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

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

Yabancı otlar diğer bitkilerde olduğu gibi patates bitkisinde de önemli kayıplara yol açmaktadır. Bu çalışmada herbisite dayanıklılık karakterinin Agrobacterium aracılığıyla iki farklı patatese aktarılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, genetik aktarımı için “Lady Olympia” ve “Desiree” patates (Solanum tuberasum L.) çeşitlerinin yaprak ve boğumarası doku parçaları eksplant olarak kullanılmıştır. Gen aktarımı yapmak için pCAMHE-EPSPS plazmidini içeren Agrobacterium tumefaciens bakterisinin LBA440 izolatları kullanılmıştır. Gen aktarım amacıyla kullanılan pCAMHE-EPSPS plazmidinde 35S promotoru kontrolü altında CP4-EPSPS geni bulunmaktadır. Çalışmada, T-DNA bölgesinde bulunan gusA geninin varlığı aday transgenik bitkilerin erken dönemde tespit edilmesini kolaylaştırmıştır. 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 çeşitlerinde transformasyon etkinliği sırasıyla % 0,7 ve % 0,3 olarak hesaplanmıştır. Aday transgenik bitkilerde yapılan GUS histokimyasal analizi, PCR deneyleri, kantitatif gerçek zamanlı PCR ve yatay akışlı ölçüm çubuğu analizleri sonucunda CP4-EPSPS geninin transgenik patates hatlarında işlevsel olarak yer aldığı tespit edilmiştir. Yapılan glifosat herbisit uygulaması sonucunda da CP4-EPSPS geninin patatese karşı etkinliğini ortaya koymuştur. Geliştirilmiş transgenik patates hatları ıslah programında gen kaynağı olarak kullanılabilirler.

Anahtar Kelimeler:

