Annotatsiya: Soya dunyodagi eng muhim dukkakli ekinlardan biridir

Annotatsiya: Soya dunyodagi eng muhim dukkakli ekinlardan biridir. Soya o'simliklariga bir qancha biotik va abiotik omillar, shuningdek hasharotlar zararkunandalari va hosilning sifati va hosildorligini pasaytiradigan kasalliklar ta'sir qiladi. Ushbu biotik va abiotik muammolarni bartaraf etish uchun yangi texnologiyalarni qo'llash va kerakli sifatlarga ega yangi navlarni ishlab chiqishni o'z ichiga olgan ekinlarni ishlab chiqarishni oshirish uchun muntazam ravishda ekinlarni yaxshilash rejasiga rioya qilish kerak. Soya genomini sekvensiyalash loyihasi tugallangandan so'ng, kerakli gen ketma-ketligiga kirish soya fasulyasini yaxshilash bo'yicha harakatlarni ilgari surishi kutilmoqda. In vitro o'simliklarni qayta tiklash uchun ikkita umumiy yondashuv qo'llaniladi; yetilmagan embrionlardan somatik embriogenez va o'simlik va urug'larning etuk qismlaridan organogenez. Soyaning in vitro regeneratsiyasi bir qancha fizik, biokimyoviy va genetik omillarga bog'liq. Turli genotiplar ishlatiladigan regeneratsiya usuliga turlicha javob beradi. Piramida soyasi bir nechta naslchilik va xaritalash loyihalarida qo'llaniladi, ammo qayta tiklash jarayoni ishlab chiqilmagan. Loyihamizning maqsadi soya fasulyesi cv uchun in vitro regeneratsiya jarayonini ishlab chiqish edi. Genetik manipulyatsiyaga mos keladigan piramida. Biz unib chiqayotgan urug'lardan kotiledonlar va embrionlarni kesib tashladik va har xil konsentratsiyali 2,4-D va NAA bilan qo'zg'atilgan kallus, yakka holda yoki birgalikda ishlatiladi. 2,4-D 3-21 M konsentratsiyasida kultura muhitida kotiledonlardan 100% kallus induksiyasi hosil bo'ldi. Kallus hosil bo'lgandan so'ng, biz ularni BAP va Kinetin o'z ichiga olgan madaniy muhitga o'tkazdik va ildiz va kurtaklar oldik; 5 M BAP bu maqsadda eng samarali bo'ldi. To'liq rivojlangan o'simliklar iyul oyida sog'lom urug'larni hosil qilgan uch oydan kamroq vaqt ichida qozonlarga ko'chirildi. Kalit so'zlar : Glitsin max, Piramida, kotiledonlar, embrionlar, organogenez, kallus induksiyasi, 2,4-D, BAP.
Soya, Glycine max (L.) Merr., muhim donli dukkakli o'simlik bo'lib, u nafaqat qimmatbaho yog'li ekin, balki chorvachilik va suv xo'jaligi uchun ozuqa sifatida ham qo'llaniladi. Soya fasulyasi dietali oqsillarning boy manbai bo'lib, xom va qayta ishlangan oziq-ovqat, shuningdek ichimliklar sifatida ishlatiladi. Dunyoning barcha iqlim zonalarida soyaning keng yetishtirilishi uni eng qimmatli qishloq xo‘jaligi mahsulotlaridan biriga aylantiradi. 