتس ، لاندريندود ويلز ، برمنغهام ، المملكة المتحدة | ||
| كاشف TRIzol | ويسكور -5500 ، لوجان ، يوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.