$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تم تحسين معايير تحويل A. tumefaciens لإنتاج نباتات معدلة وراثيا معبرة عن الياقوت بنجاح، متجاوزة القيود القائمة على العقم مع الاستفادة من معدل تجديدها اللاجنسي السريع (الشكل 1 والشكل 2). بعد تطعيم قطع الأوراق وتعرضها لعلاج مظلم لمدة 72 ساعة، بدأت النباتات المتجددة تنمو خلال أسبوعين تحت الظروف الموصوفة. تم العثور على نباتات متجددة تظهر قطاعات RUBY كيميرية كبيرة بما يكفي للنقل بين 3-5 أسابيع بعد التطعيم (الشكل 3) وكانت أصغر قليلا من تلك النباتات غير المعبرة من الوردة. لم يتم العثور على نباتات متجددة من RUBY على صواني النوع البري الضابط، مما يؤكد أن هذه الظاهرة تختلف عن فسيولوجيا R. aquatica. نوع مرق الزراعة البكتيرية، نوع مرق التلقيح المعاد تعليقه، طريقة التسرب، وفترة التطعيم لم تختلف بشكل كبير في قدرتها أو معدل توليد المحولات (الجدول 2 والجدول 3). شملت عوامل العلاج التي أثرت إيجابيا على كفاءة التحول زيادة تركيز AS ومعالجة التعرض للأكسسين قبل تلقيح الأوراق. أثرت زيادة تركيز المواد الفعالة على التوتر السطحي سلبا على العائد ووجد أنها غير مناسبة.
تم استخدام النسخة R 4.4.2 12,13,14,15 لإجراء تحليل نموذج بواسون الخطي المختلط العام (Poisson GLMM) لبيانات عدد نباتات الوردية. ومع ذلك، في التجربة D (الجدول 2D)، حيث تم فحص المتجددات المعبر عنها بواسطة RUBY لتلقيح لمدة 15 دقيقة مع تعديل ب 150 ميكرومولار AS أو 225 ميكرومولار AS، خالف النموذج الافتراضات الناتجة عن التشتت الناقص، وتم تطبيق GLMM ثنائي السالب بدلا منه.
تم فحص تأثيرات مرق البكتيريا المختلفة وظروف الزراعة على كفاءة التحول بعناية. من بين النسخ التجريبية الخمسة، أدى استخدام مرق ميلر LB أو مرق MG/L الخاص بالتحول إلى تحويل محولات تعبر عن RUBY تحت معايير شبه متطابقة ولم تختلف بشكل كبير في تأثيراتها (الجدول 2A). تراوحت وسائل الروبي المعبر عن نباتات الوردة المعاد تجديدها من قطع أوراق فردية، والتي تتكون من 15-60 نبات مبعثر لكل معالجة، من 1.61 ± 0.71 من الوردة المتجددة التي تم إنتاجها من تجارب استخدمت مرق إعادة تعليق الزراعة غير المعتمدة على ال LB وغير التصلب المغناطيسي (مرق الحث الضابط، الجدول 1) و3.23 ± 1.13 من التجارب التي تضمنت MG/L ومرق الحث المحسن. على الرغم من عدم وجود فرق كبير، وبسبب الملاحظات الذاتية، تم اختيار زراعة MG/L ومرق الحث المحسن (الجدول 1) لتجارب تحسين مستقبلية.
بعد ذلك، اختبرنا العوامل التي تؤثر على حمل البكتيريا والقدرة على الوصول إلى أنسجة النبات المريستيمية. من بين ثمانية نسخ (الجدول 2B)، أظهرت النباتات المحصنة التي تحتوي على تركيز خافضات سطحية مرتفعة بنسبة 0.01٪ إجهادا شديدا بعد شهر واحد، مما أدى إلى تجددات صغيرة وغير قابلة للحياة إلى حد كبير. لم يكن هناك محولات متجددة بين تلك النسخ المكررة، رغم أن النمط الظاهري المتجدد المجهد للنباتات السابقة كان تصبغات خمرية وبنية وصفراء، لذا قد تكون هناك محولات محتملة. على أي حال، فإن عدم قابلية التعافي للمواد التجديدية أكدت الحفاظ على تركيز 0.005٪ من المواد الفعالة للتوتر السطحي.
