Регенерация сои в культуре in vitro (обзор)
Аннотация
В настоящей статье представлен обзор современных работ по изучению способности образцов сои к регенерации в культуре in vitro и обсуждаются способы получения высоких показателей регенерации, что является необходимым условием включения генотипов сои в программы по геномному редактированию. В обзоре рассмотрены основные факторы, определяющие регенерационную способность эксплантов различных образцов сои. Наибольшее влияние на эффективность регенерации оказывают условия инициации культуры in vitro, тип экспланта, состав питательной среды, а также генотипические особенности образцов.
Об авторах
Е. С. Беспалова
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова
Россия
Россия
190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
К. М. Ершова
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова
Россия
Россия
190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Ю. В. Ухатова
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова
Россия
Россия
190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Список литературы
1. Абугалиева С. Генетическое разнообразие сои (Glycine max (L.) Merrill). Биотехнология. Теория и практика. 2013;(4):13-19. DOI: 10.11134/btp.4.2013.2
2. Абугалиева С.И., Волкова Л.А., Жидовинова А.В., Ледовской Ю.С., Туруспеков Е.К. Генотипирование сортов сои Казахстана с использованием ISSR-маркеров. Вестник Казахского национального университета. Серия биологическая. 2010;(3):8-11.
3. Aslam M.M., Karanja J.K., Zhang Q., Lin H., Xia T., Akhtar K. et al. In vitro regeneration potential of white lupin (Lupinus albus) from cotyledonary nodes. Plants. 2020;9(3):318. DOI: 10.3390/plants9030318
4. Бакулина А.В., Широких И.Г. Подходы к повышению продуктивности и адаптивности ячменя с помощью технологий генетической модификации. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019;20(1):5-19. DOI: 10.30766/2072-9081.20.1.05-19
5. Брагина В.В., Кочева Н.С. Изучение агротехнических приемов возделывания новых сортов сои в условиях Приморского края. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017;8(154):33-38.
6. Ceasar S.A., Rajan V., Prykhozhij S.V., Berman J.N., Ignacimuthu S. Insert, remove or replace: A highly advanced genome editing system using CRISPR/Cas9. Biochimica et Biophysica Acta. 2016;1863(9):2333-2344. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.06.009
7. Chylinski K., Makarova K.S, Charpentier E., Koonin E.V. Classification and evolution of type II CRISPR-Cas systems. Nucleic Acids Research. 2014;42(10):6091-6105. DOI: 10.1093/nar/gku241
8. Ефремова О.С., Шкрыль Ю.Н., Веремейчик Г.Н. Регенерационный потенциал in vitro сортов сои (Glycine max (L.) Merr.) при агробактериальной трансформации. Аграрный вестник Приморья. 2017;4(8):21-23.
9. Feng C., Hou A., Chen P., Cornelious B., Shi A., Zhang B. Genetic diversity among popular historical southern U.S. soybean cultivars using AFLP markers. Journal of Crop Improvement. 2008;22(1):31-46. DOI: 10.1080/15427520802042879
10. Gasiunas G., Siksnys V. RNA-dependent DNA endonuclease Cas9 of the CRISPR system: Holy Grail of genome editing? Trends in Microbiology. 2013;21(11):562-567. DOI: 10.1016/j.tim.2013.09.001
11. Глазко В.Ю., Дубин А.В., Календарь Р.Н., Глазко Г.В., Шерепитко В.И., Созинов А.А. Генетические взаимоотношения между сортами сои, оцененные с использованием ISSR-маркеров. Цитология и генетика. 1999;33(5):47-51.
12. Kantayos V., Bae C.H. Optimization of shoot Induction, Histological study and genetic stability of in vitro cultured Pisum sativum cv. ‘Sparkle’. Korean Journal of Plant Resources. 2019a;32(1):19-28. DOI: 10.7732/kjpr.2019.32.1.019
13. Kantayos V., Bae C.H. Optimized shoot induction and histological study of in vitro cultured Korean soybean cultivars. Korean Journal of Plant Resources. 2019b;32(3):237-243. DOI: 10.7732/kjpr.2019.32.3.237
14. Korotkova A.M., Gerasimova S.V., Khlestkina E.K. Current achievements in modifying crop genes using CRISPR/ Cas system. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(1):29-37. DOI: 10.18699/VJ19.458
15. Короткова А.М., Герасимова С.В., Шумный В.К., Хлесткина Е.К. Гены сельскохозяйственных растений, модифицированные с помощью системы CRISPR/Cas. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017;21(2):250-258. DOI: 10.18699/VJ17.244
16. Kozyrenko M.M., Fisenko P.P., Artyukova E.V. Analysis of genetic diversity of soybean (Glycine max (L.) Merr.) cultivars and somaclonal lines be marking of inter-simple sequence repeats. Biotechnology. 2007;(1):1-15.
