توليد آنتوسيانين دلفينيدين در گلبرگ‌هاي گل ژاله (ژربرا) با اگرواينفيلتريشن سازه‌هاي ژني رنگ گل

Production of Delphinidin Anthocyanin in the Flower Petals of Gerbera by Agroinfiltration of Flower Color Gene Constructs

سابقه و هدف:بررسي كاركرد ژن‌هاي عامل ايجاد رنگ گل در ژاله (ژربرا)، به دليل كارآيي پايين شيوه‌هاي تراريختي و نيز زمان طولاني مورد نياز براي توليد گياهان تراريخت پايدار ، به طور معمول به كندي انجام مي شود. بنابراين براي واكاوي كاركرد اين ژن‌ها مي توان از بيان موقت آنها با شيوه اگرواينفيلتريشن به عنوان يك راه چاره بهره‌گيري كرد. مواد و روش‌ها: به همين دليل اين آزمايش در2 مرحله انجام شد، نخست در 12 رقم گل ژاله به رنگ‌هاي مختلف آزمايش اگرواينفيلتريشن با 3 سازه ژني رنگ گل در مسير آنتوسانينها (1-CcF3´5´H: داراي يك ژن رنگ،2- Del2: داراي 3 ژن رنگ گل و 3- Del8: داراي 5 ژن رنگ گل) انجام شد. براي اگرواينفيلتريشن از آگروباكتريوم (A. tumefaciens) نژاد EHA 101 با پلاسميد pBIH و داراي يك يا چند ژن از ژن‌هاي فلاونوئيد ʹ3،ʹ5-هيدروكسيلاز (F3´5´H) ، دي‌هيدروفلاونول 4-ريداكتاز (DFR) ، آنتوسيانيدين سنتاز (ANS) ، فلاونون 3 بتا-هيدروكسيلاز (F3H) ، چالكون ايزومراز (CHI) و يك ژن نشانگر انتخابي مقاومت به هايگرومايسين (hpt) بهره‌گيري شد. پس از كشت آگروباكتريوم داراي سازه‌هاي ژني در محيط كشت‌هاي رشد، انگيزش و نيز اينفيلتريشن، تعليق آن در پايه گلبرگ‌ها با سرنگ تزريق شد. يافته‌ها: مشاهده ظاهري نتايج آزمايش اول نشان داد كه گلبرگ‌هاي رقم‌هاي به رنگ صورتي داراي تغيير رنگ گلبرگ گل به سمت آبي و توليد آنتوسيانين دلفينيدين هستند. سپس اين آزمايش براي بار دوم با 4 رقم به تقريب صورتي رنگ (‘Aqua Melone’، ‘Bismarck’،‘Esmara’ و ‘Rosalin’) و با همان سازه‌ها تكرار شد. نتايج واكاوي HPLC چهار نوع آنتوسيانين دلفينيدين، سيانيدين، پلارگونيدين و پئونيدين گلبرگهاي تزريق يافته نشان داد كه، گلبرگ‌هاي رقم ‘Bismarck’ با سازه 5 ژني pBIH-35S-Del8 بيشترين مقدار دلفينيدين را توليد مي‌كند. نتيجه‌گيري: بنابراين مي‌توان رقم ‘Bismarck’ ژاله را براي انتقال پايدار ژن‌هاي درگير در مسير آنتوسيانين‌ها، با هدف تغيير رنگ گل به ويژه توليد دلفينيدين پيشنهاد كرد.

Background and objectives: The study of flower color genes function in gerbera is hampered due to the low efficiency of transformation methods and the long time span needed for production of stably transformed transgenic plants (1). For some functional analysis, the transient expression of genes could be an efficient alternative. Materials and methods: Therefore, this study was conducted in two stages. In first stage, the agroinfiltration experiment with 3 flower color constructs (1-pBIH-35S-CcF3´5´H: with one gene, 2-pBIH-35S-Del2: with 3 genes and 3-pBIH-35S-Del8: with 5 genes) in 12 cultivars of gerbera was investigated. Agroinfiltration of gerbera petals were performed by Agrobacterium tumefaciens strain EHA 101 harboring binary vectors pBIH that contained one or more genes of flavonoid 3ʹ 5ʹ-hydroxylase (F3´5´H), dihydroflavonol 4-reductase (DFR), anthocyanidin synthase (ANS), flavanone 3β-hydroxylase (F3H), chalcone isomerase (CHI) and hygromycin phosphotransferase (hpt). Results: Visual observations of injected petals showed that cultivars with pink color have shifted flower color from pink to blue and produced delphinidin. In the second stage, this experiment was repeated with 4 pink cultivars (‘Aqua Melone’, ‘Bismarck’, ‘Esmara’ and ‘Rosalin’) and mentioned constructs. The results of HPLC analysis of 4 anthocyanins (delphinidin, cyaniding, pelargonidin and peonidin) showed that the injected petals of ‘Bismarck’ cultivar with pBIH-35S-Del8 construct have the highest delphinidin production. Conclusion: Therefore, we can suggest ‘Bismarck’ cultivar of gerbera for stable transformation of genes involving production of anthocyanins for change of flower color particularly production of delphinidin. Background and objectives: The study of flower color genes function in gerbera is hampered due to the low efficiency of transformation methods and the long time span needed for production of stably transformed transgenic plants (1). For some functional analysis, the transient expression of genes could be an efficient alternative. Materials and methods: Therefore, this study was conducted in two stages. In first stage, the agroinfiltration experiment with 3 flower color constructs (1-pBIH-35S-CcF3´5´H: with one gene, 2-pBIH-35S-Del2: with 3 genes and 3-pBIH-35S-Del8: with 5 genes) in 12 cultivars of gerbera was investigated. Agroinfiltration of gerbera petals were performed by Agrobacterium tumefaciens strain EHA 101 harboring binary vectors pBIH that contained one or more genes of flavonoid 3ʹ 5ʹ-hydroxylase (F3´5´H), dihydroflavonol 4-reductase (DFR), anthocyanidin synthase (ANS), flavanone 3β-hydroxylase (F3H), chalcone isomerase (CHI) and hygromycin phosphotransferase (hpt). Results: Visual observations of injected petals showed that cultivars with pink color have shifted flower color from pink to blue and produced delphinidin. In the second stage, this experiment was repeated with 4 pink cultivars (‘Aqua Melone’, ‘Bismarck’, ‘Esmara’ and ‘Rosalin’) and mentioned constructs. The results of HPLC analysis of 4 anthocyanins (delphinidin, cyaniding, pelargonidin and peonidin) showed that the injected petals of ‘Bismarck’ cultivar with pBIH-35S-Del8 construct have the highest delphinidin production. Conclusion: Therefore, we can suggest ‘Bismarck’ cultivar of gerbera for stable transformation of genes involving production of anthocyanins for change of flower color particularly production of delphinidin.