Production of Transgenic Potato Lines Expressing Herbicidal Gene (CP4-EPSP Synthase)

Herbisite Dayanıklılık Geni (CP4-EPSP Sentez) Içeren Transgenik Patates Hatlarının Geliştirilmesi

Mehmet Emin ÇALIŞKAN, Safa SÜMER, İlhom RAHAMKULOV, Ufuk DEMİREL, Allah BAKHSH

Abstract

Objective: Weeds incur significant losses to crop plants including potatoes. The present research work was conducted to introduce herbicide reistance trait in two potato cultivars Lady Olympia and Desiree via Agrobacterium mediated genetic transformation. Material and Methods: For this purpose, Agrobacterium strain LBA4404 harboring pCAMHE- EPSPS binary vector was used to infect leaf and internodal explants of both cultivars. The plasmid contained CP4-EPSPS gene under the control of 35S promoter. The presence of gusA gene with in T-DNA region facilitated earlier screening of primary transformants. Results: A concentration of 1,5 mM of Glyphosate N-(phosphonomethyl) glycine was found suitable for the selection of transformed cells in in vitro culture media. Overall transformation efficiacy was calculated as 0,7 and 0,3% in “Lady Olympia’’ and “Desiree’’ respectively. The primary transformants were screened for gene integration and expression using standard molecular techniques i.e. PCR, Real time, and Lateral flow dipstick assay. The efficacy of transgenic plants against roundup ready was evaluated by glyphosate application assays using recommended dose. Conclusion: The transgenic plants showed enhanced tolerance against glyphosate applications. The developed transgenic lines can be used as a germplasm in potato breeding programme.

Özet

Amaç: Yabancı otlar diğer bitkilerde olduğu gibi patates bitkisinde de önemli kayıplara yol açmaktadır.Bu çalışmada herbisite dayanıklılık karakterinin Agrobacterium aracılığıyla iki farklı patateseaktarılması amaçlanmıştır.Materyal ve Metot: Bu amaçla, genetik aktarımı için “Lady Olympia” ve “Desiree” patates (Solanumtuberasum L.) çeşitlerinin yaprak ve boğumarası doku parçaları eksplant olarak kullanılmıştır. Genaktarımı yapmak için pCAMHE-EPSPS plazmidini içeren Agrobacterium tumefaciens bakterisininLBA4404 izolatları kullanılmıştır. Gen aktarım amacıyla kullanılan pCAMHE-EPSPS plazmidinde 35Spromotoru kontrolü altında CP4-EPSPS geni bulunmaktadır. Çalışmada, T-DNA bölgesinde bulunangusA geninin varlığı aday transgenik bitkilerin erken dönemde tespit edilmesini kolaylaştırmıştır.Bulgular: In vitro besi ortamında transgenik hücrelerin seçimi için 1.5 mM’lik Glifosat N-(fosfonometil)glisin en uygun konsantrasyon olarak bulunmuştur. Lady Olympia ve Desiree çeşitlerindetransformasyon etkinliği sırasıyla % 0,7 ve % 0,3 olarak hesaplanmıştır. Aday transgenik bitkilerdeyapılan GUS histokimyasal analizi, PCR deneyleri, kantitatif gerçek zamanlı PCR ve yatay akışlı ölçümçubuğu analizleri sonucunda CP4-EPSPS geninin transgenik patates hatlarında işlevsel olarakyer aldığı tespit edilmiştir.Sonuç: Yapılan glifosat herbisit uygulaması sonucunda da CP4-EPSPS geninin patatese karşı etkinliğiniortaya koymuştur. Geliştirilmiş transgenik patates hatları ıslah programında gen kaynağıolarak kullanılabilirler.