The effect of ultrasound on Agrobacterium-madiated transformation of wheat

Ahmadpour, Roghayeh and Zare, Nasser and Asghari Zakaria, Rasool and Sheikhzade Mosadegh, Parisa (2015) The effect of ultrasound on Agrobacterium-madiated transformation of wheat. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (تاثیر امواج فراصوت بر انتقال ژن به گندم با استفاده از آگروباکتریوم تومه¬فسینس)
Roghayeh Ahmadpour.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Wheat is one of the important cereals in the world and improvement of its quality and quantity is the most important goal. Therefore, genetic engineering and plant biotechnology a can be considered as a strategy to achieve these goals. Nowadays in order to improve the efficiency of gene transfer to plants numerous attempts to manipulation of the molecular mechanisms of T-DNA transfer and control of transfer process is conduced. Selection a suitable explants, application of acetosyringone, control of inoculation and co-cultivation with Agrobacterium, control of in vitro condition and using of ultrasonic waves in tissue are factors effecting and improving the transgenic efficiency at different genotypes of wheat. The aim of this study was optimization of the culture medium for regeneration of immature embryos of wheat and studies the effect of different factors on Agrobacterium-mediated gene transfer and ultrasound. In this study the Aria, Arta, Bahar and Zagros genotypes of wheat were used. In order to optimization of the culture medium for regeneration and somatic embryogenesis, MS basal medium supplemented with different levels of plant growth regulators (2,4-D and Picloram) and compounds such as ascorbic acid, aspartic acid and casein were used and to development of somatic embryos, the explants transferred to MS and MS containing 0.05 mg/l NAA regeneration mediums. This study was performed by factorial experiment based on completely randomized design with three replicates. Addition, the effect of ultrasound (control, 10, 30 and 50 seconds) on transformation of immature embryo by LBA4404 and EHA101 strains of Agrobacterium tumefaciens at two inoculation medium (LB and optimized medium) were studied. Also this study was performed by factorial experiment based on completely randomized design with four replicates. The results showed that different genotypes and type and levels of plant growth regulators had significant difference based on embryogenesis percentage, shoot percentage, root percentage and regenerated seedling percentage. The mean comparison results showed that the callus induction medium, MS supplemented with 1 mg/l 2,4-D, 2 mg/l Picloram, 200 mg /l casein and regeneration medium, MS without plant growth regulators with 65% regeneration at Arta genotype and callus induction medium, MS supplemented with 2 mg/l 2,4-D and 200 mg/l casein and regeneration medium, MS with 0.05 mg/l NAA with 88.89% at Aria genotype are most suitable medium for regeneration of these two genotypes. Also, the results of the study of the effect of different duration of ultrasound on transofmation showed that the application of ultrasound cause to increasing of the number of transformed seedling to the control. The highest percentage of transformed seedling (7.64%) in Arta genotype was observed at EHA101 strain, inoculation medium containing MS with 1 mg/l 2,4-D, 2 mg/l picloram and 200 mg/l casein and 50 seconds ultrasound treatment. Also, in theses genotype the highest GUS+ percentage (66.67%) obtained at LBA4404, LB inoculation medium and without ultrasound. The highest percentage of transformed seedling (3.12%) in Aria genotype was observed at EHA101 strain, inoculation medium containing MS with 2 mg/l 2,4-D and 200 mg/l casein and 10 seconds ultrasound treatment. Also, in theses genotype the highest GUS+ percentage (91.67%) obtained at LBA4404, inoculation medium containing MS with 2 mg/l 2,4-D and 200 mg/l casein and 10 seconds ultrasound treatment.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: تاثیر امواج فراصوت بر انتقال ژن به گندم با استفاده از آگروباکتریوم تومه¬فسینس
