Method Article

CcCIPK14 ניתוח תפקוד גנים כדי להאיר את המערכת הטרנסגנית היעילה של השורשים

DOI:

10.3791/62304

⸱

September 23rd, 2021

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1College of Forestry, Beijing Forestry University, 2Beijing Advanced Innovation Center for Tree Breeding by Molecular Design, Beijing Forestry University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן אנו מציגים מערכת טרנספורמציה יעילה ויציבה לניתוח פונקציונלי של הגן CcCIPK14 כדוגמה, המספקת בסיס טכני לחקר חילוף החומרים של צמחים שאינם מודלים.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מערכת טרנספורמציה יעילה ויציבה היא בסיסית לחקר תפקוד גנים והשבחה מולקולרית של צמחים. כאן, אנו מתארים את השימוש במערכת טרנספורמציה מתווכת Agrobacterium rhizogenes על אפונת יונה. הגבעול נגוע ב-A. rhizogenes הנושא וקטור בינארי, שגרם ליבלת לאחר 7 ימים ושורשים הרפתקניים 14 יום לאחר מכן. השורש השעיר הטרנסגני שנוצר זוהה על ידי ניתוח מורפולוגי וגן מדווח GFP. כדי להמחיש עוד יותר את טווח היישום של מערכת זו, CcCIPK14 (חלבון קינאזות המקיים אינטראקציה עם חלבון דמוי קלצינורין B) הפך לאפונת יונים בשיטת טרנספורמציה זו. הצמחים הטרנסגניים טופלו בחומצה יסמונית (JA) וחומצה אבציזית (ABA), בהתאמה, במטרה לבדוק אם CcCIPK14 מגיב להורמונים אלה. התוצאות הראו כי (1) הורמונים אקסוגניים יכולים לווסת באופן משמעותי את רמת הביטוישל CcCIPK14, במיוחד בצמחי ביטוי יתר (OE) של CcCIPK14 ; (2) תכולת הגניסטיאין בקווי CcCIPK14-OE הייתה גבוהה משמעותית מהביקורת; (3) רמת הביטוי של שני גנים פלבנואידים סינתאז מרכזיים במורד הזרם, CcHIDH1 ו-CcHIDH2, היו מווסתים בקווי CcCIPK14-OE; ו-(4) ניתן להשתמש במערכת הטרנסגנית של השורש השעיר כדי לחקור גנים מתפקדים מטבולית בצמחים שאינם מודלים.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טרנספורמציה היא כלי בסיסי להערכת ביטוי גנים אקסוגניים 1,2. היבטים ביולוגיים רבים של צמחי משאבים משותפים לכל הצמחים; לכן, מחקרים פונקציונליים של גנים מסוימים יכולים להתבצע בצמחי מודל (כגון Arabidopsis)3. עם זאת, גנים רבים בצמחים הם ייחודיים בתפקודם ובדפוסי הביטוי שלהם, ודורשים מחקרים במינים שלהם או קרובים אליהם, במיוחד עבור צמחי משאב 3,4. תאי צמחים יכולים לחוש אותות שונים המאפשרים לצמחים להראות שינויים ספציפיים בביטוי גנים, מטבוליזם ופיזיולוגיה בתגובה לתנאי עקה סביבתיים שונים 5,6,7. פלבנואידים הם שחקנים מכריעים בתהליך האיתות של צמחים המגיב ללחצים סביבתיים 5,8,9. בנוסף, תכולת הפלבנואידים בצמחי גננות ומרפא היא גם אינדיקטור חשוב להערכת איכות10. זיהוי גנים המעורבים בוויסות סינתזת פלבנואידים בתגובה לאותות חיצוניים הוא חיוני להבנת מנגנון סינתזת הפלבנואידים בצמחים. מספר מחקרים גילו כי יישום הורמונים אקסוגניים יכול לקדם הצטברות של פלבנואידים 6,11. מערכת טרנספורמציה יציבה ושיטת אימות תפקוד גנים חיוניים להדגמת תפקוד הגנים ולהבנת חילוף החומרים המשני בצמחים.

