BMGE, Alkalmazott biokémia, transzgénikus organizmusok, 2012 Búza beltartalmi tulajdonságok módosítása molekuláris nemesítéssel
A búza b (Triticum( aestivum) általános összetételetele A búzaszem fő összetevőinek mennyiségi eloszlása (%) víz; 13 nyers fehérje; 12,2 nyers zsír; 1,9 keményítő; 71,9 rost; 1,9 hamu; 1,7 (Lásztity R., 1981)
Kémiai komponensek előfordulása a búzaszemben
Komponensek közötti k kölcsk lcsönhatások Keményítő Fehérjék
A tészta t reológiai tulajdonságait meghatároz rozó fehérj rjék és s génjeikg Búza sikérfehérjék monomer gliadinok polimer gluteninek ω- α- γ- LMW HMW S-szegény- S-gazdag- HMW- prolaminok Gén n család Lokusz Kromoszóma ma Kénben szegény Gli-1 Gli-A3, Gli-B3 nyújthatóság prolaminok rugalmasság 1A, 1B, 1D 1A, 1B, short arm Kénben gazdag prolaminok HMW-prolaminok Gli-1 Glu-3 Gli-2 Glu-1 1A, 1B, 1D r 1A, 1B, 1D r 6A, 6B, 6D 2012. novem 1A, 1B, ber 30. 1D Rakszegi long M ariann arm
Tartalékfehérjék vizsgálata SDS-PAGE SE-HPLC Gli/Glu arány Abszorbancia Glutenin Gliadin Albumin + Globulin Elúciós idő DNA markerek 2.60 RP-HPLC x/y arány 2.40 2.20 2.00 1.80 1.60 1.40 AU 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00-0.20 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 Minutes
Régi magyar fajták felhasználása génforrásként a nemesítési programokban Bánkúti 1201 fajtapopuláció Fehérje tartalom > 15% Sikér tartalom > 40% Nagy SDS szedimentáció kiváló technológiai minőség 2+12/3+12 allélek jelenléte 1Ax2* gén mutáció, 1Bx7 túltermelés OTKA80292, FVM46028/2004 pályázatok támogatásával Vida et al 1998, Juhász et al 2003
Markerfejlesztés 1Bx7 HMW Glutenin túltermelő genotípusok azonosítására Cheyenne, Bánkúti 1201 (11299 AB line) 1Bx7 HMW glutenin gene 18 bp duplication Bánkúti 1201 OE Bánkúti 1201 (11305 TB line) CAA CCA GGA CAA GGG CAA 1Bx7 HMW glutenin gene CAA CCA GGA CAA GGG CAA CAA CCA GGA CAA GGG CAA Bánkúti 1201 N Cheyenne, Bánkúti 1201 (11301 line) promoter 43 bp insertion Glu-1Bx7 Bánkúti 1201 (11305 line) promoter TTAAATATATTGTAAAATATTCCGGCAACAACTTGTGGGG Glu-1Bx7 TTAAATATATTGTAAAATATTCCGGCAACAACTTGTGGGGGCCTTAAATATATTGTAAAATATTCCGGCAACAACTTGTGGGG FVM46028/2004 pályázat támogatásával
Keresztezési utódgeneráció vizsgálata 1Bx7 túltermelésre és technológiai minőségre 35 frequency (%) 30 25 20 15 10 5 0.10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 50-55 Bx7 % Zeleny sedimentation (ml) 70 60 50 40 30 10 20 30 40 50 Bx7% FVM46028/2004 pályázat támogatásával
1Bx7 túltermelő genotípus előállítása, szelekciója Developed lines and genotypes Bx7/ HMW Far. curve stability (sec) ICC quality number Water absorption (%) Development time (sec) Bánkúti1201 population 22,3 6,2 99 63.7 6.0 Bánkúti 1201 9154-95 36,9 12,2 200 64.2 19.5 Mv 08-07 33,1 16,1 200 58.0 20.0 Mv B 3539/05 34,7 12,4 172 65.6 10.7 Glenlea (kontroll) 34,1 17,6 200 61.2 20.0 Red River 68 (kontroll) 33,0 16,6 200 62.3 19.9 FVM46028/2004 pályázat támogatásával
1Ax1 tartalékfehérje alegység túltermelő genotípusok előállítása biolisztikus módszerrel 7+8 5+10 2* 7+9 2+12 14+15 5+10
1Ax1 génnel transzformált genotípusok reológiai tulajdonságai Imp line 1 control line 3 line8 Canon Cadenza line 12 line 17 (Rakszegi et al. 2008, J. Cer. Sci.)
