RESUMO
Production of transgenic plants with desired agronomic and horticultural traits has gained great importance to fulfill demands of the growing population. Genetic transformation is also a fundamental step to study basics of plant sciences. Different transformation protocols have been developed and used which are reliable and efficient. These protocols used antibiotic or herbicide resistance genes incorporated along with gene of interest to identify transformed plants from non-transformed ones. These marker genes may pose a threat to human and environment. Use of visual markers enables direct and easier observation of transformed plants with more precision. In current study a gene cassette with 'pigment production hydroxylase (PPH) gene under fiber specific promoter (GhSCFP) and downstream Nos-terminator was designed. After checking the structural and functional efficiency of codon optimized gene using bioinformatics tools, the cassette was sent for chemical synthesis from commercial source. The pigment gene cassette (PPH_CEMB), cloned in pCAMBIA-1301, was transformed into Agrobacterium through electroporation. Agrobacterium-mediated floral dip method was used to transform Camelina sativa inflorescence. After seed setting a total of 600 seed were observed for change in color and out of these, 19 seeds developed a reddish-brown coloration, while the remaining 581 seeds remained yellow. The transformation efficiency calculated on basis of color change was 1.0%. PCR analysis of leaves obtained after sowing reddish seeds confirmed the transformation of pigment production gene, while no PCR amplification was observed in leaves of plants from wild type seeds. From the results it is evident that Agrobacterium-mediated transformation of C. sativa inflorescence is very efficient and environment friendly technique not only for detection of transformed plants but also to study basic cellular processes.
A produção de plantas transgênicas com características agronômicas e hortícolas desejadas vem ganhando grande importância por atender às demandas da crescente população. A transformação genética também é um passo fundamental para estudar os fundamentos das ciências das plantas. Foram desenvolvidos e utilizados diferentes protocolos de transformação, ââque são confiáveis ââe eficientes. Esses protocolos usaram genes de resistência a antibióticos ou herbicidas incorporados ao gene de interesse para identificar plantas transformadas e não transformadas. Esses genes marcadores podem representar uma ameaça ao ser humano e ao meio ambiente. O uso de marcadores visuais permite a observação direta e fácil de plantas transformadas com mais precisão. No estudo atual, foi projetado um cassete de genes com o gene da hidroxilase de produção de pigmentos (PPH) sob promotor específico de fibra (GhSCFP) e terminador NOS a jusante. Após verificar a eficiência estrutural e funcional do gene otimizado por códons usando ferramentas de bioinformática, o cassete foi enviado para síntese química a partir de fonte comercial. O cassete do gene do pigmento (PPH_CEMB), clonado em pCAMBIA-1301, foi transformado em Agrobacterium por eletroporação. O método de imersão floral mediado por Agrobacterium foi usado para transformar a inflorescência de Camelina sativa. Após a formação de sementes, foi observado um total de 600 sementes com mudança de cor, das quais 19 desenvolveram uma coloração marrom-avermelhada, enquanto as 581 restantes permaneceram amarelas. A eficiência de transformação calculada com base na mudança de cor foi de 1%. A análise de PCR das folhas obtidas após a semeadura de sementes avermelhadas confirmou a transformação do gene produtor de pigmentos, enquanto não foi observada amplificação por PCR em folhas de plantas de sementes do tipo selvagem. A partir dos resultados, é evidente que a transformação da inflorescência de C. sativa mediada por Agrobacterium é uma técnica muito eficiente e favorável ao ambiente não só para a detecção de plantas transformadas, mas também para estudar processos celulares básicos.