2009 yilda jahon miqyosida ishlab chiqarish 210,9 million tonnani tashkil etdi va bu hosildorlikda AQShning hissasi 38% ni tashkil etdi [1]. Hozirgi hosildorlik darajasida 2020 yilga kelib dunyoda soya yetishtirish 311,1 million tonnaga yetishi kutilmoqda [2]. Dunyo aholisining ko'payishi bilan oziq-ovqat ishlab chiqarishni ko'paytirish kerak. Soya, makkajo'xori, guruch va bug'doy kabi ekinlar noan'anaviy oziq-ovqat manbalari bilan bir qatorda muhim rol o'ynaydi. Ekinlar, jumladan, soya yetishtirishni ko'paytirish uchun tuz, qurg'oqchilik, suvsizlanish, yuqori va past haroratlar, kasalliklar, begona o'tlar va hasharotlar zararkunandalari kabi biotik va abiotik stresslar bilan bog'liq muammolarni bartaraf etish uchun hosilni barqaror yaxshilash kerak. Hosilning 37% ga yaqini begona oʻtlar, zararkunandalar va kasalliklar taʼsirida nobud boʻladi [3]. Soya ekinlarini ichki va tashqi stresslarga qarshi yaxshilash uchun katta hajmdagi mehnat talab etiladi. An'anaviy usullar
soyani yaxshilash juda uzoq va bir nechta stress omillariga nisbatan kamroq samaralidir. In vitro va molekulyar usullar o'simlik to'qimalari madaniyati, rekombinant texnologiya va marker yordamida seleksiyadan foydalangan holda hosilni yaxshilash jarayonini yaxshilash uchun ishlab chiqilmoqda va qo'llanilmoqda [3]. Soya genomining ketma-ketligi 2008 yilda yakunlandi [4, 5] va bu ketma-ketlikdagi uchinchi o'simlik genomidir. Butun ketma-ketlikka SoyBase ma'lumotlar bazasi [24] orqali kirish mumkin. Genom ketma-ketligi juda katta miqdordagi genetik ma'lumotni beradi va hasharotlar zararkunandalari va kasalliklarga chidamliligi, hosildorlik va suv ta'siriga bog'liq bo'lgan kerakli belgilarning genlarini aniqlashga yordam beradi. Bundan tashqari, genom ketma-ketligi soya navlarini yaxshilashda ishlatilishi mumkin bo'lgan oqsillar va yog' kislotalarining sifati uchun javobgar bo'lgan metabolik yo'llarning tarkibiy qismlarini aniqlashi mumkin. O'simlik to'qimalarining madaniyati orqali ekinlarni yaxshilash laboratoriyada kallusni boshlash va asirlari va ildizlarini qayta tiklash yoki bir nechta o'simliklarni to'g'ridan-to'g'ri barglar, kurtaklar, urug'lar, embrionlar yoki kotiledonlarning kichik bo'laklaridan qayta tiklash orqali o'simliklarni etishtirish orqali amalga oshirilishi mumkin. Kallus hosil bo'lgandan so'ng, uni klonlangan gen mahsuloti yoki interferent RNK (RNK) qo'shib, Agrobacterium tumefaciens [3, 6, 7] kabi bilvosita usullar yoki zarrachalarni bombardimon qilish, elektroporatsiya va boshqalar kabi to'g'ridan-to'g'ri usullar yordamida genetik transformatsiya qilish orqali boshqarish mumkin. kremniy karbid zarralari [8]. Kallus hujayralarning samarali transformatsiyasi, tanlanishi va yangilanishi tufayli bilvosita usullar uchun foydalidir [9] So'nggi bir necha o'n yilliklarda somatik embriogenez yoki to'g'ridan-to'g'ri organogenezga asoslangan soya regeneratsiyasi uchun ko'plab usullar joriy etildi [8, 10-16]. Regeneratsiya jarayoniga bir qancha omillar ta'sir qiladi, ular orasida; Eksplantlarni tanlash, media tarkibi, atrof-muhit sharoitlari va soya navining genotipi. Genotip turli o'sish gormonlarini tanlash bilan birga to'qima madaniyati orqali soyaning yangilanishida hal qiluvchi rol o'ynaydi [17-19]. Fakultet professor-o‘qituvchilari va magistrantlar tomonidan chet el professor-o‘qituvchilari bilan hamkorlikda turli loyihalarda