Investigation on the possibility of transferring and stacking of pest resistance (Bt) and fungal disease (Chitinase) genes to commercial cultivars of cotton through crossing

Mirzaei, Saeedeh and Dezhsetan, Sara and Tohidfar, Masoud and Arabsalmani, Morteza (2016) Investigation on the possibility of transferring and stacking of pest resistance (Bt) and fungal disease (Chitinase) genes to commercial cultivars of cotton through crossing. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (بررسی امکان انتقال و انباشت ژن¬های مقاومت به آفت (Bt) و بیماری قارچی (کیتیناز) به ارقام تجاری پنبه از طریق تلاقی)
Saeedeh Mirzaei.pdf

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

Abstract

Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important economic crops in the world which is most enriched source of fiber and main foundation of textile industry. Although, cotton is relatively resistant to stress conditions, but like other crops is influenced by different biotic and abiotic stresses. Cotton breeders improved cotton germplasm using conventional plant breeding methods, but limited achievements have been reported in relation to biotic stresses especially against pests and diseases. This may be due to the weak germplasm of cotton and limit access to genes for resistance to pests and diseases in cotton germplasm. Therefore, combination of genetic engineering and conventional plant breeding methods and stacking of resistance genes against pests and diseases can improve the quantity and quality of the crop. Also, cultivation of transgenic plants resistant to pests and diseases, is reduced application of chemical pesticides and production costs and prevent environmental pollution. In this study, to transfer cry1Ab (resistance to cotton boll worm) and chitinase (resistance to cotton Verticillium wilt) genes to Iranian cotton commercial cultivars (Varamin, Khordad, Sahel and Bakhtegan), transgenic lines containing of cry1Ab and chi transgenes (with origin of Coker cultivar) and Iranian commercial cultivars were crossed. Also, for stacking of both transgenes in Iranian cotton commercial cultivars, at the first transgenic lines were crossed together, after confirmation the presence of both transgene in one plant, obtained progenies and Iranian commercial cultivars were sexually crossed and to recover genotypes of commercial cultivars, progenies obtained sexual crossing were backcrossed with own commercial parents. The transferring stability of cry1Ab and chi transgenes were evaluated in generations derived from sexual and backcrossed crosses by PCR. Also, indirect detection of transgenes was performed by PCR reaction for nptII gene (as selectable marker gene). In F1 and BC1 generation plants, expressions of transgenes in protein level were assessed by western blot analysis and proteins were observed with expected molecular weight. In Bio-assay against fungal disease with crude protein extract, BC1 generation of transgenic plants reduced growth of Verticillium dahliae rather to control plants. In insect Bio-assay samples containing BC1 generation of transgenic plants leaves showed high resistance to cotton bollworm larvae feeding. Whereas damage to the control plant leaves was severe. The results showed successful transfering and stacking of cry1Ab and chi transgenes in Iranian commercial cultivars. In this study, stacked trait transgenic crops containing two transgenes and plants including one transgene were proceed to BC1 and BC2 generations, respectively. In order to simultaneously detect cotton reference gene (sad1) and chitinase transgene, duplex PCR were optimized with four control samples. Also, two fragments amplified in the PCR reaction for reference gene that were analyzed and sequenced. The sequencing results showed that the two fragments are related to two different copies of sad1 gene that in one of copies a 79 bp deletion in region of second intron is happened. So, this deletion causes no expression variation between these two copies.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی امکان انتقال و انباشت ژن¬های مقاومت به آفت (Bt) و بیماری قارچی (کیتیناز) به ارقام تجاری پنبه از طریق تلاقی