טרנספורמציה בתיווך אגרובקטריום נמצאת בשימוש נרחב בהחדרת DNA 5,8,9. Agrobacterium tumefacient יכול להעביר גנים טבעתיים לכרומוזומים של תאי צמחים, ופיטוהורמונים אקסוגניים גורמים לתאים מארחים בודדים או כמה שיכולים לחדש צמחים כדי להשיג טרנספורמציות יציבות 12,13,14. שיטות טרנספורמציה בתיווך Agrobacterium tumefacient ישימות יותר למיני צמחים המתאימים למניפולציה במבחנה, בעוד שרוב הצמחים המעוצים הרב-שנתיים מגבילים את היישום של שיטה זו בגלל קושי ההתחדשות שלהם 4,15. A. rhizogenes מסוגל גם לשנות את הגנום של תאי מארח16. במחקר הנוכחי פיתחנו הליך טרנספורמציה יעיל ויציב בתיווך A. rhizogenes. A. rhizogenes מכיל פלסמיד בינארי שני הנושא גן לא טבעי T-DNA בנוסף לפלסמיד Ri. הצמח המארח נגוע, וניתן להשיג צמח מרוכב עם שורשים שעירים טרנסגניים היוצאים מהנבט הפראי16,17. מערכות הטרנספורמציה בתיווך A. rhizogenes מתאימות ליישום במחקר צמחים עציים בשל העלות המהירה, העלות הנמוכה והתחדשות הצמחים הלא נדרשת. יותר מ-160 סוגים של צמחים הצליחו לגרום לשורשים שעירים, ורובם נמצאים ב-Solanaceae, Compositae, Cruciferae, Convolvulaceae, Umbelliferae, Leguminosae, Caryophyllaceae ו-Polygonaceae18,19. בהשוואה ל-A. tumefaciens, A. rhizogenes הראה יעילות גבוהה יותר בטרנספורמציה המתווכת של אפונת יונים17,20.

במחקר זה, אפונת יונים שימשה כדוגמה להצגת תהליך הטרנספורמציה בתיווך A. rhizogenes. מהחיסון ועד השתרשות, הניסויים נמשכו 5 שבועות. זיהינו את הטרנספורמציה של השורש ההרפתקני באמצעות מורפולוגיה וגן מדווח GFP, ויעילות הטרנספורמציה הייתה גבוהה עד 75%. כמו כן, טיפלנו בצמח המרוכב עם JA ו-ABA, כמו גם זיהינו תעתיקים ומטבוליטים משניים על ידי PCR אמיתי כמותי ו-HPLC (כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים). אושר כי רמת הביטוי של CcCIPK14 מגיבה לא רק ל-JA ו-ABA אלא גם משפיעה על הביוסינתזה של פלבנואידים. מערכת זו מתאימה לחקר גנים תפקודיים הקשורים למטבוליזם משני. הוא גם מספק גישה חדשה לחקר צמחים שאינם מודלים בהיעדר מערכת טרנספורמציה יציבה מספקת 17,21,22.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: אפונת יונים היא יבול קטניות דיפלואידי השייך למשפחת Fabaceae. זרעי אפונת היונים ששימשו בניסוי זה הם מאוניברסיטת היערנות הצפון-מזרחית של סין ומקודדים 87119. השלבים העיקריים של פרוטוקול זה מודגמים באיור 1A. דגירה של שתילים בוצעה בסביבת לחות גבוהה בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס תחת אורות פלורסנט בפוטונים של 50 מיקרומול למ"ר לשנייה בתקופת פוטו של 16 שעות. זני A. rhizogenes K599 (NCPPB2659) השתמרו במעבדה. הם אוחסנו במדיום מניטול שמרים (YEP) עם 15% גליצרול בטמפרטורה של -80 מעלות צלזיוס. הפרוטוקול המתואר בעבודה זו התבסס על הפרוטוקול Meng et al.21.

זהירות: הפקידו את כל החיידקים והצמחים המהונדסים גנטית במיכל הפסולת המתאים. השתמש בכל הכימיקלים המסוכנים במכסה אדים והשליך אותם למיכל הפסולת המסוכנת.