genetik xaritalash uchun kafedramizda bir nechta soya navlaridan foydalanilmoqda. Bizning ma'lumotimizga ko'ra, hozirda Piramida uchun regeneratsiya usuli mavjud emas. Biz bir nechta navlar, shu jumladan Piramida uchun regeneratsiya usulini ishlab chiqishni maqsad qilganmiz. Piramida muhim soya navi bo'lib, kasalliklarga chidamli bo'lishga qaratilgan bir qancha naslchilik va xaritalash ishlarida qo'llanilgan [20]. Piramida uchun ishlab chiqilgan protokol genom ketma-ketligi va RNKi tomonidan aniqlangan yangi genlar bilan genetik transformatsiya uchun, shuningdek marker yordamida hosilni yaxshilash uchun ishlatiladi. Eksplantni olib tashlash va kallusni boshlash Gidratlangan urug'larning membranali urug'lik qobig'i skalpel yordamida olib tashlandi. Ikki kotiledonni ochish va embrionlarni ochish uchun urug'lar uzunlamasına kesilgan. To'liq embrionlar forseps yordamida muloyimlik bilan chiqariladi va kallus muhitiga o'tkaziladi. Beshta urug'dan kesilgan beshta embrion bir bankada o'stirildi va NAA, 2,4-D va ularning birikmalarini o'z ichiga olgan kallus muhitining har bir konsentratsiyasi bilan bir idishga bir xil urug'lardan o'nta kotiledon qo'shildi. Media idishlari Biotronette Mark III Environmental Chamber inkubatorida (Bio-Line) xona haroratida lyuminestsent va cho'g'lanma chiroqlar bilan saqlanadigan 16 soatlik fotoperiyodda inkubatsiya qilindi. Eksplantlar kallus muhitida 3-4 hafta davomida saqlanadi. Kuzatuvlar har hafta 6-haftaga qadar yozib olindi va bu vaqt davomida hech qanday vosita o'zgartirilmadi.
MATERIALLAR VA USULLAR Soya urug'lari doktor Randall Nelson tomonidan taqdim etilgan, Milliy soya tadqiqot markazi, USDA-ARS, Urbana, IL. Urug'lar ishlatilgunga qadar xona haroratida quritgichda saqlanadi. Urug'larni sterilizatsiya qilish Urug'larni zararsizlantirish uchun Maude Hinchee (nashr qilinmagan) bug 'fazasi urug'ini sterilizatsiya qilish usuli ishlatilgan. Urug'lar 100 sm2 shisha Petri plastinkasiga qo'shildi va 97 ml tijorat Chlorox® bo'lgan stakan bilan birga eksikator ichiga joylashtirildi. Keyin desikator tutun qopqog'i ostiga qo'yildi va Chlorox® ga 3 ml konsentrlangan xlorid kislota qo'shildi va darhol qopqoq quritgichga qo'yildi. 5-24 soatdan keyin urug'lar quritgichdan chiqariladi. Petri plastinkasida kotiledon va embrionlarni 20-24 soat davomida namlash uchun 10-15 ml steril deionizatsiyalangan suv qo'shildi.
Shoot va ildiz hosil bo'lishi Kallus kotiledonlar va embrionlar bo'lgan bankalarda hosil bo'lgach, u BAP, Kinetin yoki ikkalasining kombinatsiyasini o'z ichiga olgan surgun muhitiga o'tkazildi. Kurtaklar/ildiz shakllanishi uchun atrof-muhit sharoitlari kallus induksiyasi bilan bir xil edi. Ildizlarni qo'zg'atish uchun maxsus media modifikatsiyalari qilinmagan. Ildizli kurtaklar 24-48 soat davomida 100% nisbiy namlikda vermikulitga, so'ngra issiqxonada Miracle-Gro Potting Mix bilan 40 sm idishlarga ko'chirildi va keyinroq idishlar issiqxonadan tashqariga ko'chirildi.