Persian Abstract: پنبه (Gossypium hirsutum) یکی از مهم¬ترین محصولات اقتصادی جهان است که به¬عنوان غنی¬ترین منبع فیبری و پایه اصلی صنعت نساجی محسوب می¬شود. اگرچه پنبه گیاهی نسبتاً مقاوم به شرایط تنش است، اما همانند دیگر محصولات زراعی، تحت تأثیر تنش¬های زیستی و غیرزیستی مختلفی قرار می¬گیرد. اصلاح¬گران پنبه با استفاده از روش¬های اصلاح نباتات سنتی، ژرم¬پلاسم پنبه را بهبود بخشیده¬اند؛ اما دستاوردهای محدودی در رابطه با تنش¬های زیستی خصوصاً مقابله با آفات و بیماری¬ها گزارش شده است. این امر می¬تواند ناشی از ژرم¬پلاسم ضعیف پنبه و دسترسی محدود به ژن¬های مقاومت به آفات و بیماری¬ها در ژرم¬پلاسم پنبه باشد. بنابراین، تلفیق روش¬های مهندسی ژنتیک و اصلاح نباتات سنتی و انباشت ژن¬های مقاومت به آفات و بیماری¬ها می¬تواند باعث بهبود کمیت و کیفیت محصول شود. هم¬چنین، با کشت گیاهان تراریخته مقاوم به آفات و بیماری¬ها، استفاده از سموم شیمیایی و هزینه¬های تولید کاهش یافته و از آلودگی¬های زیست محیطی جلوگیری می¬شود. در این تحقیق به¬منظور انتقال ژن¬های cry1Ab (مقاومت در برابر آفت کرم غوزه پنبه) و کیتیناز (مقاومت در برابر پژمردگی ورتیسیلیومی پنبه) به ارقام تجاری پنبه ایران (ورامین، خرداد، ساحل و بختگان)، لاین¬های تراریخته حاوی تراژن¬های cry1Ab و chi (با منشأ رقم کوکر) و ارقام تجاری ایرانی تلاقی داده شدند. هم¬چنین، برای انباشت هر دو تراژن در ارقام تجاری پنبه ایران، ابتدا لاین¬های تراریخته با هم تلاقی داده شدند، پس از تأیید حضور هر دو تراژن در یک گیاه، بین نتاج حاصل و ارقام تجاری ایرانی تلاقی جنسی انجام شد و برای بازیابی ژنوتیپ ارقام تجاری، نتاج حاصل از تلاقی جنسی با والد تجاری خود تلاقی برگشتی داده شدند. پایداری انتقال تراژن¬های cry1Ab و chi در نسل¬های حاصل از تلاقی¬های جنسی و برگشتی به¬وسیله واکنش PCR بررسی شد. هم¬چنین، ردیابی غیرمستقیم تراژن¬ها با استفاده از واکنش PCR برای ژن nptII (به¬عنوان ژن نشانگر انتخابی) انجام شد. در گیاهان نسل F1 و BC1 بیان تراژن¬ها در سطح پروتئینی با آزمون وسترن بلات ارزیابی شد و پروتئین¬هایی با وزن مولکولی مورد انتظار مشاهده گردید. در آزمایش زیست¬سنجی علیه بیماری قارچی با عصاره پروتئین خام در گیاهان تراریخته نسل BC1 نسبت به گیاه شاهد، کاهش رشد قارچ Verticillium dahliae مشاهده شد. در آزمایش زیست¬سنجی حشره نمونه¬های حاوی برگ گیاهان تراریخته نسل BC1 مقاومت بالای در برابر تغذیه لاروهای کرم غوزه پنبه نشان دادند. در حالی که خسارت وارد شده به برگ گیاه شاهد شدید بود.نتایج حاصل، انتقال و انباشت موفق تراژن¬های cry1Ab و chi در ارقام تجاری ایرانی را نشان داد. در این پژوهش، گیاهان زراعی تراریخته انباشته¬شده حاوی دو تراژن تا نسل BC1 و گیاهان حاوی یک تراژن تا نسل BC2 پیش رفتند. به-منظور ردیابی همزمان ژن داخلی پنبه (sad1) و تراژن کیتیناز واکنش PCR دوگانه با چهار نمونه کنترلی بهینه شد. هم¬چنین در واکنش PCR دو قطعه برای ژن داخلی تکثیرشدند که مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج توالی¬یابی قطعات تکثیری نشان داد این دو قطعه مربوط به دو نسخه مختلف ژن sad1 هستند که در یکی از نسخه¬ها یک حذف bp 79 در ناحیه اینترون دوم وجود دارد. بنابراین این حذف منجر به تفاوت بیانی در این دو نسخه نمی¬گردد
Supervisor:
SupervisorE-mail
Dezhsetan, SaraUNSPECIFIED
Tohidfar, MasoudUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Arabsalmani, MortezaUNSPECIFIED
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: 23 Nov 2018 08:00
Last Modified: 23 Nov 2018 08:00
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2046

Actions (login required)

View Item View Item