17. Leenay R.T., Beisel C.L. Deciphering, communicating, and engineering the CRISPR PAM. Journal of Molecular Biology. 2017;429(2):177-191. DOI: 10.1016/j.jmb.2016.11.024
18. Lomov N., Borunova V., Rubtsov M.A. CRISPR/Cas9 technolo gy for targeted genome editing. Biopolymers and Cell. 2015;31(4):243-248. DOI: 10.7124/bc.0008E7
19. Luo M.L., Leenay R.T., Beisel C.L. Current and future prospects for CRISPR-based tools in bacteria. Biotechnology and Bioengineering. 2016;113(5):930-943. DOI: 10.1002/bit.25851
20. Лысенко Ю. ТОП-10 производителей сои в мире в 2019 году. Latifundist. com. 2020. URL: https://latifundist.com/rating/top-10-proizvoditelej-soi-v-mire-v-2019-godu [дата обращения: 19.01.2021].
21. Nemudryi A.A., Valetdinova K.R., Medvedev S.P., Zakian S.M. TALEN and CRISPR/Cas genome editing systems – tools of discovery. Acta Naturae. 2014;6(3):19-40. DOI: 10.32607/20758251-2014-6-3-19-40
22. Новикова Л.Ю., Сеферова И.В., Некрасов А.Ю., Перчук И.Н., Шеленга Т.В., Самсонова М.Г. и др. Влияние погодноклиматических условий на содержание белка и масла в семенах сои на Северном Кавказе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(6):708-715. DOI: 10.18699/VJ18.414
23. Makarova K.S., Wolf Y.I., Alkhnbashi O.S., Costa F., Shah S.A., Saunders S.J. et al. An updated evolutionary classification of CRISPR-Cas systems. Nature Reviews. Microbiology. 2015;13(11):722-736. DOI: 10.1038/nrmicro3569
24. Mangena P. Benzyl adenine in plant tissue culture-succinct analysis of the overall influence in soybean [Glycine max (L.) Merrill] seed and shoot culture establishment. Journal of Biotech Research. 2020;11(1):23-34.
25. Mangena P., Mokwala P.W. The influence of seed viability on the germination and in vitro multiple shoot regeneration of soybean (Glycine max L.). Agriculture. 2019;9(2):35. DOI: 10.3390/agriculture9020035
26. Marchisio M.A., Huang Z. CRISPR-Cas type II-based synthetic biology applications in eukaryotic cells. RNA Biology. 2017;14(10):1286-1293. DOI: 10.1080/15476286.2017.1282024
27. Mora Vasquez S., García-Lara S., Cardineau G.A. Phenotypic traits of Mexican soybean seeds and their correlation with in vitro shoot induction and susceptibility to Agrobacterium infection. Acta Botanica Mexicana. 2019;126:e1421:1-12. DOI: 10.21829/abm126.2019.1421
28. Mudibu J., Nkongolo K.K.C., Mehes-Smith M., Kalonji-Mbuyi A. Genetic analysis of a soybean genetic pool using ISSR marker: Effect of gamma radiation on genetic variability. International Journal of Plant Breeding and Genetics. 2011;5(3):235-245. DOI: 10.3923/ijpbg.2011.235.245
29. Murashige T., Skoog F.A. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
30. Raza G., Singh M.B., Bhalla P.L. In vitro plant regeneration from commercial cultivars of soybean. BioMed Research International. 2017;2017:7379693. DOI: 10.1155/ 2017/7379693
31. Raza G., Singh M.B., Bhalla P.L. Somatic embryogenesis and plant regeneration from commercial soybean cultivars, Plants. 2020;9(1):38. DOI: 10.3390/plants9010038
32. Sainger M., Chaudhary D., Dahiya S., Jaiwal R., Jaiwal P.K. Development of an efficient in vitro plant regeneration system amenable to Agrobacterium-mediated transformation of a recalcitrant grain legume blackgram (Vigna mungo L. Hepper). Physiology and Molecular Biology of Plants. 2015;21(4):505-517. DOI: 10.1007/s12298-015-0315-1
33. Салина Е.А. Технологии геномного моделирования и редактирования для решения задач селекции растений. Достижения науки и техники АПК. 2016;30(9):9-14.