Media tayyorlash madaniyat muhiti Murashige va Skoog [21] tuzlari (M5524; Sigma-Aldrich) yordamida MS mikronutrientlari (Carolina Biologicals), vitaminlar (M7150; SigmaAldrich), kazein gidrolizat (82514; Fluka), 3% saxaroza (S) bilan tayyorlangan. Sigma-Aldrich) va 0,8% agar (Carolina Biologicals). Media pH 5,6-5,7 ga sozlangan, 121 °C va 16 funt/kvadrat dyuymda 15 daqiqa davomida avtoklavlangan va ommaviy axborot vositalarining harorati 50-60 °C ga tushganda bolalar oziq-ovqatlari idishlarida tarqatilgan. Kallusning boshlanishi uchun MS muhiti 0, 3, 9, 15 va 21 M da indol-3-sirka kislotasi [(IAA), (I2886; SigmaAldrich)] bilan o'zgartirildi; 2,4- diklorofenoksi sirka kislotasi [(2,4-D), (D7299; Sigma-Aldrich)] 0, 3, 9, 15 va 21 M; -naftalin sirka kislotasi [(NAA), (N0640; Sigma-Aldrich)] 0, 3, 9, 15 va 21 M yoki 2,4-D va NAA birikmasi 3+3, 9+9 va Har biri 15+15 M. Kallusdan otish boshlanishi 0, 5, 10 va 15 M da 6-benzil aminopurin [(BAP), (B3408; SigmaAldrich)] bilan o'zgartirilgan MS muhitida amalga oshirildi; Kinetin [(Kin), (K0753, Sigma-Aldrich)] 0, 5, 10 va 15 M da yoki ularning kombinatsiyasi bir nechta yapon navlarining genezisi va o'simliklarning yangilanishi Shimoliy Amerikaning "Jek" navidan ustun yoki taqqoslangan. Sayram va boshqalar. [19] organogenez orqali turli xil soya navlarida o'simliklarning yangilanishida sezilarli farqlarni aniqladi. Kotiledonlarning ko'p qismidan va ba'zi embrionlardan (3, 9, 15 va 21 M 2,4-D bo'lgan madaniy muhitdan yoki NAA bilan birgalikda) kalli BAP, Kinetin va ularning kombinatsiyasi bilan o'zgartirilgan muhitda o'stirildi. . Ba'zi kalluslar, ayniqsa NAAda ildizlari va/yoki kurtaklari rivojlangan, kurtaklar hosil qilish uchun ishlatilmagan. Sog'lom kalluslar kallus induksiyasi boshlanganidan keyin 5-6 hafta ichida BAP/Kinetin muhitiga ko'chirildi. BAP muhitida 5 va 10 M konsentratsiyalarda yoki 5+5 M BAP va Kinetinli muhitda kurtaklar regeneratsiyasi kuzatildi (1B-rasm). NATIJALAR VA MUHOKAZA Ko'p miqdorda kalluslar 2,4-D bilan o'zgartirilgan muhitdagi kotiledonlardan yoki 2,4-D va NAA birlashtirilgan kotiledonlardan olingan. 2,4-D 3-21 M gacha bo'lgan barcha konsentratsiyalarda ushbu tajribada ishlatiladigan ikki turdagi eksplantlarda kallusni boshlashda samarali bo'ldi. 2,4-D ko'plab boshqa tadqiqotchilar tomonidan soya o'simliklarini qayta tiklash uchun muvaffaqiyatli qo'llanilgan [16, 19, 22], ammo konsentratsiya juda xilma-xil bo'lgan. Misol uchun, bizning tajribamizda 2,4-D ning eng yuqori (21 M) va eng past (3 M) konsentratsiyasi ham kallus hosil qildi. Loganatan va boshqalar. [16] 164,8 M 2,4-D va Kumari va boshqalarni ishlatgan. [22] kallus hosil qilish uchun 180,8 M sarflagan. Kallus induksiyasidagi bu nomutanosiblik sezilarli darajada har xil konsentratsiyalarda genotipning o'ziga xos javoblarini ko'rsatadi. Bizning tajribamizda 2,4-D ning yuqori konsentratsiyasi yoki NAA bilan birgalikda, masalan, 15 M, kallusni past konsentratsiyalarga (3 M) qaraganda tezroq (2 hafta ichida) boshladi va keyingi kallus o'sishi ham ancha tez edi. past konsentratsiyalarda ishlab chiqarilgan kallus (1A-rasm). Kotiledonlarning yuqori foizi embrionlarga qaraganda kallus hosil qildi (1-jadval). Faqatgina