1. הכנת שתילי אפונת יונים

  1. בחרו זרעי אפונת יונים שמנמנים ולא פגומים (איור 1A) שאוחסנו פחות משנה.
  2. משרים את הזרעים במים מזוקקים למשך 24 שעות (איור 1B). מעבירים את הזרעים הנפוחים למגש זרעים ומניחים אותם בחממה.
  3. זרעים מתחילים לנבוט לאחר 1-2 ימים. כאשר האפיקוטיל מגיע ל -1.5 ס"מ, השתלו את השתילים לעציצים בגודל 10 ס"מ (קוטר) x 9 ס"מ (גובה) המכילים אדמה וחול ביחס נפח של 3:1.
    הערה: האדמה מורכבת מתערובת של אדמה מזינה, ורמיקוליט ופרלייט ביחס של 2:1:1.
  4. מגדלים את השתיל בחממה.

2. הפעלה של A. rhizogenes

הערה: הזן ששימש לטרנספורמציה של A. rhizogenes היה K599 שנשמר בטמפרטורה של -80 מעלות צלזיוס. הווקטור הבינארי pROK2 (pBIN438; http://www.biovector.net/product/428388.html) מכיל חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) כגן אינדיקטור וגן עמידות לקנאמיצין כסמן הניתן לבחירה להפיכת A. rhizogenes.

  1. להפשיר A. rhizogenes על קרח.
  2. טבלו את החיידקים ורפדו אותם באופן שווה על מדיום מניטול שמרים (YEP) בתוספת 8 גרם/ליטר של אבקת אגר, 25 מ"ג/ליטר של ריפמפיצין ו-25 מ"ג/ליטר של קנמיצין (YRK, pH 7.0).
  3. דגירה בטמפרטורה של 28 מעלות צלזיוס למשך 16 שעות.
  4. בחר מושבות חד שבטיות. תרבו אותם בשפופרת של 50 מ"ל המכילה 10 מ"ל של מדיום YEB בתוספת 25 מ"ג/ליטר של ריפמפיצין ו-25 מ"ג/ליטר של קנמיצין (YRK, pH 7.0). הנח את צינור הצנטריפוגה על חממה רועדת ברדיוס סיבוב של 10 ס"מ, בטמפרטורה של 28 מעלות צלזיוס ו -200 סל"ד למשך 16 שעות.

3. טרנספורמציה של צמחים באמצעות A. rhizogenes

הערה: בחר צמחים בריאים להדביק A. rhizogenes באמצעות הליך ההזרקה הבא. הליך זה מביא לשורשים שעירים שעברו טרנספורמציה. כדי לנתח את תפקוד הגן של CcCIPK14, יש צורך בבקרה. A. תמיסות ריזוגנס עם וקטור ריק או פלסמידים CcCIPK14-pROK2 הוזרקו לשתילים כדי לגרום לשורשים שעירים.

  1. חיסון A. rhizogenes
    1. בחר שתילי אפונת יונים עם אותו מצב גידול.
    2. רוקנו את האוויר מהמזרק של 1 מ"ל ושאבו 0.3 מ"ל נוזל חיידקים. דחוף לאט את מוט הדחיפה כדי למלא את מחט המזרק בנוזל חיידקים21.
    3. ראשית יש לתקן את גבעול שתיל אפונת היונה בפינצטה, ואז לדקור את מחט המזרק לגבעול בגובה 1 ס"מ.
    4. בעת משיכת המזרק, טבלו לחלוטין את קצה המחט בגבעול. דחף לאט את מוט הדחיפה כדי לשאוב את נוזל החיידקים מהפצע החודר.
      הערה: הצמדת נוזל חיידקים שנותר לפצע בטיפות חיידקים יכולה לשפר את יעילות הזיהום והטרנספורמציה.
  2. ניהול שתילים
    הערה: טמפרטורה ולחות גבוהים יכולים לשפר את יעילות הזיהום של A. rhizogenes.
    1. מניחים שתילים מחוסנים ב- A. rhizogenes במגש (30 ס"מ x 60 ס"מ x 6 ס"מ) עם 1 ליטר מים. השתמש במכסה פלסטיק שקוף (30 ס"מ x 60 ס"מ x 30 ס"מ) ככיסוי לשמירה על הטמפרטורה והלחות של הסביבה הפנימית.
    2. הסר מעת לעת עלים שנפלו וקורים פלוקולנטיים המחוברים לקצות העלים והעלים שנפלו.
    3. לאחר שבוע, היבלת מתחילה להופיע בפצע. לאחר מכן, שמור את מכסה הפלסטיק פתוח למחצה.
    4. לאחר 4-5 שבועות, רוב רקמת היבלות התמיינה לשורשים הרפתקניים. הסר את מכסה הפלסטיק.
    5. הוסף 1 ליטר מים למגש כל 3 ימים כדי לשמור על לחות האדמה.
      הערה: אפונת יונים היא צמח עמיד לבצורת; יותר מדי מים יכולים לעכב את צמיחת הצמחים.