Assuntos
Rhodococcus , Biomarcadores , Plantas Geneticamente ModificadasRESUMO
Vegetables are an important source of income and high-value crops for small farmers. Chilli (Capsicum spp.) is one of the most economically important vegetables of Pakistan and it is grown throughout the country. It is a rich source of nutrition especially vitamins A, B, C and E along with minerals as folic acid, manganese (Mn), potassium (K) and molybdenum (Mo). Chilli possesses seven times more amount of vitamin C than an orange. Vitamin A, C and beta carotenoids are strong antioxidants to scavenge the free radicals. Chilli production is restricted due to various biotic factors. Among these viruses, Chilli veinal mottle virus (ChiVMV) is one of the most destructive and menacing agents that inflicts heavy and colossal losses that accounted for 50% yield loss both in quality and quantity. Pathogen-Derived Resistance (PDR) approach is considered one of the effective approaches to manage plant viruses. In this study, ChiVMV was characterized on a molecular level, the coat protein (CP) gene of the virus was stably transformed into Nicotiana benthamiana plants using Agrobacterium tumefaciens. The transgenic plants were challenged with the virus to evaluate the level of resistance of plants against the virus. It was observed that the plants expressing CP gene have partial resistance against the virus in terms of symptoms' development and virus accumulation. Translation of this technique into elite chilli varieties will be resulted to mitigate the ChiVMV in the crop as well as an economic benefit to the farmers.
Vegetais são uma importante fonte de renda e culturas de alto valor para os pequenos agricultores. A pimenta-malagueta (Capsicum spp.) é uma das hortaliças mais importantes economicamente do Paquistão e é cultivada em todo o país. É uma rica fonte de nutrição, especialmente vitaminas A, B, C e E com minerais como ácido fólico, manganês (Mn), potássio (K) e molibdênio (Mo). O pimentão possui sete vezes mais vitamina C do que a laranja. Vitaminas A e C e betacarotenoides são antioxidantes fortes para eliminar os radicais livres. A produção de pimenta é restrita devido a vários fatores bióticos. Entre esses vírus, o ChiVMV é o agente mais destrutivo e ameaçador que inflige perdas pesadas e colossais que representam 50% da perda de rendimento, tanto em qualidade quanto em quantidade. A abordagem de resistência derivada de patógenos (PDR) é considerada uma das abordagens eficazes para gerenciar os vírus de plantas. Neste estudo, ChiVMV foi caracterizado em nível molecular e o gene CP do vírus foi transformado de forma estável em plantas Nicotiana benthamiana usando Agrobacterium tumefaciens. As plantas transgênicas foram desafiadas com o vírus para avaliar seu nível de resistência contra o vírus. Observou-se que as plantas que expressam o gene CP apresentam resistência parcial ao vírus em termos de desenvolvimento de sintomas e acúmulo de vírus. A tradução dessa técnica em variedades de pimenta de elite resultará na mitigação do ChiVMV na safra, bem como em benefícios econômicos para os agricultores em termos de melhor rendimento e baixo custo de produção.
Assuntos
Capsicum/virologia , Farmacorresistência Viral , Plantas Geneticamente Modificadas , Nicotiana/genéticaRESUMO
Abstract Vegetables are an important source of income and high-value crops for small farmers. Chilli (Capsicum spp.) is one of the most economically important vegetables of Pakistan and it is grown throughout the country. It is a rich source of nutrition especially vitamins A, B, C and E along with minerals as folic acid, manganese (Mn), potassium (K) and molybdenum (Mo). Chilli possesses seven times more amount of vitamin C than an orange. Vitamin A, C and beta-carotenoids are strong antioxidants to scavenge the free radicals. Chilli production is restricted due to various biotic factors. Among these viruses, Chilli veinal mottle virus (ChiVMV) is one of the most destructive and menacing agents that inflicts heavy and colossal losses that accounted for 50% yield loss both in quality and quantity. Pathogen-Derived Resistance (PDR) approach is considered one of the effective approaches to manage plant viruses. In this study, ChiVMV was characterized on a molecular level, the coat protein (CP) gene of the virus was stably transformed into Nicotiana benthamiana plants using Agrobacterium tumefaciens. The transgenic plants were challenged with the virus to evaluate the level of resistance of plants against the virus. It was observed that the plants expressing CP gene have partial resistance against the virus in terms of symptoms development and virus accumulation. Translation of this technique into elite chilli varieties will be resulted to mitigate the ChiVMV in the crop as well as an economic benefit to the farmers.