NAA o'simta va ildiz shakllanishiga yordam berdi. Xuddi shunday natijalar kotiledonlar IAA o'z ichiga olgan muhitda o'stirilganda hosil bo'ldi (ma'lumotlar ko'rsatilmagan). Piramida kotiledonlari va embrionlarning turli xil o'sish regulyatorlari bilan kallus hosil bo'lishiga tanlab javob berish turli xil navlardagi soyaning genotipik farqiga bog'liq bo'lishi mumkin. Biz bunday genotipga xos javoblarni Blackhawk, Forrest va Duglas kabi boshqa navlarda kuzatdik (nashr qilinmagan ma'lumotlar). Hiraga va boshqalar. [23] somatik embrionni topdi 5-10 M BAP bilan regeneratsiya Dan va Reyxert [12] bilan kelishilgan; Kumari va boshqalar. [19] va Sayram va boshqalar. [22]. 10 M BAP dan yuqori konsentratsiyalarda kurtaklar shakllanishi kuzatilmadi. Xuddi shunday, kinetinli madaniy muhitda kallus yashil rangga aylangan bo'lsa ham, 5, 10 va 15 M Kinetinda kallusning bir oz to'planishi kuzatilgan bo'lsa ham, kurtaklar regeneratsiyasi sodir bo'lmadi. Kim va boshqalar. [13] “Pungsannamulkong” va “Ilpumgeomjeongkong” soya navlari BAP ommaviy axborot vositalarida qo‘llanganda tasodifiy kurtaklar hosil qilganini, “Alchangkong” esa zeatin va IAA bilan ishlov berilganda kurtaklar hosil qilganini aniqladi. Asirlarni qayta tiklash uchun BAPga javob 4 hafta ichida sodir bo'ldi. Kurtaklar qayta tiklanishining ko'p hollarda birinchi navbatda asirlari paydo bo'ldi, so'ngra ommaviy axborot vositalari yoki atrof-muhit sharoitida hech qanday o'zgarishsiz ildiz hosil bo'ladi (1C-rasm). Yangi o'simliklar 1-2 dyuym balandlikda o'sgandan so'ng, ular steril vermikulitga ko'chirildi va 100% nisbiy namlik yaratish uchun plastik qoplar bilan qoplangan. Yuqori nisbiy namlikda 24 soatdan keyin o'simliklar Miracle-Gro Potting Mix solingan 8 sm idishga ko'chirildi va iqlimlashtirish uchun issiqxona ichida saqlanadi (1D-rasm). May oyi davomida o'simliklar 40 sm idishlarga ko'chirildi va issiqxona tashqarisiga joylashtirildi. Eksplantlarni olib tashlashdan tortib to 40 sm potgacha bo'lgan barcha regeneratsiya jarayoni taxminan 12 hafta davom etdi. Qayta tiklangan o'simliklar kuchli o'simliklar va mo'l-ko'l urug'larni hosil qildi. Jarayon kuchli va ildiz otish uchun qo'shimcha vaqtni talab qilmaydi. Genotipning regeneratsiya qobiliyatiga ta'sirini tushunish uchun biz ushbu protsedurani Forrest, Rivers, Hartwig, Blackhawk, Duglas, Essex kabi boshqa navlarda va ularning nasllarida qo'llashni rejalashtirmoqdamiz. Illinoys universiteti va Fayettevil shtat universitetidagi boshqa guruhlar bilan hamkorlikda biz o'simlikning regeneratsiya qobiliyati uchun mas'ul bo'lgan genlarni xaritalashni rejalashtirmoqdamiz. Ushbu genlar molekulyar naslchilik va hosilni yaxshilash jarayonlarini tezlashtirishda foydali bo'lishi mumkin.
Biz soya fasulyesi cv ni qayta tiklash uchun oddiy, mustahkam va arzon protsedurani ishlab chiqdik. 2,4-D va BAP yordamida piramida. Ushbu protsedura kurtaklar ustida ildiz hosil qilish uchun ildiz otish vositalaridan foydalanish zaruratini chetlab o'tadi, shuning uchun vaqt va xarajatlarni tejaydi. Soya o'simliklari uch oy ichida har qanday to'qimachilik laboratoriyasida maxsus kimyoviy moddalar va asbob-uskunalar talab qilmasdan tayyorlanishi mumkin.