4. זיהוי שורשים שעירים שעברו טרנספורמציה

הערה: ניתן לזהות שורשים שעירים שעברו טרנספורמציה על סמך המורפולוגיה ורמת הגן. הליך זה מתמקד בעיקר בבדיקת זיהוי גן מדווח (GFP).

  1. אוספים את קצות השורש של השורש השעיר ומסמנים את החלק הנותר.
  2. הערך אם יש פלואורסצנטיות ירוקה תחת מיקרוסקופ סריקת לייזר קונפוקלי.
  3. משולש 0.1 גרם של שורשים שעירים עם אות פלואורסצנטי חזק לאבקה דקה בחנקן נוזלי.
  4. על פי הוראות יצרן ערכת ה- DNA הגנומי של הצמח, הכינו את ה- DNA הגנומי של קווים טרנסגניים בלתי תלויים באפונת יונים בשיטת cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)23.
  5. השתמש ב-500 ננוגרם של תבנית DNA גנומית ופריימרים ל-PCR. הפריימרים מוצגים בטבלה 1.
  6. בצע את מחזור ההגברה הבא: קדם-דנטורציה ב-94 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות, דנטורציה ב-94 מעלות צלזיוס למשך 30 שניות, חישול פריימרים ב-55 מעלות צלזיוס למשך 30 שניות, והארכת פריימר ב-72 מעלות צלזיוס למשך 30 שניות. לאחר 36 מחזורים והארכה סופית של 10 דקות ב-72 מעלות צלזיוס, נתח את המוצרים המוגברים על ג'ל אגרוז 1%.
  7. צבעו את הג'לים בצביעת חומצות גרעין ודמיינו אותם באור UV.

5. טיפול הורמונלי אקסוגני

הערה: הצמחים המרוכבים החיוביים טופלו בהורמונים אקסוגניים כדי לחקור את ההשפעה של CcCIPK14 על חילוף החומרים. הצמחים המורכבים שהושרו על ידי A. rhizogenes חולקו לשלוש קבוצות: קבוצת טיפול JA, קבוצת טיפול ABA וקבוצת ביקורת (איור 3A).

  1. הפחיתו את ההשקיה 3 ימים לפני הטיפול בהורמונים אקסוגניים.
  2. הכינו גם תמיסות JA וגם ABA בריכוז של 5 מ"ג/ליטר.
    הערה: אבקת JA ו-ABA מומסת תחילה באלכוהול אתילי, ולאחר מכן ממולאת עד לנפח היעד במים מזוקקים.
  3. בעזרת בקבוק ריסוס יש לרסס תמיסות JA ו-ABA באופן אחיד על עלי הצמחים. טפלו בקבוצת הביקורת במים.
    הערה: על כל שתיל רוססו בממוצע 10 מ"ל תמיסה על כל שתיל.
  4. מכסים במכסה הפלסטיק מיד לאחר טיפול הריסוס. החזירו אותו לחממת האקלים המלאכותית.

6. איסוף ושימור דוגמאות

הערה: לאחר 3 שעות של טיפול הורמונלי אקסוגני, נאספו חומרים צמחיים מקבוצות טיפול שונות.