A kemény nyítő bioszintézis zis enzimei és s génjeikg szaharóz G1P ADPGPP ADP-glükóz ADPGPP 75% amilopektin citoplazma G1P szacharózszacharóz ADPG SSI SSII szacharóz ADPGPP BEII DBE BEI SSIII GBSS 7A, 7D, 4A citoplazma Locusz amiloplaszt Wx-A1 Wx-D1 Wx-B1 Kromoszóma ma 25% amilóz 7A 7D 4A
Nagy amilóz tartalmú búza genotípusok előállítása Agrobacterium-közvetített transzformációval Fajta: Vektor: Promóter: Hasznos gén: NB1 (kb. 30% amilóz tartalom) pdv03000+psb11 és psb1 1Dx5 HMW glutenin gén promótere SBEIIa és SBEIIb Transzformációs módszer: Agrobacterium-közvetített Kimutatási módszerek: Eredmény: PCR, Southern blot, SEM, HPLC 1-6 kópia SBEIIa, 1-7 kópia SBEIIb SBEIIa és SBEIIb enzimek alul-szabályozása RNS interferenciával, több mint 70% amilóz tartalom, rezisztens keményítő mennyisége nő, rostanyagként pozitív hatása van az egészségre (patkány kísérletek) segít az érrendszeri betegségek, a bélrák és a cukorbetegség megelőzésében (Regina et at. 2006. PNAS)
MUTAGENEZIS és TILLING (Targeting Induced Local Lesions in Genomes) Mutagenesis with a chemical mutagen such as Ethyl methanesulfonate (EMS) with a sensitive DNA screeningtechnique that identifies single base mutations (also called point mutations) in a target gene The TILLING method relies on the formation of heteroduplexes that are formed when multiple alleles (which could be from a heterozygote, or a pool of multiple homozygotes and heterozygotes) are amplified in a PCR, heated, and then slowly cooled. A bubble forms at the mismatch of the two DNA strands (the induced mutation in TILLING or the natural mutation or SNP in EcoTILLING), which is then cleaved by single stranded nucleases. The products are then separated by size on several different platforms homoduplexes heteroduplexes
Keményítő szintézis génekre mutáns genotípusok előállítása mutagenezissel és azonosításuk Agronómiai és morfológiai tulajdonságok diverzitása Cadenza M3 - M6 populációkban (2006-2008) Rakszegi et al. 2010. Euphytica
Búzakalászok morfológiai tulajdonságai M3-M6 generációkban Rakszegi et al. 2010. Euphytica
Búzakalászok deformációja és sterilitása az EMS kezelés hatására Rakszegi et al. 2010. Euphytica
Extrém tulajdonságokkal rendelkező genotípusok azonosítása Properties Heading date Plant height Leaf colour Ear length Ear density Awn length Sterility Mutation Min Early Short Green Very short Very lax With awns Some sterile spikes Malformed ears Max Late Tall Light green Very long Very dense Very short awns
Amilopektin szintézis génekre (SGP) mutáns vonalak előállítása és azonosítása N11 nemesítési vonalból Sgp-A1- Sgp-B1- Sgp-D1- Cadenza (wt) 1 2 3 4 Triple mutant lines: 999-19 999-20 999-22 993-11 1061-24 1061-26 SDS-PAGE separation of starch granule proteins extracted from Sgp-1 mutants. (Sestili et al 2010 Molecular Breeding)
Keresztezési program indítása köztermesztésben levő fajtákkal High amylose gének átvitele (Sgp-A1, Sgp-B1, Sgp-D1) Heterozigóta genotípusok azonosítása M x N F1 MN (x N) BC1 MN 300 plants BC1F2 MM MN NN (x N) 388 plants BC2 MN NN (x N) 377 plants
