Deze studie evalueert Arabidopsis DREB1A-gemedieerde droogtetolerantie in transgeen suikerriet. Onder stress werden verbeterde fotosynthese, efficiëntie van watergebruik en accumulatie van biomassa waargenomen. DR-21 vertoonde de hoogste DREB1A-expressie , waardoor de droogtebestendigheid verbeterde. De bevindingen geven inzicht in moleculaire mechanismen en bieden een mogelijke strategie voor het ontwikkelen van klimaatbestendige suikerrietvariëteiten in regio's met waterbeperkingen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Onderzoeksartikel
Verbeterde fotosynthese en efficiëntie van watergebruik in transgeen suikerriet dat Arabidopsis DREB1A tot expressie brengt onder droogtestress
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Droogtestress legt een kritische beperking op aan de productiviteit van suikerriet, waardoor de ontwikkeling van stressbestendige cultivars voor duurzame landbouw noodzakelijk wordt. De huidige studie had tot doel de droogtetolerantie in suikerriet te verbeteren door het Arabidopsis DREB1A-gen te introduceren onder controle van de stress-induceerbare rd29A-promotor . Transgene suikerrietlijnen werden gegenereerd via door deeltjesbombardement gemedieerde transformatie en vervolgens geëvalueerd door middel van moleculaire, fysiologische en agronomische beoordelingen onder gecontroleerde en door droogte gestreste omstandigheden.
Moleculaire analyse bevestigde een stabiele transgenintegratie, waarbij transgene lijnen een 10-voudige toename van DREB1A-expressie vertoonden ten opzichte van wildtype planten. Fysiologische beoordelingen toonden aan dat, onder droogtestress bij 60% veldcapaciteit (FC), transgene lijnen fotosynthesesnelheden(PN) behielden die 224-270% hoger waren, de stomatale geleiding (gs) toenam met 84-167% en het relatieve watergehalte (RWC) werd verbeterd met 25-31% in vergelijking met niet-transgene controles. Bovendien vertoonden de bladeren van transgeen suikerriet een verbeterde osmotische regulatie en efficiëntie van het watergebruik. Agronomische evaluaties toonden verder significante verbeteringen in de groei en productiviteit van planten aan. Onder droogtestress (60% FC) vertoonden transgene lijnen 76-109% grotere riethoogte, met een rietdiameter 71-86% groter. De scheutbiomassa nam toe met 39-87% en de wortelbiomassa nam toe met 65-103%.
Bovendien steeg het Brix-percentage, een indicatie van sucroseaccumulatie, met 36-55% in de transgene planten bij 60% FC. Deze bevindingen stellen een robuuste correlatie vast tussen DREB1A-expressie , verbeterde fysiologische veerkracht en verbeterde agronomische prestaties onder droogte. Het vermogen van transgeen suikerriet dat DREB1A tot expressie brengt om een hogere fotosyntheseactiviteit, een superieure efficiëntie van het watergebruik en een verhoogde accumulatie van biomassa te behouden, onderstreept het potentieel ervan als genetische strategie voor het ontwikkelen van droogtebestendige suikerrietvariëteiten. Deze studie biedt nieuwe inzichten in de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan droogtetolerantie en biedt een veelbelovende aanpak voor het waarborgen van duurzame suikerrietteelt in regio's met waterschaarste.
Inleiding
Suikerriet (Saccharum officinarum L.) is het tweede grote marktgewas van Pakistan, voornamelijk geteeld vanwege het hoge sacharosegehalte. Optimale productie wordt echter zelden bereikt door periodieke watertekorten 1,2. Het is een lid van de Poaceae-grasfamilie en is gegroepeerd in de PACCAD-clade van de onderfamilie Panicoideae3. Leden van deze clade worden vaak aangeduid als grassen uit het warme seizoen en vertonen een C4 fotosynthetisch systeem4. De primaire manier van CO2 -fixatie in suikerriet is C4 fotosynthese met minimale fotorespiratie5. C4-grassen, zoals suikerriet, kunnen meer CO2 -binden dan C3-grassen, waardoor hogere sucrosegehaltes worden geproduceerd en een betere efficiëntie van het stikstofgebruik (NUE) en watergebruik (WUE) worden vertoond6,7,8. De bodemvochtvereisten voor suikerriet zijn echter vrij hoog 9,10,11.