  1. הסר שורשים שעירים חומים ומזוהמים ובחר את אלה בעלי המראה הלבן. אסוף את השורשים השעירים האלה וייבש אותם עם נייר סופג.
  2. מחלקים את השורשים השעירים שנאספו מכל שתיל לשני חלקים. הכניסו חלק אחד למבחנה ממוספרת ועטפו אותו בעזרת נייר כסף מסומן.
  3. ליופיליזציה של נייר הכסף בחנקן נוזלי, ולאחר מכן אחסן את כל נייר הכסף שנקטף בטמפרטורה של -80 מעלות צלזיוס להמשך חקירה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A. rhizogenes - טרנספורמציה של שורש שעיר בתיווך על אפונת יונים
מחקר זה תיאר את הפרוטוקולים שלב אחר שלב לטרנספורמציה גנטית של שורשים שעירים בתיווך A. rhizogenes, שיש לו משמעות בתחום מולקולות הצמח. לקח בערך 5 שבועות לקבל שורשים שעירים משורשי אפונת יונים נגועה ב-A. rhizogenes. איור 1A הראה סקירה כללית של כל תהליך הטרנספורמציה, מהזרקת A. rhizogenes ועד לקבלת צמחים מרוכבים עם שורשים שעירים. רקמות מתפשטות נצפ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

האפיון המהיר של תפקוד הגנים הוא המטרה המשותפת בחקר רוב המינים, והוא חשוב במיוחד להתפתחות צמחי משאבים. הטרנספורמציה בתיווך A. rhizogenes הייתה בשימוש נרחב בתרבות השורשים השעירים. תרבית השורשים השעירים (HRC), כמקור ייחודי לייצור מטבוליטים, ממלאת תפקיד מרכזי בהנדסה מטבולית18,28. היישום של טכנולוגיה זו מוגבל בעיקר לתפקוד הגנים in vivo21. כאן, אנו מספקים שיטה בסיסית לחקר תפקוד גנים המבוססת על ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים כי לא ידוע על אינטרסים פיננסיים מתחרים או קשרים אישיים שיכולים היו להשפיע על העבודה המדווחת במאמר זה.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מודים בהכרת תודה על התמיכה הכספית של הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31800509, 31922058), קרן הכישרונות הצעירים המצטיינים באוניברסיטת היערנות של בייג'ינג" (2019JQ03009), קרנות המחקר הבסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות (2021ZY16), הקרן העירונית למדעי הטבע של בייג'ינג (6212023), ותוכנית המו"פ הלאומית של סין (2018YFD1000602,2019YFD1000605-1) ומרכז החדשנות המתקדם של בייג'ינג לגידול עצים על ידי עיצוב מולקולרי. ברצוני להודות לג'נגיאנג הו על הדרכתו בכתיבת המאמר ולפרופסור מנג דונג על הדרכתו לגבי רעיון המאמר.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
0.1 מ"ל qPCR צינור 8 רצועות (עם כובעים אופטיים)KIRGEN, שנחאי, סיןKJ2541
ABASolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןA8060
אבקת אגרSolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןA8190
צנטריפוגהOsterode am Harz, גרמניהd37520
CFX Connect TW Optics ModuleBio-rad, ארה"ב1855200
חממת טמפרטורה קבועהשנחאי Boxun תעשייה & מסחר ושות', בע"מ, שנחאי, סיןBPX-82
צלחת פטרי חד פעמיתקורנינג, ארה"ב
אמבטיה יבשהGingko Bioscience Company / Coyote bioscience, סיןH2H3-100C
Eastep ערכת מיצוי RNA כוללת50Promega, בייג'ינג, סיןLS1030
איזון אלקטרוניטיאנג'ין, סיןTD50020
מסנן papeהאנגג'ואו wohua סינון נייר ושות', בע"מ, סין
FiveEasy PlusMettler טולדו, שנחאי, סין30254105
עציץ 9*9סין
JASolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןJ8070
KanSolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןK8020
MagicSYBR תערובתCWBIO, בייג'ינג, סין
Mini MicrocentrifugeScilogex, בייג'ינג, סיןS1010E
NaClSolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןS8210
NanPhotometer N50 TouchIMPLEN GMBH, גרמניהT51082
Purelab untra
RifampicinSolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןR8010
קופסת שתילים 30*200סין
תרמית  מחזורי  PCRBio-rad, ארה"בT100
מתנד תרמוסטטיבייג'ינג donglian Har lnstrument Manufacture Co., Ltd, סיןDLHE-Q200
Tomy AutoclaveTomy, יפןSX-500
TryptoneSolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןLP0042
UEIris II RT-PCR מערכת לסינתזת cDNA גדיל ראשון (עם dsDNase)ארה"ב Everbright INC, ג'יאנגסו, סיןR2028
אבקת תמצית שמריםSolarbio Life Science, בייג'ינג, סיןLP0021
CW3008M

