Накопление 5-аминолевулиновой кислоты, хлорофилла и каротиноидов в трансгенных растениях табака с геном АЛК- синтетазы дрожжей

Создано три линии трансгенных растений табака Nicotiana tabacum L. cv. Petit Havana SR1 (линии 1.1, 1.3 и 1.7), экспрессирующих рекомбинантный ген Saccharomyces cerevisiae АЛК-синтетазы, который содержит последовательность сигнального пептида для транспорта синтезируемого в цитоплазме фермента в митохондрии, и одна линия трансформантов (2.1), экспрессирующих ген АЛК-синтетазы, синтезируемой и локализованной в цитоплазме. Все полученные трансгенные растения обладали повышенной АЛК-синтезирующей способностью и характеризовались улучшенными ростовыми показателями. В растениях линии 2.1 отмечено также повышенное по сравнению с растениями дикого типа содержание фотосинтетических пигментов - хлорофиллов и каротиноидов. Созданные трансгенные растения могут быть использованы в качестве модели для исследования роли умеренно повышенного уровня эндогенной АЛК в усилении фотосинтетической активности хлоропластов, а также в формировании стрессоустойчивых растений, что будет способствовать созданию биотехнологически улучшенных сортов сельскохозяйственных культур.

табак, трансгенные растения, 5-аминолевулиновая кислота, АЛК-синтетаза, АЛК-синтезиру-ющая способность, хлорофилл, каротиноиды, tobacco, transgenic plants, 5-aminolevulinic acid, ALA-synthase, ALA-synthesizing ability, chlorophyll and carotenoids

1. Аверина, Н. Г. Биосинтез тетрапиролов в растениях / Н. Г Аверина, Е. Б. Яронская. - Минск: Беларус. навука, 2012. - 413 с.

2. Яронская, Е. Б. Экологически безопасные регуляторы роста растений на основе 5-аминолевулиновой кислоты / Е. Б. Яронская, Н. Г. Аверина, М. А. Кисель // Тр. БГУ - 2012. - Т. 7. - Ч. 1. - С. 127-134.

3. Effects of 5-Aminolevulinic Acid on Growth and Inhibition of Various Plant Species / K. Yongin [et al.] // Kor. J. Crop. Sci. - 2003. - Vol. 48. - P. 127-133.

4. New physiological effects of 5-aminolevulinic acid in plants: the increase of photosynthesis, chlorophyll content and plant growth / Y. Hotta [et al.] // Biosci. Biotech. Biochem. - 1997. - Vol. 61. - P. 2025-2028.

5. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the yield of several crops / Y. Hotta [et al.] // Plant Growth Regul. -1997. - Vol. 22. - P. 109-114.

6. Enhancement of growth and fruit maturity in 2-year-old grapevines cv. Delaware by 5-aminolevulinic acid / K. Watanabe [et al.] // Plant Growth Regul. - 2006. - Vol. 49. - P. 35-42.

7. Promotive effect of 5-Amino Levulinic on growth, yield and gas exchange capacity of barley (Hordeum vulgare L.) grown under drought regimes / S. A. Al-Khateeb [et al.] // J. King Saund Univ. Agric. Sci. - 2006. - Vol. 18. - P. 103-111.

8. Wang, L. J. Promotion of 5-aminolevulinic acid on photosynthesis of melon (Cucumis melo) seedlings under low light and chilling stress conditions / L. J. Wang, W. B. Jiang, B. J. Huang // Physiol. Plant. - 2004. - Vol. 121, N 2. - Р. 258-264.

9. Яронская, Е. Б. Содержание зеатина и его производных в проростках ячменя (Hordeum vulgare L.) с повышенным уровнем 5-аминолевулиновой кислоты / Е. Б. Яронская, И. В. Вершиловская, Н. Г Аверина // Вес. НАН Беларусь -Сер. 6іял. навук. - 2004. - Vol. 3. - P. 70-73.