Vanwege het veranderende klimaat en de beperkte beschikbaarheid van water is het produceren van hoogproductieve waterstresstolerante suikerrietvariëteiten cruciaal 12,13,14. Planttolerantie voor waterstress is een multigene eigenschap die wordt beïnvloed door de intensiteit, tijd en duur van stress. Vanwege de geografische ligging van Pakistan (30.3753° N, 69.3451° E) zijn conventionele veredelingspraktijken niet haalbaar vanwege de lage bloei en de levensvatbaarheid van stuifmeel15. Daarom hangt rasverbetering door traditionele veredeling af van genetische variatie en de daaropvolgende selectie van gewenste agronomische eigenschappen16. In deze context is het transformeren van stressgerelateerde genen door middel van genetische manipulatie een van de meest veelbelovende alternatieve benaderingen om de stresstolerantie van planten te verbeteren 17,18,19.
Abiotische stressresponsen in planten worden gereguleerd door families met meerdere transcriptiefactoren (TF) en cis-werkende elementen, waaronder WRKY, MYB, bHLH, ERF en NAC. Deze TF's reguleren netwerken in osmotische aanpassing, reactieve zuurstofspecies (ROS) opruiming, stomatale regulatie en stresssignaleringsroutes 20,21,22,23,24,25,26. WRKY TF's moduleren bijvoorbeeld stresssignalering via ABA-afhankelijke routes, terwijl MYB-eiwitten de biosynthese van flavonoïden en de stomatale functie reguleren onder droogtestress27. Evenzo interageren bHLH- en ERF-factoren met ethyleensignalering, waardoor de droogtebestendigheid wordt verbeterd28. Gezien de complexiteit van stressreacties is het richten op belangrijke regulatoren zoals DREB1A een veelbelovende strategie om de droogtetolerantie te verbeteren.
In deze studie onderzochten we de rol van ArabidopsisDREB1A in transgeen suikerriet, met de nadruk op de impact ervan op fotosynthese, waterrelaties en opbrengsteigenschappen onder waterstressomstandigheden. De rol van DRE-bindende (DREB) eiwitten bij het moduleren van waterstresstolerantie is eerder gerapporteerd 27,29,30. Kasuga et al. merkten bijvoorbeeld op dat DREB de expressie van DRE-sequentie in Arabidopsis thaliana31 positief reguleert. Bovendien hebben veel onderzoekers gesuggereerd dat transgeen suikerriet met overexpressie van DREB1A constitutieve expressie van stress-induceerbare genen en hogere suikerspiegels vertoont dan wildtype suikerriet 17,28,32,33.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Generatie van rd29A: DREB1A-expressievector (Figuur 1)
Het DREB1A open leesraam over de volledige lengte (ORF, 651 bp) werd geamplificeerd uit Arabidopsis thaliana L. cDNA met behulp van genspecifieke primers met BamHI- en EcoRI-restrictieplaatsen: voorwaarts 5/-GGCGGATCCATGAACTCATTTTCTGCT-3/ en omgekeerd 5/-GGCGAATTCTTAATAACTCCATAACGA-3/. Op dezelfde manier werd de rd29A-promotor (499 bp) geamplificeerd uit Arabidopsis genomisch DNA met behulp van primers die KpnI- en BamHI-plaatsen bevatten: voorwaartse 5/-GCGGGTACCCCTATTAGAACGATTAAGGAG-3/ en omgekeerde 5/-GGCGGATCCGGTGGTTCCTCTGTTTGATCC-3/. PCR-reacties werden uitgevoerd in een volume van 25 μl met 2,5 μl 10x PCR-buffer, 1,5 mM MgCl2, 0,2 mM van elke dNTP, 0,4 μM van elke primer, 1 U Taq DNA-polymerase en 1 μl DNA-sjabloon (ongeveer 100 ng voor genomisch DNA of 50 ng voor cDNA), met nucleasevrij water toegevoegd aan het uiteindelijke volume. De amplificatiecondities voor zowel DREB1A - als rd29A-promotorfragmenten waren als volgt: initiële denaturatie bij 95 °C gedurende 3 minuten; 35 cycli van denaturatie bij 95 °C gedurende 30 s, gloeien bij 58 °C gedurende 30 s en verlenging bij 72 °C gedurende 1 min; gevolgd door een laatste verlenging bij 72 °C gedurende 7 minuten. Versterkte producten werden opgelost op een 0,7% agarosegel en gelgezuiverd met behulp van een gelextractiekit volgens het protocol van de fabrikant.