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Poland, J. A., Rife, T. W. Genotyping-by-sequencing for plant breeding and genetics. The Plant Genome. 5 (3), (2012).
  2. Barabaschi, D., et al. Next generation breeding. Plant Science. 242, 3-13 (2016).
  3. Petri, C., Webb, K., Hily, J. -M., Dardick, C., Scorza, R. High transformation efficiency in plum (Prunus domestica L.): a new tool for functional genomics studies in Prunus spp. Molecular Breeding. 22 (4), 581-591 (2008).
  4. Tang, H., Ren, Z., Reustle, G., Krczal, G. Plant regeneration from leaves of sweet and sour cherry cultivars. Scientia Horticulturae. 93 (3-4), 235-244 (2002).
  5. Yang, L., et al. Response of plant secondary metabolites to environmental factors. Molecules. 23 (4), 762(2018).
  6. Ross, J. J., Weston, D. E., Davidson, S. E., Reid, J. B. Plant hormone interactions: how complex are they. Physiologia Plantarum. 141 (4), 299-309 (2011).
  7. Meng, D., et al. The pigeon pea CcCIPK14-CcCBL1 pair positively modulates drought tolerance by enhancing flavonoid biosynthesis. The Plant Journal. , (2021).
  8. Wen, W., Alseekh, S., Fernie, A. R. Conservation and diversification of flavonoid metabolism in the plant kingdom. Current Opinion in Plant Biology. 55, 100-108 (2020).
  9. Shah, A., Smith, D. L. Flavonoids in agriculture: Chemistry and roles in, biotic and abiotic stress responses, and microbial associations. Agronomy. 10 (8), 1209(2020).
  10. Zhang, W., Jiang, W. UV treatment improved the quality of postharvest fruits and vegetables by inducing resistance. Trends in Food Science & Technology. 92, 71-80 (2019).
  11. Koyama, R., et al. Exogenous abscisic acid promotes anthocyanin biosynthesis and increased expression of flavonoid synthesis genes in Vitis vinifera× Vitis labrusca table grapes in a subtropical region. Frontiers in Plant Science. 9, 323(2018).
  12. Guo, M., Ye, J., Gao, D., Xu, N., Yang, J. Agrobacterium-mediated horizontal gene transfer: Mechanism, biotechnological application, potential risk and forestalling strategy. Biotechnology Advances. 37 (1), 259-270 (2019).
  13. Veena, V., Taylor, C. G. Agrobacterium rhizogenes: recent developments and promising applications. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 43 (5), 383-403 (2007).
  14. Lacroix, B., Citovsky, V. Pathways of DNA transfer to plants from Agrobacterium tumefaciens and related bacterial species. Annual Review of Phytopathology. 57, 231-251 (2019).
  15. Guan, Y., Li, S. -G., Fan, X. -F., Su, Z. -H. Application of somatic embryogenesis in woody plants. Frontiers in Plant Science. 7, 938(2016).
  16. Alpizar, E., et al. Efficient production of Agrobacterium rhizogenes-transformed roots and composite plants for studying gene expression in coffee roots. Plant Cell Reports. 25 (9), 959-967 (2006).
  17. Hwang, H. -H., Yu, M., Lai, E. -M. Agrobacterium-mediated plant transformation: biology and applications. The Arabidopsis Book. 15, (2017).
  18. Srivastava, S., Srivastava, A. K. Hairy root culture for mass-production of high-value secondary metabolites. Critical Reviews in Biotechnology. 27 (1), 29-43 (2007).
  19. Porter, J. R., Flores, H. Host range and implications of plant infection by Agrobacterium rhizogenes. Critical Reviews in Plant Sciences. 10 (4), 387-421 (1991).
  20. Fan, Y. -l, et al. One-step generation of composite soybean plants with transgenic roots by Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. BMC Plant Biology. 20, 1-11 (2020).
  21. Meng, D., et al. Development of an efficient root transgenic system for pigeon pea and its application to other important economically plants. Plant Biotechnology Journal. 17 (9), 1804-1813 (2019).