Növénymagasság a BC1F2 populációban Frequency (%) 25 20 15 10 5 mutáns Solstice Ukrainka Koreli Lona Yumai-34 0 20-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 51-55 56-60 61-65 66-70 plant height (cm) Szálkás Tar 256 növény 127 növény 22 növény kalásztípusa hasonló a mutánséhoz
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Amilóz tartalom a BC1 generáció tripla heterogén vonalaiban amylose content (%) 3/15T 11/19T 10/18T 10/2T 4/22T 13/5T 11/16T 10/17T 10/20T 4/5T 2/45T 3/34T 13/4T 1/5T 6/1T 4/40T 3/20T 7/5T 11/38T 10/25T 11/25T 2/30T 4/28T 7/7T 3/23T Lona Yumai-34 Solstice Koreli Ukrainka mutáns
Markerszelekció SSII-A1 null (289 bp deletion) N M 454 bp SSII-A 173 bp SSII-A null SSII-B1 null (175 bp insertion) N M 846 bp SSII-B null 671 bp SSII-B SSII-D1 null (63 bp deletion) N M 558 bp SSII-D 495 bp SSII-D null Shimbata et. al. 2005 TAG
Mutáns és heterogén vonalak aránya különböző visszakeresztezések után Generation BC1 BC1F2 BC2 Triple mutant 0.78 % Triple heterozygote 12.33 % 26.26% Mutant +heterozygote 33.42 % A normal 10.00 % 18.02 % 7.43% B normal 10.33 % 8.62 % 27.32% D normal 10.67 % 10.70 % 9.02%
Szemkeménys nységet meghatároz rozó fehérj rjék és s génjeikg Friabilin 15 kda, detergensben oldható puroindolin-a puroindolin-b GSP-1 egyéb komponensek keményítő és fehérjemátrix határfelületén helyezkednek el Triptofán-ban gazdag doménnel rendelkeznek lipidkötő képességgel és jó habképző tulajdonsággal rendelkeznek Kromoszóma Molekuláris változás Fenotípus 5D kromoszóma, Ha lokusz Pur-a, pur-b jelenléte puha, vad típus Pur-a null Pur-b mutáció, Gly-46 Ser-46 Befolyásolt minőségi tulajdonságok: lisztkihozatal, keményítősérülés -őrlés vízfelvétel, kenyértérfogat - sütőipar fehérje tartalom - söripar Pur-b mutáció, Leu-60 Pro-60 Pur-b mutáció, Trp-44 Arg-44 Pur-b null, Trp-39 stop codon Pur-b null, Trp-44 stop codon kemény kemény kemény kemény kemény kemény Pur-b null, Cys-56 stop codon 2012. novem kemény ber 30. 2A, 2B, 5B, 6D, 4B, 4D
Fajta: pinb szekvencia hatása a szemkeménységre Hi-Line keményszemű búza, pinb-d1b allél Kontroll: Chinese Spring puhaszemű búza, vad típus Vektor: Promóter: Szelekciós gén: bar Hasznos gén: pgb4.2, prq101a Dy10 promóter, CaMV35S pinb-d1a Transzformációs módszer: biolisztikus (PDS1000/He) Kimutatási módszerek: rezisztencia teszt, PCR, Southern blot, Northern blot, SDS-PAGE, SEM, Perten SKCS, starch damage Eredmény: a vad típusú pinb transzgén több kópiában épült be a 6 transzformáns növénybe, több friabilin fehérje expresszlódik (4-10-szeres mennyiség), szemkeménység és keményítősérülés csökkent, (Beecher et al. 2002 TAG)
Puroindolin A géncsendesítésének hatása a szemkeménységre Fajta: Zhongyou 9507-60 (puha, HI=30.5) Kontroll: Stewart (durum, very hard) Vektor: Promóter: pubpa Ubi Szelekciós gén: bar Hasznos gén: pina Transzformációs módszer: biolisztikus (PDS1000/He) Kimutatási módszerek: Eredmény: rezisztencia teszt, PCR, Southern blot, SDS- PAGE, SEM 6 transzgénikus növény (3 puha, 3 kemény) illusztráció keményszeműekben több kópiában van jelen a gén, de az expresszált fehérje mennyisége kisebb, kettőben csak a pinb van jelen, az exogén pina gén jelenléte több kópiában, csendesíti az endogén géneket (Xia et al. 2008 J. Cer. Sci.)
