Видягина Е.О.1,2, Ковалицкая Ю.А.2, Салмова М.А.1,2, Логинов Д.С.3, Королева О.В.3, Шестибратов К.А.2

1Пущинский государственный естественнонаучный институт

2Филиал Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

3Институт биохимии имени А.Н.Баха РАН

Ксилоглюканы являются основными полисахаридами гемицеллюлозы, которые в значительной степени определяют механические характеристики клеточных стенок [1]. Разделение микрофибрилл при росте растения обеспечивают ферменты - ксилоглюканазы. Есть основания полагать, что суперэкспрессия ксилоглюканаз, может оказывать существенное влияние на рост и развитие растений [2]. Для доказательства этого предположения нами выбран подход создания трансгенных растений осины с конститутивной экспрессией рекомбинантной ксилоглюканазы.

Для проведения агробактериального переноса использовали штамм бактерий несущий бинарный вектор pBI-Xeg. В Т-ДНК вектора находился химерный ген sp-Xeg под транскрипционным контролем 35S промотора и нопалинсинтетазного терминатора. В результате, были получены 14 линий растений осины с экспрессией рекомбинантного гена ксилоглюконазы из гриба Penicillium canescens и охарактеризованы некоторые их свойства. Конститутивная экспрессия гена sp-Xeg на уровне транскрипции подтверждена ОТ-ПЦР. Анализ белковых экстрактов из листьев тепличных растений и микропобегов in vitro показал повышение ксилоглюканазной активности у трансгенных линий. В случае экстрактов из листьев максимальное повышение активности составило 1,6, а микропобегов in vitro – 2,1. У трансгенных растений отмечено также снижение удельного содержания пентозанов в древесине. В контрольных растениях оно составляло 148 мг/г сухого веса, тогда как в исследуемых клонах варьировало от 100 до 140 мг/г сухого веса. Сравнительный анализ морфологии листьев трансгенных клонов позволил обнаружить неожиданный эффект гена sp-Xeg. Выявлено увеличениие длины черешка и сокращение длины главной жилки у трансгенных линий. Отношение длины черешка и главной жилки у растений контрольной группы равнялось 0,49, тогда как у трансгенных растений оно варьировало от 0,51 до 0,66.

Полученные результаты служат основанием для дальнейшего изучения свойств трансгенных линий Xeg. Нами планируется определить содержание целлюлозы и лигнинов в данных растений, а также выявить возможные изменения в экспрессии нативных белков.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного контракта № 11.519.11.6043.

Список литературы:

Carpita N., McCann M. The cell wall. // Biochemistry and Molecular Biology of Plants / Eds. Buchanan B., Gruissem W., Jones R. Somerset, NJ: John Wiley & Sons. 2000. P. 52–108

Park Y.W., Baba K., Furuta Y., Iida I., Sameshima K., Arai M., Hayashi T. Enhancement of Growth and Cellulose Accumulation by Overexpression of Xyloglucanase in Poplar // FEBS Letters. 2004. V. 564. P. 183-187.