De geamplificeerde DREB1A- en rd29A-promotor-PCR-producten werden gekloond in de kloonvector, pTZ57R/T, met behulp van TA-klonen, en de producten werden ter bevestiging onderworpen aan Sanger-sequencing. De DREB1A-sequentie (toetredingsnr. AM992886) werd ingediend bij GenBank (rd29A-promotor werd ingevoegd in de KpnI- en BamHI-sites, en de DREB1A-coderingssequentie werd stroomafwaarts ingevoegd in de BamHI- en EcoRI-sites, waardoor de oorspronkelijke 2x35S-promotor werd vervangen en DREB1A onder de controle van rd29A werd geplaatst. De uiteindelijke cassette (rd29A::DREB1A::CamV) werd weggesneden met behulp van KpnIen EcoRV en gekloond in het T-DNA-gebied van de binaire vector pGA482 om het construct te genereren dat wordt gebruikt voor planttransformatie (Figuur 1). Na de eerste Sanger-sequencing om de gekloonde producten te valideren, werd er geen verdere sequencing-verificatie uitgevoerd.
Analyse van gensequentie
Met behulp van de bio-informaticatool waarnaar wordt verwezen, werd een fylogenetische analyse van de eiwitsequenties van AtDREB1A en DREB1 van 13 verschillende tweezaadlobbige en eenzaadlobbige soorten uitgevoerd en vergeleken via de neighbor-joining-methode. De aminozuursequenties werden verkregen uit Phytozome (http://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html) en GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/). Er werd een analyse van de meervoudige sequentie-uitlijning uitgevoerd met behulp van het online programma Clustal Omega. Zodra de essentiële sequenties zijn verkregen uit Phytozome en GenBank, is het niet meer nodig om de sequentie op te halen.
Bereiding van explantaten en callus inductiepistool20,34
De suikerrietcultivar werd geteeld in het experimentele veld bij NIBGE, Faisalabad. Na 6 maanden werd het bovenste gedeelte van de gezonde stok weggesneden om het apicale gebied terug te halen, dat werd bijgesneden tot aan de eindknop. Onder steriele omstandigheden werden de bladrollen gepeld in cilindrische segmenten van ~5 mm en het oppervlak gesteriliseerd met 70% ethanol. Uit het gebied direct boven het apicale meristeem werden ongeveer 10-15 apicale schijven (~3 mm groot) per stok gemaakt. De schijven werden gekweekt op het Callus Induction Medium (CIM) zoals eerder beschreven 1,20,34. Na 4-6 weken werden de resulterende embryogene Calli subgekweekt op verse CIM voor verdere proliferatie. OPMERKING: Het gebruik van 70% ethanol voor oppervlaktedesinfectie werd voldoende bevonden en er waren geen extra sterilisatiestappen nodig.
Genetische transformatie van rd29A: DREB1A in suikerriet door Gene Gun20,34
De geprolifereerde embryogene callus was gerangschikt in het midden van de petriplaat die CIM bevatte. Na 3 dagen werden de calli gebombardeerd met een met goud beklede, plant-expressibele binaire vector, pGA482, die rd29A: DREB1A bevatte, met behulp van een PDS-1000/He Biolistic-pistool zoals beschreven in detail34. Na het bombardement werden kleine porties calli gedurende 3 dagen op CIM gekweekt en bij 26 ± 2 °C in het donker geplaatst. Vervolgens werden de calli gekweekt op callusselectiemedium (CSM) met 60 mg/L geneticine, elke 10 dagen subgekweekt op CSM en in het donker geplaatst bij 26 ± 2 °C.
Na 30 dagen werden gezonde calli gekweekt op een regeneratieselectiemedium (RSM) met 60 mg/L antibioticum om scheuten te krijgen. De platen werden gedurende 4 weken in een kweekruimte geplaatst bij een gecontroleerde temperatuur (26 ± 2 °C), 16 uur/8 uur licht/donker fotoperiode, 500 μmol m-2 s-1 lichtintensiteit en gecontroleerde vochtigheid35. De geregenereerde gezondheidsscheuten werden gekweekt op bewortelingsselectiemedium (RtSM) met 60 mg/L antibioticum in glazen potten en onder de bovengenoemde omstandigheden in de groeikamer geplaatst. Na 4-6 weken werden vermeende transformatoren overgebracht in kleine plastic potten met gesteriliseerde zandgrond en onder de bovengenoemde omstandigheden in de groeikamer geplaatst. Er is geen subkweek meer nodig op callus selectiemedium (CSM) na 10 dagen.