Bioaktív v komponensek gabonafélékben Rostanyagok Definíció: Növényi szénhidrátok, melyek a vékonybélben nem emésztődnek meg és nem is kötődnek meg, a vastagbélben részben vagy egészben megemésztődnek Komponensei: -β-glükán (árpa, zab) - Arabinoxilán (búza, rozs) - Cellulóz - Lignin Hatásai: - koleszterin és vércukorszint csökkentő hatása van, - csökkenti a vastagbélrák kialakulásának kockázatát Napi ajánlott mennyisége : 30-35 g / nap
300 250 200 150 100 50 0 Bioaktív komponensek mennyisége különböző gabonafélékben Rostanyagok eloszlása Rostanyag B-glükán 70 60 50 40 30 20 10 0 árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza m g /g (sz áraz an yag ) m g /g (sz áraz an yag ) 250 200 150 100 50 0 Arabinoxilán mennyisége korpában Arabinoxilán mennyisége lisztben 50 40 30 20 10 0 árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza m g /g (sz áraz an yag) m g/g (szárazanyag)
Bioaktív v komponensek gabonafélékben ANTIOXIDÁNSOK NSOK oxidációt késleltető, vagy gátló anyag, a sejtek öregedéséért felelős szabad gyökök ellen termelődik a szervezetben Szterolok Tokolok Fenolsavak Folát Alkilrezorcin csökkenti a vér koleszterinszintjét, a magas vérnyomást és a szívinfarktus kockázatát, ajánlott napi mennyiség : 1-3 g/nap E-vitamin aktivitású antioxidáns, megakadályozza a többszörösen telítetlen zsírsavak oxidációját, hiánya vérszegénységet, meddőséget, izomsorvadást okoz, gyulladásgátló hatása is ismert ajánlott napi mennyiség: 15-19 mg/nap antioxidánsok, de antitumor hatásuk is van Túl nagy mennyiségben akadályozzák a rostanyagok oldódását ajánlott napi mennyiség: 200 mg/nap B vitamin aktivitású antioxidáns, szerepe van még a fehérvérsejtek, vörösvértestek, vérlemezkék képzésében, az aminosavak, és nukleinsavak anyagcseréjében hiánya növeli a vérszegénység, az érrendszeri betegségek, az Alzheimer kór és néhány rákfajta kialakulásának kockázatát ajánlott napi mennyiség: 400 g/nap (B komplex) a teljeskiőrlésű gabonák fogyasztásának biológiai markere (nyomonkövetés) antimikrobiális hatása van, a biológiai membránok működésére hatással van, antimutagén aktivitással rendelkezik ajánlott napi mennyiség: 10-25 mg/nap
Terpenoid komponensek eloszlása gabonafélékben Szterolok 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 árpa dicoccum durum mono coccum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza Tokolok 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza u g /g (sz áraz an yag ) ug/g (szárazanyag)
Fenolos komponensek eloszlása gabonafélékben Fenolsavak Folát 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1000 800 600 400 200 0 árpa dicoccum durum mono coccum zab rozs spelta tavaszi bú za őszi búza árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza u g /g (sz áraz an yag ) ng/g (szárazanyag) Alkilrezorcinol 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 árpa dicoccum durum monococcum zab rozs spelta tavaszi búza őszi búza ug/g (szárazanyag)
Egészségmegőrzés és hagyomány: alapanyag-, termék-és technológiafejlesztésa gabonavertikumban HTcereal No. TECH_08_A3/2-2008-0425 http://gabonart.hu
Yumai-34 34,, hagyományos nemesítés nagy rostanyag komponens tartalomra - Exotikus kínai búzafajta - kiemelkedő vízoldható arabinoxilán (WE-AX) tartalom a lisztben ~(1%) - keresztezés : Mv-Emese 1.2 1.0 Mv-Mambo Ukrainka Golia WE-AX % 0.8 0.6 0.4 0.2 Lupus Courtot 0.0 YUMAI-34 COURTOT MV-EMESE MV-MAMBO KG-KUNGLORIA UKRAINKA LUPUS HTcereal No. TECH_08_A3/2-2008-0425