10. Beyzaei, Z. Exogenous 5-fminolevulenic acid increases the expression of Nar1 gene and nitrate reductase protein accumulation in barley sidling / Z. Beyzaei, R. A. Sherbakov, N. G. Averina // J. of Med. & Biol. Sci. - 2014. - Vol. 1. -P. 102-106.

11. Youssef, T. Mechanisms of enhancing photosynthetic gas exchange in date palm seedlings (Phoenix dactylifera L.) under salinity stress by a 5-aminolevulinic acid-based fertilizer / T. Youssef, M. A. Awad // J. Plant Growth Regul. - 2008. -Vol. 27. - P. 1-9.

12. Improving salt tolerance of cotton seedlings with 5-aminolevulinic acid. / K. Watanabe [et al.] // Plant Growth Regul. -2000. - Vol. 32. - P. 99-103.

13. Hotta, Y. Improvement of cold resistance in rice seedlings by 5-aminolevulic acid / Y. Hotta, T. Tanaka, B. Luo // J. of Pesticide Sci. - 1998. - Vol. 23. - Iss. 1. - P. 29-33.

14. Role of 5-aminolevulinic acid (ALA) on active oxygen-scavenging system in NaCl-treated spinach (Spinacia oleracea) / E. Nishihara [et al.] // J. Plant Physiol. - 2003. - Vol. 160. - P. 1085-1091.

15. Zavgorodnyaya, A. Yeast 5-aminolevulinate synthase provides additional chlorophyll precursor in transgenic tobacco / A. Zavgorodnyaya, B. Papenbrock, J. Grimm // The Plant J. - 1997. - Vol. 12, N 1. - P. 169-178.

16. Defence response produced during photodynamic damage in transgenic rice overexpressing 5-aminolevulinic acid synthase / S. Jung [et al.] // Photosynthetica. - 2008. - Vol. 46, N 1. - P. 3-9.

17. Keng, T. Amino-terminal fragment of delta-aminolevulinate synthase can direct beta-galactosidase to the mitochondrial matrix / T. Keng, E. Alani, L. Guarente // Mol. Cell. Biol. - 1986. - Vol. 6, N 2. - P. 355-364.

18. The nucleotide sequence of the HEM1 gene and evidence for a precursor form of the mitochondrial 5-aminolevulinate synthase in Saccharomyces cerevisiae / D. Urban-Grimal [et al.] // Eur. J. Biochem. - 1986. - Vol. 156. - P. 511-519.

19. GUS fusions: beta-glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker in higher plants / R. A. Jefferson [et al.] // EMBO J. - 1987. - Vol. 6, N 13. - P. 3901-3907.

20. Revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures/ T. Murashige [et al.] // Physiol. Plant. -1962. - Vol. 15. - P. 473-497.

21. Plant Genetic transformation and Gene expression: a Laboratory Manual / J. Draper [et al.]. - Oxford: Blackwell Sci. Publ., 1988. - P. 69-160.

22. Light-induced delta-aminolevulinic acid in dark-grown barley seedlings / G. W. Miller [et al.] // Plant Cell Physiol. -1979. - Vol. 20. - P. 131-143.

23. Mauzerall, D. The occurrence and determination of 5-aminolevulinic acid and porphobilinogen in Urine / D. Mauzerall, S. J. Granick // Biol. Chem. - 1956. - Vol. 219. - P. 435-446.

24. William, A. C. High performance liquid chromatography of tobacco and tobacco smoke components / A. C. William // Recent advances in tobacco science. - 1986. - Vol. 12. - P. 143-185.

25. Fanica-Gaignier, M. Adenine nucleotide levels and photopigment synthesis in a growing photosynthetic bacterium / M. Fanica-Gaignier, J. D. Clement-Metral, M. D. Kamen // Biochim. Biophys. Acta. - 1971. - Vol. 226, N 1. - P. 135-143.

26. Кольман, Я. Наглядная биохимия / Я. Кольман, К.-Г Рем; пер. с нем. - М.: Мир, 2000. - 469 с.