تمت مقارنة تقنيتين ميكانيكيتين، هما التحريك أو تسرب الفراغ، في تأثيرهما لإدخال الحمض النووي المطلوب إلى النبات المضيف. كانت طريقة التسلل المراقبة، حيث تغمر القطع المكشوفة في 50 مل من اللقاح المعلق وتدويرها في خلاط أنبوبي، ناجحة في إنتاج متجددات معبرة عن RUBY عبر المعالجات المدرجة. كما أنتج التسرب التطبيقي في الفراغ مواد متجددة معبرة عن RUBY، لكنها لم تختلف في كفاءة التحويل مقارنة بطريقة التحكم (p = 0.478، الجدول 2D). تمت ملاحظة حوالي 2-5 متجددات معبرة عن RUBY في كل صينية انتشار، سواء تم تلقيحها عبر تسرب الفراغ أو التحريك الفيزيائي.
كان تركيز الحقن البكتيري المعدل لأسيتوسيرينجون (AS) يختلف بوضوح في تأثيره على كفاءة التحول. زيادة تركيز AS من 150 ميكرومولار إلى 225 ميكرومولار حسن بشكل كبير إنتاج الروبي التي تعبر عن النباتات المعدلة وراثيا (p = 0.000309، 0.000458؛ الجدول 3C,D). من بين التجارب الأربع، كانت كل معالجة تتألف من صينية تحتوي على 40 نباتا ملقحا معالجا بنفس الطريقة. أما الذين تلقوا بتركيز أعلى فقد حققوا في المتوسط ما يقارب 5 متغيرات معبرة عن RUBY مقابل 1 محول لكل صينية AS ضابطة (الجدول 3C). علاوة على ذلك، بدا أن تأثير AS منفصل عن فترات مدة التطعيم.
من بين التجارب الثلاث التي شهدت مدة تلقيح 15 دقيقة، والتي تضمنت نباتات سابقة معدلة ب 225 ميكرومولار AS، تم العثور على متوسط 7.28 ± 4.13 من المعالجات المعبر عنها بواسطة RUBY، وهو ما كان أكبر بوضوح من معالجات 150 ميكرومولار، حيث كان معدل تجدد 2.03 ± 1.32 (الجدول 3D). لم يظهر تأثير واضح على الفترة الزمنية بين علاجات الضابط ب 150 ميكرومولار من AS (p = 0.676) حيث كان متوسط معدل التطعيم لمدة 10 دقائق 1.48 ± 0.954 مقارنة ب 1.84 ± 1.230 متجدد بين 15 دقيقة من التطعيم (الجدول 3B). وبالمثل، أعادت 10 دقائق و225 ميكرومولار المعالجة تجدد حوالي 5 نباتات وردية معبرة عن RUBY في كل معالجة، وهو ما لم يكن مختلفا بوضوح عن علاجات التلقيح لمدة 15 دقيقة، حيث تم الإشارة إلى 6-7 مقومات متجددة لصينية المعالجة (الجدول 3A).
علاوة على ذلك، تم اختبار هرمون الأكسين النباتي، الذي يساعد على تجديد النبات بشكل عام. تعرض قطع الأوراق المستخرجة حديثا لعلاج بالأوكسين النبضي قبل التلقيح كان له تأثير إيجابي واضح على زيادة تجدد الياقوت مقارنة بتلك الموجودة في ddH2O (p = 0.00969، الجدول 2C). عند وضعها في ddH2.0مع تعديل 285 ميكرومولار بحمض الإندول-3-أسيتيك (IAA)، أظهرت القطع السابقة معدل تحويل متوسط 6.67 ± 1.490 لكل معالجة مقارنة بالمعالجة الخالية من الأوكسين، التي بلغت معدل تجدد 2.00 ± 0.816.
تم تصنيف الخط المعدل وراثيا الذي تم تجديده فورا كجيل R1-T1 (الشكل 2)، مع خطوط متجددة فردية. جميع نباتات الوردية R1-T1 الأولية أظهرت تعبيرا من الياقوت على شكل أوراق كيميرية، مع أنماط كيميرية متنوعة. غالبا ما كانت أوراق 1-3 نباتات تعبر عن كيميرا مميزة حيث تتباعد الأنسجة المعبر عنها بواسطة الياقوت والأنسجة غير المعبر عنها عند الضلع الأوسط. حافظت غالبية شتلات R1-T1 التي تبلغ من العمر شهر واحد على تعبير كيميري (الشكل 3A)، لكن تم العثور على عدد قليل من الشتلات التي تعبر بالكامل عن الياقوت.
