РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ЭКСПРЕССИИ ТРАНСГЕНОВ В МЕРИСТЕМАХ РАСТЕНИЙ

Применение промоторов, обеспечивающих тканеспецифическую экспрессию трансгенов, позволяет накапливать чужеродные белки преимущественно в тканях-мишенях, что снижает риск неблагоприятного воздействия этих белков на растение, человека и окружающую среду. Однако высокоспецифичные промоторы довольно часто теряют или изменяют свою специфичность при переносе в новое генетическое окружение, что требует предварительной проверки их экспрессионной активности в трансгенных растениях с помощью репортерных генов. Цель данной работы заключалась в том, чтобы оценить характер и эффективность экспрессии репортерного гена uidA под управлением промоторов двух генов Arabidopsis thaliana - apеtala3 и rpt2a при переносе в геном Nicotiana tabacum. Ген apеtala3 экспрессируется в цветочных меристемах и кодирует фактор транскрипции группы В, регулирующий развитие цветка. Ген rpt2a кодирует 19S регуляторную субъединицу 26S протеасомы и экспрессируется преимущественно в апикальных меристемах корня и стебля. Показано, что промоторы данных генов, включённые в состав генетических конструкций, позволяют обеспечить тканеспецифическую экспрессию репортерного гена uidA в условиях чужеродного генома. В зависимости от типа используемого промотора может наблюдаться проявление эктопической экспрессии трансгена, которая, тем не менее, ограничивается зонами меристем в органах трансгенных растений. Сравнение результатов теста на канамицин-устойчивость и гистохимического анализа показало, что интенсивность GUS-окрашивания была выше у потомков исходных трансформантов табака, несущих в геноме две и больше инсерций трансгена. Это указывает на возможный аддитивный эффект числа инсерций трансгена, что ведет к усилению экспрессии и накоплению продукта репортерного гена в тканях трансгенных растений табака.

transgenesis, promoter site, genetic construct, tissue-specific expression, reporter gene, трансгенез, промотор, генетическая конструкция, тканеспецифическая экспрессия, репортерный ген

1. Potenza C., Aleman L., Sengupta-Gopalan Ch. Targeting transgene expression in research, agricultural, and environmental applications: promoters used in plant transformation // In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. - 2004. - Vol. 40. - P. 1-22.

2. Two tobacco AP1-like gene promoters drive highly specific, tightly regulated and unique expression patterns during floral transition, initiation and development / J. Zhang, G. Yan, Z. Wen [et al.] // Planta. - 2014. - Vol. 239. - P. 469-478.

3. Discrete spatial and temporal cis-acting elements regulate transcription of the Arabidopsis floral homeotic gene APETALA3 / Th.A. Hill, Ch.D. Day, S. C. Zondlo [et al.] // Development. - 1998. - Vol. 125. - P. 1711-1721.

4. Krizek B. A., Meyerowitz E. M. The Arabidopsis homeotic genes APETALA3 and PISTILLATA are sufficient to provide the B class organ identity function // Development. - 1996. - Vol. 122. - P. 11-22.

5. Regulation of leaf organ size by the Arabidopsis RPT2a 19S proteasome subunit / Y. Sonoda, K. Sako, Y. Maki [et al.] // The Plant Journal. - 2009. - Vol. 60. - P. 68-78.

6. The HALTED ROOT gene encoding the 26S proteasome subunit RPT2a is essential for the maintenance of Arabidopsis meristems / M. Ueda, K. Matsui, S. Ishiguro [et al.] // Development. - 2004. - Vol. 131. - P. 2101-2111.

7. A simple and general method for transferring genes into plants / R. B. Horsch, J. E. Fry, N. I. Hoffmann [et al.] // Science. - 1985. - Vol. 227. - P. 1229-1231.

8. Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana using the floral dip method / X. Zhang, R. Henriques, S. Lin [et al.] // Nature Protocols. - 2006. - Vol. 1. - P. 641-646.

9. Дейнеко Е. В., Загорская А. А., Шумный В. К. Т-ДНК-индуцированные мутации у трансгенных растений // Генетика. - 2007. - Т. 43, № 1. - С. 5-17.

10. Дорохов Ю. Л. Умолкание генов у растений // Молекулярная биология. - 2007. - Т. 41, № 4. - С. 579-592.

11. Маренкова Т. В., Дейнеко Е. В. Инактивирование генов у растений на уровне транскрипции // Генетика. - 2010. - Т. 46, № 5. - С. 581-592.

12. Филипенко Е. А., Дейнеко Е. В., Шумный В. К. Особенности районов встраивания Т-ДНК у трансгенных растений // Генетика. - 2009. - Т. 45, № 11. - С. 1461-1475.

13. Causiera B., Schwarz-Sommerb Z., Daviesa B. Floral organ identity: 20 years of ABCs // Seminars in Cell & Developmental Biology. - 2010. - Vol. 21. - P. 73-79.

14. An intergenic region shared by At4g35985 and At4g35987 in Arabidopsis thaliana is a tissue specific and stress inducible bidirectional promoter analyzed in transgenic arabidopsis and tobacco plant / J. Banerjee, D. K. Sahoo, N. Dey [et al.] [Electronic resource] // PLoS One. - 2013. - Vol. 8, No 11. - e79622. - URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3834115.

15. Novel green tissue-specific synthetic promoters and cis-regulatory elements in rice / R. Wang, M. Zhu, R. Ye [et al.] [Electronic resource] // Scientific Reports. - 2015. - Vol. 5:18256. - DOI: 10.1038/srep18256. - URL: https://www.nature.com/articles/srep18256.pdf.