Moleculaire bevestiging van transgene suikerrietplanten
Zoals eerder beschreven, werd genomisch DNA geïsoleerd uit de jonge bladeren van vermeende transgene suikerrietplantjes met behulp van de CTAB-extractiemethode36. De DNA-kwaliteit en -concentratie werden beoordeeld met behulp van een NanoDrop-spectrofotometer en agarosegelelektroforese. PCR-amplificatie van het selecteerbare markergen nptII (750 bp) en transgen DREB1A (651 bp) werd uitgevoerd met behulp van genspecifieke primers vermeld in tabel 1. Elke PCR-reactie van 25 μL bevatte 1x PCR-buffer, 2,5 mM MgCl₂, 0,2 mM dNTP's elk, 0,4 μM van elke primer, 1 U Taq DNA-polymerase, ~100 ng genomisch DNA en gedeïoniseerd water tot volume. De reacties werden uitgevoerd in een thermocycler onder de volgende omstandigheden: eerste denaturatie bij 95 °C gedurende 3 minuten; 35 cycli van 94 °C gedurende 30 s, 58 °C gedurende 30 s, 72 °C gedurende 45 s; gevolgd door een laatste verlenging bij 72 °C gedurende 5 minuten. PCR-producten werden opgelost op een 1% agarosegel en gevisualiseerd onder UV-licht om de amplificatie te bevestigen. PCR-positieve (T0) transgene plantjes werden vervolgens overgebracht naar grote aarden potten en gehard in een gecontroleerde kasomgeving tot volwassenheid. Na rijping werden rietsegmenten van vijf willekeurig geselecteerde PCR-bevestigde T₁-gebeurtenissen geplant en gedurende 12 maanden in microplots gepropageerd om voldoende klonale sets te genereren voor het droogtestressexperiment. OPMERKING: Zodra de genen nptII en DREB1A zijn bevestigd, werden er geen aanvullende PCR-amplificaties uitgevoerd.
DREB1A expressie studie
De relatieve expressie van DREB1A in gestreste bladeren van transgene en niet-transgene suikerrietplanten werd gekwantificeerd met behulp van real-time PCR (qPCR). Totaal RNA werd geïsoleerd uit ~100 mg bladweefsel met behulp van het extractiereagens volgens het protocol van de fabrikant. De RNA-kwaliteit werd geverifieerd door middel van agarosegelelektroforese en gekwantificeerd met behulp van een spectrofotometer. Voor elk monster werd 2 μg RNA omgekeerd getranscribeerd met behulp van de cDNA-synthesekit volgens de instructies van de leverancier, met oligo(dT)-primers.
Het resulterende cDNA werd gebruikt als een sjabloon om een 188 bp DREB1A te amplificeren met behulp van genspecifieke primers: voorwaarts 5'-ACAGAGGAGTTCGTCGGAGA-3' en omgekeerd 5'-GAGTCTCCAAGCCGAGTCAG-3'. Elke qPCR-reactie van 25 μl bevatte 12,5 μl 2x SYBR Green qPCR Master Mix, 0,4 μM van elke primer, 2 μl verdund cDNA (~100 ng template) en nucleasevrij water om het volume op 25 μl te brengen. De reacties werden in drievoud uitgevoerd op een thermische cycler met behulp van het volgende programma: initiële denaturatie bij 95 °C gedurende 5 minuten, gevolgd door 40 cycli van 95 °C gedurende 30 s, 56 °C gedurende 30 s en 72 °C gedurende 30 s, met een uiteindelijke verlenging bij 72 °C gedurende 10 min.
Om de efficiëntie en lineariteit van de qPCR-reacties te bevestigen, werd aanvankelijk een standaardcurve gegenereerd met behulp van 10-voudige seriële verdunningen van plasmide-DNA dat het gekloonde DREB1A-fragment bevat. Voor expressieanalyse werd echter relatieve kwantificering uitgevoerd met behulp van de 2−ΔΔCt-methode 37. Het actine-gen diende als endogene referentie en het expressieniveau van DREB1A in elke transgene lijn werd genormaliseerd naar dat van de wildtype-controle. AlleCt-waarden werden verzameld met behulp van automatische basislijn- en drempelinstellingen die worden aanbevolen door de instrumentsoftware. Alleen smeltcurves met enkele, scherpe pieken werden geaccepteerd, wat de specificiteit bevestigt. Hoogwaardig, niet-gedegradeerd RNA was essentieel voor nauwkeurige kwantificering. Onzuivere of gedegradeerde RNA-monsters werden uitgesloten om te voorkomen dat de betrouwbaarheid van cDNA-synthese en downstream genexpressie-analyse in gevaar komt.