القطاعات الكيميرية المصبوغة بالياقوت اللاجنسية من قطع أوراق شتلة R1-T1 (الشكل 3B) أعادت تجدد نباتات الوردة الروبي الكاملة أو الكيميرية R1-T1 خلال 2-4 أسابيع بعد الاستئصال (الشكل 3C). بعد شهر واحد، أظهرت معظم شتلات R2-T1 أوراق RUBY بشكل رئيسي، مع بعض الشتلات التي أظهرت مناطق كيميرية صغيرة غير معبرة عنها (الشكل 3D,E).

الشكل 1: بروتوكول التكاثر النباتي والجدول الزمني. توضح الصور التمثيلية خط الإنتاج المستخدم لإعادة توليد نباتات الوردة اللاجنسية. (أ) إزالة الأوراق الناضجة والصحية والفصوصية الكاملة من النباتات الأم الراسخة وتقطيعها إلى 2-3 قطع. (ب) وضع النباتات الخارجة في صينية التكاثر وصيانتها تحت ظروف محددة. بعد 3 أسابيع، تم استئصال نباتات الوردة من النباتات المستقيمة ونقلها إلى وسط التربة. فيما يلي صورة فعلية للورود المعاد تجديدها لا تزال ملتصقة (سهام وردية) بقصاصة الورقة الأم. هذه النباتات الصغيرة في المرحلة المثلى للنقل. شريط المقياس: 10 مم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: تحويل قصاصات أوراق R. aquatica وتجديد المحولات التي تعبر عن نسخ RUBY . نظرة رسومية على عملية التحويل وإنتاج المتجددات المتحولة. (أ) الحصول على اللقاح البكتيري. (ب) تحضير صينية تكاثر بورق ترشيح معقم وماء. (ج) استئصال الأوراق إلى قطع من الزرعة. (د) غمر النباتات الخارجية في اللقاح. (ه) تحريك في خلاط دوار لمدة 20 صن/دقيقة واحدة لمدة 10 دقائق. (و) نشر النباتات المشبعة في الصينية، وتغطيها بقبة بلاستيكية، وحضانها في ظروف مظلمة لمدة 72 ساعة. (ج، ه) بعد شهر واحد، إزالة النباتات المتجددة المتجددة سليمة من النباتات المعرضة للبكتيريا الزراعية ونقلها لتأسيس نباتات ناضجة. (I,J) تكرار خطوة الانتشار (G,H) لإنتاج توليد شبه مستنسخ من R2-T1. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: أجيال لا جنسية من خط معدلة وراثيا من RUBY . (أ) شتلة ناضجة من R1-T1 تظهر أوراقا كيميرية تحمل تعبير ياقوت . شريط الميزة: 1 سم. (B) اثنان من عشرين نبتة مستخرجة تم وضعهما حديثا في صينية تكاثر من الشتلة التي عمرها 3 أشهر كما هو موضح في (A). تظهر النباتات الخارجية نمطا كيميريا من RUBY مفصول عند منتصف الضلع. شريط الميزة: 1 سم. (C) نباتات روزيت R2-T1 معاد تجديدها بدرجات متفاوتة من تعبير RUBY الكيميري، بعد شهر من الاستئصال، قبل الزراعة. جذور روبي الإيجابية المعاد توليدها (سهم مارون). شريط الميزة: 2 سم (D) شتلة R2-T1 ظهرت بعد شهر من الزراعة، تظهر تعبيرا عن الياقوت . شريط الميزة: 2 سم (E) شتلة R2-T1 ناضجة بعد 3 أشهر من الزراعة تظهر قطاعات صغيرة (سهام خضراء). شريط الميزان: 2 سم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا التشكيل.

الشكل 4: مخطط انسيابي لخط الأنابيب المحسن. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الجدول 1: صيغ الوسائط يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.
الجدول 2: تأثير أربعة معلمات تحسين على كفاءة التحويل في R. aquatica. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.
الجدول 3: تأثير تركيز الأسيتوزرينجون في اللقاح على كفاءة التحول فيR. aquatica. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.