Resumo Vegetais são uma importante fonte de renda e culturas de alto valor para os pequenos agricultores. A pimenta-malagueta (Capsicum spp.) é uma das hortaliças mais importantes economicamente do Paquistão e é cultivada em todo o país. É uma rica fonte de nutrição, especialmente vitaminas A, B, C e E com minerais como ácido fólico, manganês (Mn), potássio (K) e molibdênio (Mo). O pimentão possui sete vezes mais vitamina C do que a laranja. Vitaminas A e C e betacarotenoides são antioxidantes fortes para eliminar os radicais livres. A produção de pimenta é restrita devido a vários fatores bióticos. Entre esses vírus, o ChiVMV é o agente mais destrutivo e ameaçador que inflige perdas pesadas e colossais que representam 50% da perda de rendimento, tanto em qualidade quanto em quantidade. A abordagem de resistência derivada de patógenos (PDR) é considerada uma das abordagens eficazes para gerenciar os vírus de plantas. Neste estudo, ChiVMV foi caracterizado em nível molecular e o gene CP do vírus foi transformado de forma estável em plantas Nicotiana benthamiana usando Agrobacterium tumefaciens. As plantas transgênicas foram desafiadas com o vírus para avaliar seu nível de resistência contra o vírus. Observou-se que as plantas que expressam o gene CP apresentam resistência parcial ao vírus em termos de desenvolvimento de sintomas e acúmulo de vírus. A tradução dessa técnica em variedades de pimenta de elite resultará na mitigação do ChiVMV na safra, bem como em benefícios econômicos para os agricultores em termos de melhor rendimento e baixo custo de produção.
RESUMO
Vegetables are an important source of income and high-value crops for small farmers. Chilli (Capsicum spp.) is one of the most economically important vegetables of Pakistan and it is grown throughout the country. It is a rich source of nutrition especially vitamins A, B, C and E along with minerals as folic acid, manganese (Mn), potassium (K) and molybdenum (Mo). Chilli possesses seven times more amount of vitamin C than an orange. Vitamin A, C and betacarotenoids are strong antioxidants to scavenge the free radicals. Chilli production is restricted due to various biotic factors. Among these viruses, Chilli veinal mottle virus (ChiVMV) is one of the most destructive and menacing agents that inflicts heavy and colossal losses that accounted for 50% yield loss both in quality and quantity. Pathogen-Derived Resistance (PDR) approach is considered one of the effective approaches to manage plant viruses. In this study, ChiVMV was characterized on a molecular level, the coat protein (CP) gene of the virus was stably transformed into Nicotiana benthamiana plants using Agrobacterium tumefaciens. The transgenic plants were challenged with the virus to evaluate the level of resistance of plants against the virus. It was observed that the plants expressing CP gene have partial resistance against the virus in terms of symptoms' development and virus accumulation. Translation of this technique into elite chilli varieties will be resulted to mitigate the ChiVMV in the crop as well as an economic benefit to the farmers.
Vegetais são uma importante fonte de renda e culturas de alto valor para os pequenos agricultores. A pimenta-malagueta (Capsicum spp.) é uma das hortaliças mais importantes economicamente do Paquistão e é cultivada em todo o país. É uma rica fonte de nutrição, especialmente vitaminas A, B, C e E com minerais como ácido fólico, manganês (Mn), potássio (K) e molibdênio (Mo). O pimentão possui sete vezes mais vitamina C do que a laranja. Vitaminas A e C e betacarotenoides são antioxidantes fortes para eliminar os radicais livres. A produção de pimenta é restrita devido a vários fatores bióticos. Entre esses vírus, o ChiVMV é o agente mais destrutivo e ameaçador que inflige perdas pesadas e colossais que representam 50% da perda de rendimento, tanto em qualidade quanto em quantidade. A abordagem de resistência derivada de patógenos (PDR) é considerada uma das abordagens eficazes para gerenciar os vírus de plantas. Neste estudo, ChiVMV foi caracterizado em nível molecular e o gene CP do vírus foi transformado de forma estável em plantas Nicotiana benthamiana usando Agrobacterium tumefaciens. As plantas transgênicas foram desafiadas com o vírus para avaliar seu nível de resistência contra o vírus. Observou-se que as plantas que expressam o gene CP apresentam resistência parcial ao vírus em termos de desenvolvimento de sintomas e acúmulo de vírus. A tradução dessa técnica em variedades de pimenta de elite resultará na mitigação do ChiVMV na safra, bem como em benefícios econômicos para os agricultores em termos de melhor rendimento e baixo custo de produção.