Studie van DREB1A-gemedieerde veranderingen in suikerriet: waterstressexperiment20,34
Na 1 jaar werden drie replicaten van vijf rietsegmenten (twee knopen/segment) van transgene en niet-transgene (wildtype) planten gezaaid op 5 cm diepte in aarden potten met 18 kg aarde (ECe 1.34; SAR 2.72; pH 7,8). Er werden drie waterstressregimes toegepast: 100, 80 en 60% FC (tabel 2). De fotosynthetische activiteit van suikerriet (PN, E en gs) en de waterrelaties van planten (Ψw, Ψs en RWC) werden na 12 maanden bestudeerd. Verander de vastgestelde waterregimes niet, omdat dit de consistentie van de behandelingen zal beïnvloeden.
Bepaling van de fotosynthetische activiteit
Na 180 dagen waterstress werden de gasuitwisselingsparameters - fotosynthesesnelheid (PN), transpiratiesnelheid (E) en stomatale geleiding (GS) - gemeten in zowel transgene als wildtype suikerrietplanten met behulp van een draagbaar handheld fotosynthesesysteem. Tussen 09:00 en 11:00 uur werden metingen gedaan met behulp van het derde volledig uitgevouwen blad vanaf de top van elke plant. De geselecteerde vleugel werd voorzichtig in de ingebouwde transparante vleugelkamer (3 cm2 klemgebied) gestoken, waardoor volledig contact zonder kreukels of obstructie werd gegarandeerd. De omgevingsomstandigheden werden in real-time door het systeem geregistreerd, terwijl de lichtintensiteit onder natuurlijk zonlicht op ongeveer 1.000 μmol m-2 s-1 werd gehouden. Het apparaat mocht 30-60 s in evenwicht blijven totdat steady-state metingen werden verkregen voor CO2 -assimilatie en waterdampuitwisseling. De interne sensoren van het instrument registreerden automatisch de bladtemperatuur, relatieve vochtigheid en CO2 -concentratie in de omgeving. Voor elk genotype en elke behandeling werden metingen gerepliceerd op ten minste drie biologisch onafhankelijke planten, en gegevens werden intern opgeslagen en later geëxporteerd voor analyse. Er werd zorg besteed aan het handhaven van consistente omgevingsomstandigheden in alle replica's om de betrouwbaarheid van de gegevens te waarborgen.
Bepaling van de bladwaterpotentiaal en de osmotische potentiaal
De waterpotentiaal (Ψw) van het derde volledig uitgevouwen blad vanaf de top van de planten werd bepaald met behulp van de drukkamer van het type Scholander. De bladeren werden vervolgens ingevroren bij -20 °C in buisjes van 1,5 ml, en het celsap dat uit de bevroren bladeren werd verkregen, werd gebruikt om het osmotisch potentieel (Ψs) te analyseren met behulp van de osmometer.
Bepaling van het relatieve watergehalte van de bladeren
Het watergehalte van de bladeren van de transgene en wildtype planten werd in detail onderzocht. Het verse gewicht van de bladeren werd gemeten en de bladeren werden een nacht ondergedompeld in gedestilleerd water. Vervolgens werd het gezwollen gewicht van de bladeren geregistreerd, terwijl het drooggewicht werd bepaald door de bladeren gedurende 72 uur bij 70 °C te incuberen. Leaf RWC werd berekend met behulp van de volgende formule:
OPMERKING: Om het osmotisch potentieel nauwkeurig te analyseren met behulp van een osmometer, moeten bladeren worden ingevroren bij -20 °C zodra het waterpotentiaal is bepaald.
Rendementskenmerken
Opbrengstkenmerken van suikerriet werden gemeten in de oogstfase, zoals de hoogte van het riet (cm), de diameter, het aantal freesbare stokken, de brix (%) en de biomassa van scheuten en wortels.
Statistische analyses
Veldexperimenten (bestuurd met behulp van een hek) werden uitgevoerd met behulp van een Randomized Complete Block Design-lay-out met drie replicaten per behandeling (vijf planten per replicaat; n = 15). Er werd een tweerichtingsanalyse van variantie uitgevoerd om de veranderingen in verschillende agronomische en fysiologische eigenschappen te analyseren op een significantieniveau van P ≤ 0,05.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Moleculaire karakterisering van transgene lijnen van suikerriet
De rd29A: DREB1A-expressiecassette werd geconstrueerd en gekloond in de plant-uitdrukbare binaire vector pGA482 (Figuur 1), die vervolgens werd getransformeerd in het suikerrietgenoom met behulp van de biolistisch-gemedieerde transformatietechniek en met succes transgene suikerrietplantjes ontwikkelde zoals beschreven (Figuur 2). De aanw...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Het ontwikkelen van waterstresstolerantie in planten is cruciaal vanwege de voortdurende uitbreiding van droogtegevoelige regio's wereldwijd. Als een potentieel haalbare biotechnologische benadering hebben we de rol van DREB1A in waterstresstolerantie in transgene suikerrietlijnen bestudeerd. Eerdere studies hebben de rol van de DREB1A-transcriptiefactor gerapporteerd bij het induceren van de expressie van meerdere genen die tolerantie geven voor abiotische stress
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
Dankbetuigingen
Prinses Nourah bint Abdulrahman University Onderzoekers Ondersteunend Projectnummer (PNURSP2025R39), Prinses Nourah bint Abdulrahman University, Riyad, Saoedi-Arabië.