Rostanyag tartalom befolyásolása (1,3; 1,4)-β-D-glükán Fajta: Hasznos gén: Kimutatási módszerek: Eredmény: Arabidopsis árpa β-glükán / rizs cellulóz-szintáz szerű CslF gén öszehasonlító genomika enzimes módszer monoklonális antitestekkel CslF gén részvételének bizonyítása a glükán szintézisben Gabona és fű-félék sejtfal alkotója, Rostanyag Segít a bélrák, magas vérkoleszterinszint, érrendszeri betegségek, elhízás, nem-inzulinfüggő cukorbetegség megelőzésében (Burton et al. 2006. Science)
Fajta: Vektor: Promóter: Rostanyag tartalom befolyásolása (1,3; 1,4)-β-D-glükán Cadenza Szelekciós gén: NptII Hasznos gén: Transzformációs módszer: Kimutatási módszerek: Eredmény: pgem-t Easy, RNS interferencia génkonstrukciók 1Dx5 HMW glutenin gén promóter CSLF6 cellulose synthase-like F6 gene biolisztikus (PDS1000/He) Megazyme, HPAEC géncsendesítés, 5 genotípus β-glükán tartalom csökkent 30-52%-al vízoldhatóβ-glükán csökkent 50%-al (Nemeth et al. 2010. Plant Physiology)
Arabinoxilán tartalom befolyásolása Arabinoxilán szintézisében résztvevő gének azonosítása: - Mitchell et al. 2007. Plant Physiology, bioinformtics - Masood Quraishi et al. 2011. Funct. Integr. Genomics, metagenomika
Fajta: Vektor: Promóter: Hasznos gén: Szelekciós gén: A vitamin hiánybetegségek megelőzése Taipei 309, rizs fajta pb19hpc és pzpsc vagy pcacar vagy pfun3 CaMV35S PSY (phytoene synthase gén nárciszból) CRTI (bakteriális carotene desaturase) β-lcy (lycopeneβcyclase) aph IV vagy pmi Transzformációs módszer: Agrobacterium-közvetített Eredmény: Aranyrizs (1999), mely β-karotin-t termel (provitamina) 1.6-37 ug/g 6000 haláleset/nap, 500e gyermek megvakul/év A-vitamin hiány miatt, cél a vas és a fehérjehiány okozta betegségek visszaszorítása számos próbálkozás a koncentráció növelésére (Al-Babili 2005. Trends in Plant Science)
Karotinoidok bioszintézise Vektorok Fitoén szintáz 1.6 µg/g 6 µg/g Karotin deszaturáz Likopinβcikláz 37 µg/g
Tokoferol bioszintézise növényekben
E-vitamin antioxidáns mennyiségének növelése Gén HPPD Hidroxifenil piruvát dioxigenáz DXP Deoxi-xilul xilulóz foszfát szintáz HPT Homogentizát fitiltranszferáz Árpa HPT variáns Homogenizát geranilgeraniltranszferáz aktivitás γ-tmt és s MPBQMT Tokoferol és metilfitil- benzokinon metiltranszferáz Transzformált növényny Arabidopsis, dohány Arabidopsis Arabidopsis kukorica szója Enzim túltermelt ltermelés helye levél mag Tokoferol mennyiségének nek növekedése 10% 30% levél 40% levél mag 4.4 szeres 0.4-2 2 szeres mag 20-szoros tokotrienol 8-szoros total tokol mag Tokolok 95% -a aktív α-tokoferollá alakul (Ajjawi et al. 2004. Trends in Biotechnology)
Fajta: Vektor: Promóter: Hasznos gén: Szelekciós gén: C-vitamin tartalom növelése A188xB73 kukorica, Xanthi dohány pet19b vagy pet11 és pahc18 Ubi1 vagy Sh2, CaMV35S DHAR (dehidroaszkorbát reduktáz) (búza) bar Transzformációs módszer: Kimutatási módszer: biolisztikus Western blot, PCR, enzim assay Eredmény: DHAR expresszió 32-szeresére nőtt dohány levélben, 100- szorosára nőtt kukorica magban aszkorbinsav mennyisége 2, 4-szeresére nőtt (d, k) az ember nem tudja szintetizálni az utolsó bioszintézis enzim gén mutációja miatt, ezért fel kell vennie (Chen et al. 2003. PNAS)