Persian Abstract: گندم یکی از مهم¬ترین غلات جهان به شمار می¬رود که بهبود ویژگی¬های کمی و کیفی آن مهم¬ترین هدف محسوب می¬شود. بنابراین مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی گیاهی به عنوان راهکاری برای نیل به این اهداف محسوب می¬شود. امروزه به منظور بهبود کارآیی انتقال ژن به گندم، تلاش¬های زیادی برای دستکاری مکانیسم مولکولی انتقال T-DNA و کنترل فرآیند انتقال صورت گرفته است. انتخاب ریزنمونه مناسب، استفاده از استوسرینگون، کنترل شرایط تلقیح و هم¬کشتی با آگروباکتریوم، شرایط کشت درون شیشه¬ای و اعمال امواج فراصوت در بافت هدف، عوامل موثر در بهبود کارآیی تراریختی ژنوتیپ¬های مختلف گندم است. هدف از این پژوهش بهینه¬سازی محیط کشت برای باززایی ریزنمونه¬های جنین نارس گندم و مطالعه تاثیر عوامل مختلف بر انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم و امواج فراصوت بود. در این تحقیق از ارقام آرتا، آریا بهار و زاگرس گندم نان استفاده شد. به منظور بهینه¬سازی محیط کشت جهت کالوس¬زایی و جنین¬زایی سوماتیکی از محیط کشت پایه MS حاوی سطوح مختلف تنظیم¬کننده¬های رشد گیاهی (2,4-D و پیکلرام) و ترکیباتی نظیر اسید آسکوبیک، اسید آسپارتیک و کازئین استفاده گردید و به منظور تکامل جنین¬های سوماتیکی، ریزنمونه¬ها به دو نوع محیط باززایی MS و MS حاوی 05/0 میلی¬گرم بر لیتر NAA انتقال داده شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. علاوه¬براین، تاثیر زمان¬های مختلف امواج فراصوت (شاهد،‌10، 30 و 50 ثانیه) بر تراریختی ریزنمونه جنین¬ نارس توسط سویه¬های LBA4404 و EHA101 آگروباکتریوم تومه¬فسینس در دو محیط تلقیح (LB و محیط بهینه) مطالعه گردید. این آزمایش نیز به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار انجام گرفت. نتایج نشان داد که بین ارقام مختلف و نوع و سطوح تنظیم کننده¬های رشد گیاهی مورد استفاده جهت کالوس¬زایی اختلاف معنی¬داری از نظر درصد جنین¬زایی، ساقه¬دهی، ریشه¬زایی و گیاهچه¬های باززا شده وجود دارد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که محیط القای کالوس MS حاوی 1 میلی¬گرم بر لیتر 2,4-D، 2 میلی¬گرم بر لیتر پیکلرام و 200 میلی¬گرم برلیتر کازئین و محیط باززایی MS فاقد تنظیم کننده-های رشد با میانگین 65 درصد در رقم آرتا و محیط القای کالوس MS حاوی 2 میلی¬گرم بر لیتر 2,4-D و 200 میلی¬گرم بر لیتر کازئین و محیط باززایی MS حاوی 05/0 میلی¬گرم بر لیتر NAA با میانگین 89/88 درصد در رقم آریا مناسب¬ترین شرایط برای باززایی این دو رقم می¬باشند. همچنین نتایج حاصل از مطالعه تاثیر زمان¬های مختلف امواج فراصوت بر تراریختی نشان داد که استفاده از آن باعث افزایش تعداد گیاهچه¬های تراریخته نسبت به عدم کاربرد آن شده بود. بیشترین درصد گیاه تراریخته در رقم آرتا (64/7 درصد) در سویه EHA101، محیط تلقیح MS حاوی 1 میلی¬گرم بر لیتر 2,4-D، 2 میلی¬گرم بر لیتر پیکلرام و 200 میلی¬گرم بر لیتر کازئین و تیمار امواج فراصوت 50 ثانیه مشاهده گردید. در این رقم بیشترین درصد GUS مثبت (67/66 درصد) در سویه LBA4404، محیط تلقیح LB و بدون کاربرد امواج فراصوت به¬دست آمد. بیشترین درصد گیاه تراریخته در رقم آریا (12/3 درصد) در سویه EHA101، محیط تلقیح MS حاوی 2 میلی¬گرم بر لیتر 2,4-D و 200 میلی¬گرم بر لیتر کازئین و 10 ثانیه تیمار امواج فراصوت مشاهده گردید. همچنین در این رقم بیشترین درصد GUS مثبت (67/91) در سویه LBA4404، محیط تلقیح MS حاوی 2 میلی¬گرم بر لیتر 2,4-D و 200 میلی¬گرم بر لیتر کازئین و 10 ثانیه تیمار امواج فراصوت به¬دست آمد
Supervisor:
SupervisorE-mail
Zare, NasserUNSPECIFIED
Asghari Zakaria, RasoolUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Sheikhzade Mosadegh, ParisaUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Date Deposited: 20 Oct 2018 09:39
Last Modified: 15 Dec 2018 16:02
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/1036

Actions (login required)

View Item View Item