BESCHIKBAARHEID VAN GEGEVENS:
Alle gegevens zijn opgenomen in dit document.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Cloning vector, pTZ57R/T | Fermentas, Vilnius, Litouwen | ||
| Infrarood gas-uitwisselingsanalysator | Bio-Rad, California, VS | ||
| Osmometer | Bio-Rad, California, VS | ||
| PCR-machine | Bio-Rad, California, VS | ||
| PDS-1000/He Biolistic kanon | ThermoFisher Sceintific Inc, VS | ||
| Real-time PCR | ThermoFisher Sceintific Inc, VS | ||
| RevertAid cDNA-synthesekit | CI-340, CID Bio-Science, Inc., VS | ||
| Scholander-type drukkamerbehuizing | Skye instruments, Llandrindod Wells, Birmingham, UK | ||
| TRIzol-reagens | Wescor-5500, Logan, Utah, VS |
Referenties
- Ali, S., et al. Climate change and its impact on the yield of major food crops: evidence from Pakistan. Foods. 6 (6), 39(2017).
- Farooq, N., Gheewala, S. H. Water use and deprivation potential for sugarcane cultivation in Pakistan. Journal of Sustainable Energy & Environment. 10, 33-93 (2019).
- Grass Phylogeny Working Group. Phylogeny and subfamilial classification of the grasses (Poaceae). Ann Mo Bot Gard. 88 (3), 373-457 (2001).
- Gibson, D. Grasses and grassland ecology. , Oxford University Press. New York. (2009).
- CarmoSilva, A. E., Powers, S. J., Keys, A. J., Arrabaça, M. C., Parry, M. A. Photorespiration in C grasses remains slow under drought conditions. Plant Cell Environ. 31 (7), 925-940 (2008).
- Pinto, H., Powell, J. R., Sharwood, R. E., Tissue, D. T., Ghannoum, O. Variations in nitrogen use efficiency reflect the biochemical subtype while variations in water use efficiency reflect the evolutionary lineage of C4 grasses at interglacial CO2. Plant Cell Environ. 39 (3), 514-526 (2016).
- Jobe, T. O., Zenzen, I., Rahimzadeh Karvansara, P., Kopriva, S. Integration of sulfate assimilation with carbon and nitrogen metabolism in transition from C3 to C4 photosynthesis. J Exp Bot. 70 (16), 4211-4221 (2019).
- Ye, Z. P., et al. Quantifying light response of leafscale wateruse efficiency and its interrelationships with photosynthesis and stomatal conductance in C3 and C4 species. Front Plant Sci. 11, 374(2020).
- Dingre, S., Gorantiwar, S. Determination of the water requirement and crop coefficient values of sugarcane by field waterbalance method in a semiarid region. Agric Water Manag. 232, 106042(2020).
- Hess, T. M., et al. A sweet deal? Sugarcane, water and agricultural transformation in subSaharan Africa. Global Environmental Change. 39, 181-194 (2016).
- Tammisola, J. Towards much more efficient biofuel crops-can sugarcane pave the way. GM Crops. 1 (4), 181-198 (2010).
- Pissolato, M. D., et al. Enhanced nitric oxide synthesis through nitrate supply improves drought tolerance of sugarcane plants. Front Plant Sci. 11, 970(2020).
- Diniz, C. A., et al. RB0442drought tolerant sugarcane cultivar. Crop Breed Appl Biotechnol. 19 (4), 466-470 (2019).
- Deng, Q., Dou, Z., Chen, J., Wang, K., Shen, W. Drought tolerance evaluation of intergeneric hybrids of BC3F1 lines of Saccharum officinarum × Erianthus arundinaceus. Euphytica. 215 (12), 1-13 (2019).