Assuntos
Nicotiana/genética , Potyvirus/genética , Paquistão , Doenças das Plantas/genética , Plantas Geneticamente Modificadas/genética , Resistência à DoençaRESUMO
Vegetables are an important source of income and high-value crops for small farmers. Chilli (Capsicum spp.) is one of the most economically important vegetables of Pakistan and it is grown throughout the country. It is a rich source of nutrition especially vitamins A, B, C and E along with minerals as folic acid, manganese (Mn), potassium (K) and molybdenum (Mo). Chilli possesses seven times more amount of vitamin C than an orange. Vitamin A, C and beta carotenoids are strong antioxidants to scavenge the free radicals. Chilli production is restricted due to various biotic factors. Among these viruses, Chilli veinal mottle virus (ChiVMV) is one of the most destructive and menacing agents that inflicts heavy and colossal losses that accounted for 50% yield loss both in quality and quantity. Pathogen-Derived Resistance (PDR) approach is considered one of the effective approaches to manage plant viruses. In this study, ChiVMV was characterized on a molecular level, the coat protein (CP) gene of the virus was stably transformed into Nicotiana benthamiana plants using Agrobacterium tumefaciens. The transgenic plants were challenged with the virus to evaluate the level of resistance of plants against the virus. It was observed that the plants expressing CP gene have partial resistance against the virus in terms of symptoms' development and virus accumulation. Translation of this technique into elite chilli varieties will be resulted to mitigate the ChiVMV in the crop as well as an economic benefit to the farmers.(AU)
Vegetais são uma importante fonte de renda e culturas de alto valor para os pequenos agricultores. A pimenta-malagueta (Capsicum spp.) é uma das hortaliças mais importantes economicamente do Paquistão e é cultivada em todo o país. É uma rica fonte de nutrição, especialmente vitaminas A, B, C e E com minerais como ácido fólico, manganês (Mn), potássio (K) e molibdênio (Mo). O pimentão possui sete vezes mais vitamina C do que a laranja. Vitaminas A e C e betacarotenoides são antioxidantes fortes para eliminar os radicais livres. A produção de pimenta é restrita devido a vários fatores bióticos. Entre esses vírus, o ChiVMV é o agente mais destrutivo e ameaçador que inflige perdas pesadas e colossais que representam 50% da perda de rendimento, tanto em qualidade quanto em quantidade. A abordagem de resistência derivada de patógenos (PDR) é considerada uma das abordagens eficazes para gerenciar os vírus de plantas. Neste estudo, ChiVMV foi caracterizado em nível molecular e o gene CP do vírus foi transformado de forma estável em plantas Nicotiana benthamiana usando Agrobacterium tumefaciens. As plantas transgênicas foram desafiadas com o vírus para avaliar seu nível de resistência contra o vírus. Observou-se que as plantas que expressam o gene CP apresentam resistência parcial ao vírus em termos de desenvolvimento de sintomas e acúmulo de vírus. A tradução dessa técnica em variedades de pimenta de elite resultará na mitigação do ChiVMV na safra, bem como em benefícios econômicos para os agricultores em termos de melhor rendimento e baixo custo de produção.(AU)
Assuntos
Capsicum/virologia , Farmacorresistência Viral , Nicotiana/genética , Plantas Geneticamente ModificadasRESUMO
Se presentan los orígenes de la transgénesis vegetal, analizando los experimentos que llevaron a la obtención de las primeras plantas transgénicas. Aquí se entrecruzan actores, prácticas e intereses que resultan emblemáticos de la biotecnología. Se trata, además, de un caso donde se pone en juego el consenso sobre el sentido de experimentos fundamentales. Estos sucesos permiten ilustrar parte de los conflictos en los que se involucran los organismos genéticamente modificados, pues en torno a estos primeros experimentos los científicos articularán representaciones distintas sobre la transgénesis vegetal, valorando de un modo distinto las anomalías que presentaban los primeros experimentos. De este modo, se analizan los intereses e interpretaciones en torno a los primeros experimentos con plantas transgénicas.