Yabancı otlar, patates transformasyonu, Glifosata dirençlilik

PDF

___

Alberdi, J.L., M.E. Saenz, W.D. Di Marzio and M.C. Tortorelli. 1996. Comparative acute toxicity of two herbicides, paraquat and glyphosate, to Daphnia magna and D.spinulata. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 57, 229-235.
Arı, Ş. 2001. Doğrudan Gen Aktarım Teknikleri Bitki Biyoteknolojisi: Genetik Mühendisliği ve Uygulamaları (Ed. S. Özcan, E. Gürel ve M. Babaoğlu). 160-189.
Arıoğlu, H.H. 2002. Nişasta ve Seker Bitkileri Ders Kitabı. Genel Yayın Mo 188, Ders Kitapları Yayın No. A-57. Adana, 234.
Arnold, R.N., M.W. Murrary, E.J. Gregory and D. Smeal. 1997. Weed Control in Field Potatoes Agricultural Expe1riment Station. Research Report 723 College of Agriculture and Home Economics 6.
Arslan, B., M. Tunçtürk, T. Eryiğit, Z. Ekin and A.R. Kaya. 2002. Van-Erciş’ de Bazı Patates Genotiplerinin Verim ve Verim Komponentlerinin Belirlenmesi. III. Ulusal Patates Kongresi 23-27 Eylül 2002, Bornava İzmir, 381-39.
Avcı M.Ç. 2009. Çukurova Bölgesi Buğday Ekim Alanlarında Sorun Olan phalaris brachystchys Link (Kanlı Çayır)’in Bazı Buğday Herbisitlerine Karşı Oluşturduğu Dayanıklılık Sorunlarının Araştırılması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi Adana.
Baird, D,D., R.P. Upchurch, W.B. Homesley and J.E. Franz. 1971. Introduction of new Broad Spectrum Postemergence Herbicide Class with Utility forHerbaceous Perennial Weed Control. Proceeding of the 26 th North Central Control Conferance 64-68.
Bakhsh, A., S. Siddiq and T. Husnain. 2012. A molecular approach to combat spatio-temporal variation in insecticidal gene (Cry1Ac) expression in cotton. Euphytica 183, 65-74.
Bakhsh, A., E. Husnain and S.F. Özcan. 2014. Comparison of transformation efficiency of five Agrobacterium tumefaciens strains in Nicotiana tabacum L. Emirates Journal of Food and Agriculture 26, 259-264.
Bakhsh, A., F.S. Baloch, R. Hatipöğlu and H. Özkan. 2015. Use of genetic Engineering, benefits and health concerns. In book: Handbook of Vegetable Preservation and Processing, Second Edition, Edition: Second, Chapter: 4. Use of Genetic Engineering: Benefits and Health Concerns, Publisher: CRC Press Taylor and Francis Group Editors: Y. H. Hui and E. Özgül Evranuz, pp.81-112.
Banaras, M. 1993. Impact of Weed Competition on Poststo Production. Pakistan Journal of Agricultural Research 14(1), 64-71.
Basu, C., A. Albert, P. Kauschb and J.M. Chandlee. 2004. Use of β-glucuronidase reporter gene for gene expression analysis in turfgrasses. Biochemical and Biophysical Research Communications 320(1), 7-10.
Baum, J.A., T. Bogaert , W. Clinton, G.R. Heck, P. Feldmann and Ilagan. O. 2007. Control of coleopteran insect pests through RNA interference Nature Biotechnology 25(11), 1322-1326.
Beaujean, A., R. Sangwan, A. Lecardonnel and B. Sangwan-Norreel. 1998. Agrobacterium-mediated transformation of three economically important potato cultivars using sliced internodal explants: an efficient protocol of transformation Journal of Experimental Botany 49, 1589-1595.
Bhan, V.M., M. Singh and R. A. Maurya. 1970. Weed control in fiel crops at Panthagar. İndia-Research Report 1968-9. Department of Agronomy, Up. Agr. Univ. Panthagar, Nainital, İndia Pans 116, 690-701.
Bilgili, A ve İ. Kadıoğlu. 2003. Tokat ili ve çevresinde Patates tarlalarında ortaya çıkan yabancı ot türlerinin yoğunlukları, dağılımları ve yöredeki yabancı ot florasının belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 20(2), 17-24.
Bostan, H ve E. Demirci. 2001. Patates X ve Y virüslerinin bazı patates çeşitlerinde neden olduğu simptomlar. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 31(1), 1-4.
Brookes, G and P. Barfoot. 2008. Global impact of biotech crops: Socio-economic and environmental effects. AgBioForum 11(1), 21-38..Brunt, A.A. 2001. The main viruses infecting potato crops. In: Loebenstein G, Berger A A (2001).Virus and Viruslike Diseases of Potatoes and Production of Seed-potatoes. Kluwer Academic Publishers Dordrecht 65-67.
Ceasar, S.A and S. Ignacimuthu. 2011. Agrobacterium-mediated transformation of finger millet (Eleusine coracana (L.) Gaertn.) using shoot apex explants. Plant Cell Rep 30:1759–1770 DOI 10.1007/s00299-011-1084-0.
Chilton, M.D., M.H. Drummond, D.J. Merlo, D. Sciaky, A.L. Montoya, M.P. Gordon and E. Nester. 1977. Stable incorporation of plasmid DNA into higher plant cells: the molecular basis of crown gall tumorigenesis.Cell 11(2), 263–271.