- Shahid, M., Khan, F., Saeed, A., Fareed, I. Variability of red rotresistant somaclones of sugarcane genotype S97US297 assessed by RAPD and SSR. Genet Mol Res. 10 (3), 1831-1849 (2011).
- Khan, M. A., et al. Evaluation of new sugarcane genotypes developed through fuzz: correlation of cane yield and yield components. Pakistan J Applied Sci. 3 (4), 270-273 (2003).
- De Paiva Rolla, A. A., et al. Phenotyping soybean plants transformed with RD29A:AtDREB1A for drought tolerance in the greenhouse and field. Transgenic Res. 23 (1), 75-87 (2014).
- Bihmidine, S., et al. Activity of the Arabidopsis RD29A and RD29B promoter elements in soybean under water stress. Planta. 237 (1), 55-64 (2013).
- Chaves, M., Davies, B. Drought effects and water use efficiency: improving crop production in dry environments. Funct Plant Biol. 37 (2), iii-vi (2010).
- Raza, G., et al. Overexpression of an H+PPase gene from Arabidopsis in sugarcane improves drought tolerance, plant growth and photosynthetic responses. Turkish J Biol. 40 (1), 109-119 (2016).
- Augustine, S. M., et al. Overexpression of EaDREB2 and pyramiding of EaDREB2 with the pea DNA helicase gene (PDH45) enhance drought and salinity tolerance in sugarcane (Saccharum spp. hybrid). Plant Cell Rep. 34 (2), 247-263 (2015).
- Reis, R. R., et al. Induced overexpression of AtDREB2ACA improves drought tolerance in sugarcane. Plant Sci. 221 - 222, 59-68 (2014).
- Molinari, H. B. C., et al. Evaluation of the stressinducible production of proline in transgenic sugarcane (Saccharum spp.): osmotic adjustment, chlorophyll fluorescence and oxidative stress. Physiologia Plantarum. 130 (2), 218-229 (2007).
- Zhang, S. Z., et al. Expression of the Grifola frondosa trehalose synthase gene and improvement of droughttolerance in sugarcane (Saccharum officinarum L.). J Integr Plant Biol. 48 (4), 453-459 (2006).
- Iwasaki, T. The dehydrationinducible RD17 (COR47) gene and its promoter region in Arabidopsis thaliana (accession no. AB004872). Plant Physiol. 115, 1287(1997).
- YamaguchiShinozaki, K., Shinozaki, K. A novel cisacting element in an Arabidopsis gene is involved in responsiveness to drought, lowtemperature or highsalt stress. Plant Cell. 6 (2), 251-264 (1994).
- Li, X., et al. Heterologous expression of the Arabidopsis DREB1A/CBF3 gene enhances drought and freezing tolerance in transgenic Lolium perenne plants. Plant Biotechnol Rep. 5, 61-69 (2011).
- Saint Pierre, C., Crossa, J. L., Bonnett, D., YamaguchiShinozaki, K., Reynolds, M. P. Phenotyping transgenic wheat for drought resistance. J Exp Botany. 63 (5), 1799-1808 (2012).
- Qin, F., et al. Regulation and functional analysis of ZmDREB2A in response to drought and heat stresses in Zea mays L. Plant J. 50 (1), 54-69 (2007).
- Shinozaki, K., YamaguchiShinozaki, K. Molecular responses to drought and cold stress. Curr Opin Biotechnol. 7 (2), 161-167 (1996).
- Kasuga, M., Liu, Q., Miura, S., YamaguchiShinozaki, K., Shinozaki, K. Improving plant drought, salt and freezing tolerance by gene transfer of a single stressinducible transcription factor. Nat Biotechnol. 17 (3), 287-291 (1999).
- Morran, S., et al. Improvement of stress tolerance of wheat and barley by modulation of expression of DREB/CBF factors. Plant Biotechnol J. 9 (2), 230-249 (2011).
- Liu, Q., et al. Two transcription factors, DREB1 and DREB2, with an EREBP/AP2 DNAbinding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought and lowtemperatureresponsive gene expression, respectively, in Arabidopsis. Plant Cell. 10 (8), 1391-1406 (1998).
- Raza, G. Engineering drought tolerance in sugarcane (Saccharum officinarum L.). , QuaidiAzam University. Islamabad, Pakistan. (2013).
- Basso, M. F., et al. Improved genetic transformation of sugarcane (Saccharum spp.) embryogenic callus mediated by Agrobacterium tumefaciens. Curr Protoc Plant Biol. 2 (3), 221-239 (2017).