The origins of plant transgenesis are discussed and the experiments that led to the first transgenic plants are analyzed. This process involved a series of actors, practices and interests specific to biotechnology. Consensus about the meaning of fundamental experiments was also at issue here. These events illustrate some of the conflicts related to genetically modified organisms, since scientists had different responses to plant transgenesis at the time of the first experiments, and opinions of the anomalies in those experiments varied. Thus, this article analyzes the interests and interpretations surrounding the first experiments involving transgenic plants.
Assuntos
História do Século XX , Biotecnologia , Plantas Geneticamente Modificadas/anatomia & histologia , Organismos Geneticamente Modificados , Pesquisa em Genética/históriaRESUMO
Se estableció un sistema de organogénesis indirecta para la obtención de brotes múltiples a partir de segmentos internodales de la variedad Diacol Capiro. La ubicación de explantes en medio Murashige y Skoog (MS) suplementado con 2 mg/l de zeatina ribosido (ZR), 0,02 mg/l de ácido naftalenácetico (ANA) y 0,02 mg/l de ácido giberélico (AG3), permite la obtención de plántulas entre la séptima y novena semana con una efectividad del 80-100%. Mediante ubicación de explantes previamente cocultivados con la cepa LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens que contiene el plásmido recombinante pNOV022, se verificó la utilidad del medio para procesos de transformación, obteniéndose tasas hasta del 100% de regeneración. Finalmente, con el objetivo de determinar el uso potencial de la manosa como agente selectivo en procesos de transformación, se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de manosa sobre la viabilidad y capacidad regenerativa de explantes.
A system of indirect organogenesis for the multiple buds production from internode stem sections in Diacol Capiro variety was established. Explants on Murashige & Skoog (MS) medium with zeatine riboside (ZR) 2 mg/l, naftalenacetic acid (NAA) 0.02 mg/l and giberelic acid (GA3) 0.02 mg/l, produced plants ranging between 7 to 9 weeks with 80-100% effectiveness. In the same medium, explants infected with Agrobacterium LBA4404 strain which carries recombinant plasmid pNOV022, produced regeneration rates reached 100%, thus, the medium utility for trnsformation processes was verified. Finally, to determine the potential use of the mannose as selective agent in transformation processes, the effect of different mannose concentrations on explant viability and regenerative capacity was evaluated.
RESUMO
A transformação genética, que consiste na introdução controlada de um gene no genoma de uma célula receptora e em sua posterior expressão, assume adicional significância, pois abre novas perspectivas ao melhoramento genético de espécies florestais, disponibilizando novos genes com características desejáveis para serem incorporados em menor espaço de tempo. Através do uso de estratégias com Agrobacterium e biobalística, já foram obtidas plantas transgênicas com maior produção de biomassa, melhor qualidade de madeira, maior resistência a determinados insetos e com tolerância a herbicidas, entre outras características de interesse. Tais exemplos demonstram a relevância dessas ferramentas para o setor florestal. Esta revisão apresenta, de forma resumida, a importância do estabelecimento de um eficiente sistema de regeneração in vitro, as principais estratégias usadas na transformação genética de espécies florestais e algumas das características agroflorestais que já foram incorporadas nessas espécies.
The genetic transformation which consists in a controlled introduction of a gene in the genome of a receive cell and its subsequent expression, assumes additional significance, giving new perspectives to genetic improvement of the forest species, extending and available new genes with desirable characteristics, to be incorporated in a smaller period of time. Through the strategies Agrobacterium and bioballistic, transgenic plants had already been obtained showing higher biomass production, better wood quality, resistance to some insects, tolerance to herbicides, among other desirable characteristics, showing the relevance of these tools to the forest industry. This revision points out in a summarized way, the importance of establishing an efficient in vitro regeneration system, the strategies used in the genetic transformations of forestry species and some agroforestry characteristics that were previously incorporated in these species.