Chilton, M.D. 1980. T-DNA from Agrobacterium Ti Plasmid is the nuclear fraction of crown gall tumor cells. Proc. Natl.Acad. Sci. 77, 4060-4064.Cotterman, J.C., L.L. Saari 1992. Rapid metabolic inactivation is the basis for cross-resistance to chlorsulfuron in diclofop-methyl-resistant rigid ryegrass (Lolium rigidum) Biotype SR4 ⁄ 84 Pesticide Biochemistry and Physiology 43, 182-192.
Çalışkan, M.E ve H. Çelen. 2011. Türkiye ve bazı ülkelerin tohumluk patates üretim ve sertifikasyon sistemlerinin karşılaştırılması Türkiye IV. Tohumculuk Kongresi 14-17 Haziran 2011, s. 37-47.
Daniell, H., S. Gray, S.B. Lee. 1998. Containment of herbicide resistance through genetic engineering of the chloroplast genome Nature Biotechnology 16, 345–348.
Doğan, M.N ve Albay, F. 2004. Tarım Alanlarında Sorun Olan Yabancı Otların Kimyasal Mücadelesinde Azaltılmış Herbisit Dozlarının Etkinliğinin Araştırılması TÜBİTAK, Proje No:2688.
Duke, S.O and S.B. Powles. 2009. Glyphosate: A once in a century herbicide.Pest Management Science 64(4), 319-325.
Enríquez Obregón, G.A., R. Vázquez Padrón, D.L. Prieto Samsonov. 1998. Herbicide-resistant sugarcane (Saccharumocinarum L.) plants by Agrobacterium-mediated transformation. Planta 206, 20-27.
Falco, M.C., A.N. Tulmann and E.C. Ulian. 2000. Transformation and expression of a gene for herbicide resistance in a Brazilian sugarcane. Plant Cell Reports 19, 1188-1194.
FAOSTAT (2015). Area harvested and production quantitiy of potatoes.
Figueira, E and L. Figueiredo. 1994.Transformation of potato (Solanum tuberosum) cv. Mantiqueira using Agrobacterium tumefaciens and evaluation of herbicide resistancePlant Cell Reports 13, 666-70.
Fraley, R.T., R.B. Horsch, N.L. Hoffmann and C. Woos. 1983. Expression of bacterial genes in plant cells. Proceedings of the National Academy of Sciences 80, 4803-4807.
Fu, Yong. 2006. Agrobacterium-mediated transformation of cotton (Gossypium hirsutum L. cv. Zhongmian 35) using glyphosate as a selectable marker Biotechnol Lett 28:1199–1207 DOI 10.1007/s10529-006-9078-7.
Glick, B.R and J. Pasternak. 1994. Molecular Biotechnology Principles and Applications of Recombinant DNA.ASM Press Washington.
Güncan, A. 2002. Yabancı Otlar ve Mücadele Prensipleri. Selçuk Üniversitesi, Konya 238.
ISAAA 2016. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 19, 10.
ISAAA 2017. GMO approval data base Retrieved on August 25.
Moss, S.R. 2000. Herbicide resitant weeds Weed microgement handbook 225-252.
Nain V., R. Jaiswal, M. Dalal, B. Ramesh and A. Kumar. 2005. Polymerase chain reaction analysis of transgenic plants contaminated by Agrobacterium. Plant Molecular Biology Reporter 23, 59-53.
Özcan, S. 1995. Agrobacterium: Bitkilerin doğal genetik mühendisi. Bilim-Teknik 332, 98-99.
Özcan, S ve M. Özgen. 1996. Bitki Genetik Mühendisliği Kükem Dergisi 69-95.
Padgette, S.R., H. Kolacz, X. Delannay and D.R. Re. 1995. Development, identification, and characterization of a glyphosate-tolerant soybean line. Crop Science 35:1451-1461.
Posthuma Trumpie, G.A and A. Van Amerongen. 2009. Lateral flow (immuno) assay: its strengths, weaknesses, opportunities and threats. A literature survey”, Analytical and bioanalytical chemistry 393(2), pp.569-582.
Rao, A.Q., A. Bakhsh and T. Husnain. 2011. Phytochrome B mRNA expression enhances biomass yield and physiology of cotton plants. African Journal of Biotechnology 10, 1818-26.
Reed, W.T., J.L. Saladin , J.C. Cotterman, M.M. Primiani and L.L. Saari. 1989. Resistance in weeds to sulfonylurea herbicidesWeed Science 37, 295-300.
Soto N and G.A. Enriquez. 2007. Efficient transformation of potato stem segments from cv. Desiree us-ing phosphinothricin as selection marker. Biotecnología Aplicada. 24, 139-144.
Sönmez, S. 1976. Bolu ilinde Patateslerde Yabancı Ot Rekabeti ve Savaşı Üzerinde Araştırmalar. Dizer Konca Matbaası İstanbul.
Turkish Statistical Institute 2017. Retrieved on March 8.
Üstüner. T ve A. Güncan. 2003. Mekanik, Kimyasal ve Entegre Yabancı Ot Mücadelesi Yöntemlerinin Patates Verimi ve Yumru Çapı Üzerine Etkisi. Türkiye Herboloji Dergisi 6(2), 9-20.
Zengin, H ve Güncan, A.1993. Erzurum ve yöresi patates dikim alanlarında sorun oluşturan yabancı otlar ve önemlilerinin topluluk oluşturma durumları üzerinde araştırmalar. Türkiye I. Herboloji Kongresi 3-5 Şubat, Adana, s: 193-201.