- Richards, E., Reichardt, M., Rogers, S. Preparation of genomic DNA from plant tissue. Curr Protoc Mol Biol. 27 (1), 2.3.1-2.3.7 (1994).
- Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using realtime quantitative PCR and the 2^-ΔΔCT method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).
- Blum, A. Drought resistance, wateruse efficiency and yield potential-are they compatible, dissonant or mutually exclusive. Australian J Agricultural Res. 56 (11), 1159-1168 (2005).
- Pinto, R. S., et al. Heat and drought adaptive QTL in a wheat population designed to minimize confounding agronomic effects. Theor Appl Genet. 121 (6), 1001-1021 (2010).
- Li, T., et al. a DREBbinding transcription factor from Daucus carota, enhances drought tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana and modulates lignin levels by regulating ligninbiosynthesisrelated genes. Environ Exp Bot. 169, 103896(2020).
- Nie, J., et al. The AP2/ERF transcription factor CmERF053 of Chrysanthemum positively regulates shoot branching, lateral root and drought tolerance. Plant Cell Rep. 37, 1049-1060 (2018).
- Kasuga, M., Miura, S., Shinozaki, K., YamaguchiShinozaki, K. A combination of the Arabidopsis DREB1A gene and stressinducible RD29A promoter improved drought and lowtemperature stress tolerance in tobacco by gene transfer. Plant Cell Physiol. 45 (3), 346-350 (2004).
- Datta, K., et al. Overexpression of Arabidopsis and rice stressgeneinducible transcription factors confers drought and salinity tolerance to rice. Plant Biotechnol J. 10 (5), 579-586 (2012).
- Ravikumar, G., et al. Stressinducible expression of AtDREB1A transcription factor greatly improves drought stress tolerance in transgenic indica rice. Transgenic Res. 23 (3), 421-439 (2014).
- BhatnagarMathur, P., et al. Stressinducible expression of AtDREB1A in transgenic peanut (Arachis hypogaea L.) increases transpiration efficiency under waterlimiting conditions. Plant Cell Rep. 26, 2071-2082 (2007).
- Qin, F., et al. Cloning and functional analysis of a novel DREB1/CBF transcription factor involved in coldresponsive gene expression in Zea mays L. Plant Cell Physiol. 45 (8), 1042-1052 (2004).
- Pellegrineschi, A., et al. Stressinduced expression in wheat of the Arabidopsis thaliana DREB1A gene delays water stress symptoms under greenhouse conditions. Genome. 47 (3), 493-500 (2004).
- Li, X. P., et al. Soybean DREbinding transcription factors that are responsive to abiotic stresses. Theor Appl Genetics. 110, 1355-1362 (2005).
- Gao, S. Q., et al. A cotton (Gossypium hirsutum) DREbinding transcription factor gene, GhDREB, confers enhanced tolerance to drought, high salt and freezing stresses in transgenic wheat. Plant Cell Rep. 28, 301-311 (2009).
- Dubouzet, J. G., et al. OsDREB genes in rice (Oryza sativa L.) encode transcription activators that function in drought, highsalt and coldresponsive gene expression. Plant J. 33 (4), 751-763 (2003).
- Morgan, J. M. Osmoregulation and water stress in higher plants. Annu Rev Plant Physiol. 35, 299-319 (1984).
- Gupta, A. S., Berkowitz, G. A. Osmotic adjustment, symplast volume and nonstomatal water stress inhibition of photosynthesis in wheat. Plant Physiol. 85 (4), 1040-1047 (1987).
- Gunasekera, D., Berkowitz, G. A. Evaluation of contrasting cellularlevel acclimation responses to leaf water deficits in three wheat genotypes. Plant Sci. 86 (1), 1-12 (1992).
- Brini, F., Hanin, M., Mezghani, I., Berkowitz, G. A., Masmoudi, K. Overexpression of wheat Na⁺/H⁺ antiporter TNHX1 and H⁺pyrophosphatase TVP1 improve salt and droughtstress tolerance in Arabidopsis thaliana plants. J Exp Bot. 58 (2), 301-308 (2007).
- Vadez, V., Rao, S., Sharma, K., BhatnagarMathur, P., Devi, M. J. DREB1A allows for more water uptake in groundnut by a large modification in the root/shoot ratio under water deficit. Journal of SAT Agricultural Research. 5 (1), 1-5 (2007).
- Vadez, V., Rao, J. S., BhatnagarMathur, P., Sharma, K. DREB1A promotes root development in deep soil layers and increases water extraction under water stress in groundnut. Plant Biol. 15 (1), 45-52 (2013).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.