34. Schmutz J., Cannon S.B., Schlueter J., Ma J., Mitros T., Nelson W. et al. Genome sequence of the palaeopolyploid soybean. Nature. 2010;463(7278):178-183. DOI: 10.1038/nature08670
35. Сеферова И.В., Новикова Л.Ю. Климатические факторы, влияющие на развитие скороспелых образцов сои в условиях Cеверо-Запада РФ. Труды по прикладной ботанике генетике и селекции. 2015;176(1):88–97. DOI: 10.30901/2227-8834-2015-1-88-97
36. Сеферова И.В., Вишнякова М.А. Генофонд сои из коллекции ВИР для продвижения агрономического ареала культуры к северу. Зернобобовые и крупяные культуры. 2018;3(27):41-47. DOI: 10.24411/2309-348X-2018-11030
37. Shmakov S., Smargon A., Scott D., Cox D., Pyzocha N., Yan W. et al. Diversity and evolution of class 2 CRISPR-Cas systems. Nature Reviews. Microbiology. 2017;15(3):169-182. DOI: 10.1038/nrmicro.2016.184
38. Sojková J., Žur I., Gregorová Z., Zimová M., Matusikova I., Mihálik D. et al. In vitro regeneration potential of seven commercial soybean cultivars (Glycine max L.) for use in biotechnology, Nova Biotechnologica et Chimica. 2016;15(1):1-11. DOI: 10.1515/nbec-2016-0001
39. Soto N., Ferreira A., Delgado C., Enriquez G.A. In vitro regeneration of soybean plants of the Cuban Incasoy-36 variety. Biotecnología Aplicada. 2013;30(1):29-38.
40. Стрыгина К.В., Хлесткина Е.К. Редактирование генов пшеницы, ячменя и кукурузы с использованием системы CRISPR/Cas. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(1):46-56. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-1-02
41. Тихонова Н.Г., Хлесткина Е.К. Генетическое редактирование для улучшения плодовых и ягодных культур. Садоводство и виноградарство. 2019;(4):10-15. DOI: 10.31676/0235-2591-2019-4-10-15
42. Толмачева А.В. Влияние агрометерологических условий на произрастание культуры сои. Вісник Одеського державного екологічного університету = Вестник Одесского государственного экологического университета. 2013;(15):89-94.
43. Варламова Н.В., Родионова М.А., Ефремова Л.Н., Харченко П.Н., Высоцкий Д.А., Халилуев М.Р. Индукция непрямого органогенеза побегов сои Glycine max (L.) Merr. из сегментов стебля для применения в качестве эксплантов при агробактериальной трансформации. Сельскохозяйственная биология. 2018;53(3):521-530. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.521rus
44. Vinichenko N.A., Salina E.A., Kochetov A.V. The scope of use of molecular markers in soybean breeding. Letters to Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;6(3):107-125. DOI: 10.18699/Letters2020-6-15
45. Власов В.В., Медведев С.П., Закиян С.М. «Редакторы» геномов от «цинковых пальцев» до CRISPR. Наука из первых рук. 2014;2(56):44-53.
46. Xu D.H., Abe J., Gai J.Y., Shimamoto Y. Diversity of chloroplast DNA SSRs in wild and cultivated soybeans: Evidence for multiple origins of cultivated soybean. Theoretical and Applied Genetics. 2002;105:645-653. DOI: 10.1007/s00122-002-0972-7
47. Xu D.H., Gai J.Y. Genetic diversity of wild and cultivated soybeans growing in China revealed by RAPD analysis. Plant Breeding. 2003;122(6):503-506. DOI: 10.1046/j.0179-9541.2003.00911.x
48. Жумагулова Ж.Б. Совершенствование биотехнологических методов сохранения генофонда груши: дис. … доктора философии. Алматы: Казахский национальный аграрный университет; 2014. URL: https://www.kaznaru.edu.kz/page/dissovet/dissovet_2014/disserzhumagulova.pdf [дата обращения: 26.02.2021].
Рецензия
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РНФ № 21-66-00012. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.
Для цитирования:
Беспалова Е.С., Ершова К.М., Ухатова Ю.В. Регенерация сои в культуре in vitro (обзор). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(4):148-155. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2021-4-148-155
For citation:
Bespalova E.S., Ershova K.M., Ukhatova Yu.V. In vitro regeneration of soybean (a review). Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2021;182(4):148-155. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2021-4-148-155
Просмотров: 328
Послать статью по эл. почте 