Fajta: Vektor: Promóter: Arabidopsis ptk202 CaMV35S Hasznos gén: fole (GTP ciklohidroláz1) Szelekciós gén: bar Transzformációs módszer: Agrobacterium-közvetített Kimutatási módszerek: Eredmény: Folát tartalom növelése rezisztencia teszt, PCR, SDS-PAGE, GCH és pterin assay, mikrobiológiai assay pterin bioszintézis aktiválásával nő a folát tartalom GTP ciklohodroláz1 expressziója 1250-szeresére nőtt, a pterinek és folátok mennyisége sorban 2 és 4 szeresére nőtt vérszegénység, születési rendellenességek, szívérrendszeri betegségek, rák kockázatát csökkenti emberi szervezetben nem termelődik (Hossain et al. 2004. PNAS)
Pterinek és folátok bioszintézise növényekben GTP ciklohidroláz1 Para-aminobenzoic acid
Ásványi anyagok mennyiségének növelése gabonafélékben Ajánlott UK tolerálható biztonságos napi referencia felső konc. felső konc. mennyiség adatok határ határ Fe, Zn, Cu, I, Se - nagy mennyiségben káros 6 billió ember 60-80%-a Fe hiányos, 30%-a Zn hiányos 30%-a I hiányos 15%-a Se hiányos (White et al. 2005. Trends in Plant Science)
Fe és Zn koncentráció variabilitása ehető szövetekben core kollekciókban Fe mg/kg Zn mg/kg Rizs 6-24 14-58 Búza 25-73 25-92 Kukorica 10-63 13-58 Borsó 23-105 16-107 107 Spenót 50-139 31-387 387
Transzformációs kísérletek az ásványi anyagok mennyiségének növelésére Probléma megközel zelítése Gén Koncentráci ció nő (csökken*) Fe felvétel előseg segítése talajból, l, Fe-ban szegény talaj tolerálása Biológiailag hasznosíthat tható Fe és Zn tartalom növeln velése Fe(III) reduktáz AtNAS1 Nikotianamin szintáz AtZIP1 Arabidopsis Zn transzporter Ferritin Laktoferritin Zn 2+ Promóterek génjei Segítik az ásványi anyagok abszorpcióját t emberben Antinutriensek génjei Gátolják k a Fe, Zn, Ca abszorpcióját Fe,, de Zn, Ca,, Mg, Cu, Mn is Fe, Zn, Mn Fe és Zn Fe, Zn és Cu Fe Aszkorbinsav Β-karotin Cisztein tartalmú peptidek Fitát* (bioszintézis zis enzimgének nek kiütése vagy fitáz túltermelése) Tannin* Transzformált növényny Nem fás f növényeknyek dohány árpa Rizs saláta Saláta Rizs gabonafélék Rizs, búza, b szója, repce
Fajta: Fe hiánybetegségek megelőzése Taipei 309, rizs Vektor: pcambia 1390 Promóter: Hasznos gén: pgluchi Gt1 glutelin promóter CaMV35S pfe (ferritin, Phaseolus vulgaris-ból) és rgmt (metallothionein-szerű fehérje) gén (Fe tartalom növelés) A.famigatus fitáz gén és árpa β-glükanáz szignál peptid gén (biológiai hasznosíthatóság javítása) Transzformációs módszer: Agrobacterium-közvetített biolisztikus Kimutatási módszerek: Western blot, HPLC, atomabszorpciós spektofotométer Eredmény: nagy vastartalmú rizsszemek, nagy fitáz aktivitással és ciszteinben gazdag fehérjével, Fe hozzáférhetősésének javítása (Lucca et al. 2001. TAG)
Zn, Ca és Fe ionok hozzáférhetőségének növelése Fajta: Vektor: Promóter: Hasznos gén: Bob white, tavaszi búza Ubi-SP-Phy vagy p1dx5spphyn Ubi1 vagy 1Dx5 promóter phya (Aspergillus niger fitáz génje) Transzformációs módszer: biolisztikus Kimutatási módszerek: Eredmény: Western blot expresszió a magban (endosperm, aleuron, korpa), embrióban nincs expresszió növeli a Zn, Ca és Fe ionok hozzáférhetőségét a bélrendszerben nem-kérődző állatokban, azáltal, hogy a fitáz bontja az inozitol hexafoszforsavat (phytic acid), a szabad foszfor pedig hozzájárul az emészthetetlen komplexek bontásához (Brinch-Petersen et al. 2000. Mol.Breed.)