  22. Ma, R., et al. Agrobacterium-Mediated genetic transformation of the medicinal plant Veratrum dahuricum. Plants. 9 (2), 191(2020).
  23. Mi, Y., et al. Inducing hairy roots by Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation in tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum). Journal of Visualized Experoments: JoVE. (157), (2020).
  24. Cordovez, V., et al. Plant phenotypic and transcriptional changes induced by volatiles from the fungal root pathogen Rhizoctonia solani. Frontiers in Plant Science. 8, 1262(2017).
  25. Trovato, M., Mattioli, R., Costantino, P. From A. rhizogenes RolD to plant P5CS: exploiting proline to control plant development. Plants. 7 (4), 108(2018).
  26. Van Altvorst, A. C., et al. Effects of the introduction of Agrobacterium rhizogenes rol genes on tomato plant and flower development. Plant Science. 83 (1), 77-85 (1992).
  27. Bahramnejad, B., Naji, M., Bose, R., Jha, S. A critical review on use of Agrobacterium rhizogenes and their associated binary vectors for plant transformation. Biotechnology Advances. 37 (7), 107405(2019).
  28. Gutierrez-Valdes, N., et al. Hairy root cultures-a versatile tool with multiple applications. Frontiers in Plant Science. 11, (2020).
  29. Che, P., et al. Developing a flexible, high-efficiency Agrobacterium-mediated sorghum transformation system with broad application. Plant Biotechnology Journal. 16 (7), 1388-1395 (2018).
  30. Keshavareddy, G., Kumar, A., Ramu, V. S. Methods of plant transformation-a review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 7 (7), 2656-2668 (2018).
  31. Lacroix, B., Citovsky, V. Beyond Agrobacterium-mediated transformation: horizontal gene transfer from bacteria to eukaryotes. Agrobacterium Biology. , 443-462 (2018).
  32. Sarkar, S., Ghosh, I., Roychowdhury, D., Jha, S. Biotechnological approaches for medicinal and aromatic plants. , Springer. 27-51 (2018).
  33. Singh, R. S., et al. Biotechnological Approaches for Medicinal and Aromatic Plants. , Springer. 235-250 (2018).
  34. Bahramnejad, B., Naji, M., Bose, R., Jha, S. A critical review on use of Agrobacterium rhizogenes and their associated binary vectors for plant transformation. Biotechnology Advances. 37 (7), 107405(2019).
  35. Meng, D., et al. Development of an efficient root transgenic system for pigeon pea and its application to other important economically plants. Plant Biotechnology Journal. 17 (9), 1804-1813 (2019).
  36. Surekha, C., et al. Agrobacterium-mediated genetic transformation of pigeon pea (Cajanus cajan (L.) Millsp.) using embryonal segments and development of transgenic plants for resistance against Spodoptera. Plant Science. 169 (6), 1074-1080 (2005).
  37. Saxena, K. Genetic improvement of pigeon pea-a review. Tropical Plant Biology. 1 (2), 159-178 (2008).
  38. Hada, A., et al. Improved Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of soybean [Glycine max (L.) Merr.] following optimization of culture conditions and mechanical techniques. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 54 (6), 672-688 (2018).
  39. Foti, C., Pavli, O. High-efficiency Agrobacterium rhizogenes-mediated transgenic hairy root induction of lens culinaris. Agronomy. 10 (8), 1170(2020).
  40. Bhattacharya, A., Sood, P., Citovsky, V. The roles of plant phenolics in defence and communication during Agrobacterium and Rhizobium infection. Molecular Plant Pathology. 11 (5), 705-719 (2010).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

CcCIPK14 GeneHairy Root TransformationAgrobacterium RhizogenesPigeon PeaTransgenic Hairy RootGene Function AnalysisJasmonic Acid TreatmentAbscisic Acid ResponseFlavonoid Synthase GenesGenistein Content
Video Coming Soon

Related Articles