RESUMO
A transformação genética, que consiste na introdução controlada de um gene no genoma de uma célula receptora e em sua posterior expressão, assume adicional significância, pois abre novas perspectivas ao melhoramento genético de espécies florestais, disponibilizando novos genes com características desejáveis para serem incorporados em menor espaço de tempo. Através do uso de estratégias com Agrobacterium e biobalística, já foram obtidas plantas transgênicas com maior produção de biomassa, melhor qualidade de madeira, maior resistência a determinados insetos e com tolerância a herbicidas, entre outras características de interesse. Tais exemplos demonstram a relevância dessas ferramentas para o setor florestal. Esta revisão apresenta, de forma resumida, a importância do estabelecimento de um eficiente sistema de regeneração in vitro, as principais estratégias usadas na transformação genética de espécies florestais e algumas das características agroflorestais que já foram incorporadas nessas espécies.(AU)
The genetic transformation which consists in a controlled introduction of a gene in the genome of a receive cell and its subsequent expression, assumes additional significance, giving new perspectives to genetic improvement of the forest species, extending and available new genes with desirable characteristics, to be incorporated in a smaller period of time. Through the strategies Agrobacterium and bioballistic, transgenic plants had already been obtained showing higher biomass production, better wood quality, resistance to some insects, tolerance to herbicides, among other desirable characteristics, showing the relevance of these tools to the forest industry. This revision points out in a summarized way, the importance of establishing an efficient in vitro regeneration system, the strategies used in the genetic transformations of forestry species and some agroforestry characteristics that were previously incorporated in these species.(AU)
Assuntos
Plantas Geneticamente Modificadas , BiotecnologiaRESUMO
Insect pests are a major worldwide cause of damage to agriculture. The control of insect pests was primarily relied on agrochemical and, in a much smaller scale, on biological insecticides. Insect-resistant transgenic plants represent a new alternative to the protection of crops against insect pests. The entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) is the source of resistance genes for the commercial production of the so called Bt-plants. In this review, the main features of Bt as source of resistance genes will be described as well as the main aspects of insect-resistant transgenic plants and advantages of using Bt-plants.
Os insetos constituem uma das principais causas de danos à produção agrícola no mundo. O controle de insetos tem sido realizado por meio de agroquímicos e, em muito menor escala, pelo emprego de inseticidas biológicos. As plantas transgênicas resistentes a insetos representam uma nova alternativa no combate aos insetos-praga das lavouras. A bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis Berlinier (Bt) é a fonte dos genes de resistência nas chamadas plantas-Bt, produzidas comercialmente. No presente trabalho de revisão, são abordados os aspectos relacionados à bactéria Bt como fonte de genes de resistência a insetos-pragas, plantas geneticamente modificadas, vantagens do uso de plantas-Bt, bem como perspectivas dessa ferramenta biotecnológica.
RESUMO
Insect pests are a major worldwide cause of damage to agriculture. The control of insect pests was primarily relied on agrochemical and, in a much smaller scale, on biological insecticides. Insect-resistant transgenic plants represent a new alternative to the protection of crops against insect pests. The entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) is the source of resistance genes for the commercial production of the so called Bt-plants. In this review, the main features of Bt as source of resistance genes will be described as well as the main aspects of insect-resistant transgenic plants and advantages of using Bt-plants.
Os insetos constituem uma das principais causas de danos à produção agrícola no mundo. O controle de insetos tem sido realizado por meio de agroquímicos e, em muito menor escala, pelo emprego de inseticidas biológicos. As plantas transgênicas resistentes a insetos representam uma nova alternativa no combate aos insetos-praga das lavouras. A bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis Berlinier (Bt) é a fonte dos genes de resistência nas chamadas plantas-Bt, produzidas comercialmente. No presente trabalho de revisão, são abordados os aspectos relacionados à bactéria Bt como fonte de genes de resistência a insetos-pragas, plantas geneticamente modificadas, vantagens do uso de plantas-Bt, bem como perspectivas dessa ferramenta biotecnológica.