Egy öregedést szabályozó NAC gén hatása a búzaszemre Fajta: Hasznos gén: Eredmény: Búza Gpc-B1 gén tönke búzából (modern búzában nem aktív) NAC transzkripciós faktort expresszál (NAM-B1) gyorsítja az öregedést, a tápanyagok mobilizációját segíti a levélből a fejlődő mag irányába növeli a mag fehérje, vas és cink tartalmát géncsendesítéssel 30%-al csökken a szem fehérje, vas és cinktartalma, 3 héttel lassul az öregedés (Uauy et al. 2006. Scinece)
Esszenciális aminosavak Amarantusz gén (ama1) bevitele búzába albumin, nem-allergén fehérje AmA1 magas táplálkozástani értékű, FAO/WHO (1991) ajánlásával nagy esszenciális aminósav tartalom lizin 7.7 % - WHO 5.5% tirozin 7.0 % - WHO 6.0% treonin 5.4 % - WHO 4.0% (Tamás et al. 2008. Plant Cell Report)
Amaranthus hypochondriacus tartalék fehérje gén (Ama1) bevitele búzába AmA1-pTLZ hasznos gén, 1Bx17 HMW-GS endosperm specifikus promóter 1Bx17 HMW-GS Ama1 1 géng nos ~5 kb pahc25 vektor 12 független vonal PCR analízis Southern-blot RT-PCR Western-blot ama1 gén Southern-blot analízise (T1 generációban) ~1 kb (Tamás et al. 2008. Plant Cell Report)
Búza táplálkozástani tulajdonságának megváltoztatása Ama1 génnel 28-as vonal Western-blot analízise AmA1 protein DPA AmA1 fehérje/total fehérje lisztben (5 minta) (indirekt ELISA): 1.78-2.41% Non specific band +6% +2.8% +3.8% T2 magok aminósav összetétele Aminosav total aminosav %-ában% Cadenza (donor) line #28 His 2.26±0.01 2.28±0.01 (0.9) Ile 3.38±0.01 3.46±0.01 (2.4) Leu 6.53±0.01 6.58±0.01 (0.8) Lys 2.19±0.01 2.32±0.01 (6.0) Met 1.32±0.01 1.32±0.01 (0.0) Phe 5.03±0.01 0.01 5.08±0.01 0.01 (1.0) Thr 2.53±0.01 2.60±0.01 0.01 (2.8) Tyr 2.61±0.01 2.71±0.01 (3.8) Val 4.28±0.01 4.34±0.01 (1.4) (Tamás et al. 2008. Plant Cell Report)
Lizin tartalom növelése kukoricában QPM (quality protein maize) kukorica előállítása (CIMMYT) Bevitt géng Pozitív v hatás Negatív v hatás opaque (o2) Lizin tartalom nőn a szemben Zein prolaminok mennyisége csökken Alacsony szemtermés Puha szem Nagyobb rovarkár Törékenység g nőn o2 modifiers (mo2) (és s fl2, De-B30, Mc= α-zein gének) Módosítja a puha endospermium szerkezetet, a túl t l nagy kemény nyítő tartalmat Technikai komplexitás Pontos működésük m k nem ismert (Gibbon et al. 2005. Trends is Genetics)
Köszönöm a figyelmet! rakszegi.mariann@agrar.mta.hu