بررسی امکان انتقال cDNA ژن منگنز‌پراکسیداز (mnp) از قارچ صدفی به قارچ دکمه‌ای سفید با کمک آگروباکتریوم

علوم باغبانی

مقاله 3، دوره 31، شماره 2، شهریور 1396، صفحه 401-411   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhorts4.v0i0.53686

نویسندگان

مژگان پروندی¹؛ محمد فارسی^{* 1}؛ محسن اشرفی²

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشگاه زنجان

چکیده

قارچ دکمه‌ای سفید یکی از مهم‌ترین محصولات باغبانی در دنیا به شمار می‌رود که در برداشت سوم محصول قابل قبولی تولید نمی‌کند. دلیل این امر کاهش مواد غذایی و ناتوانی این قارچ در استفاده بهینه از کمپوست ذکر شده است. تغییر بیان یا نوع آنزیم‌های موثر در تجزیه ترکیبات لیگنینی نظیر منگنزپراکسیداز راه‌حل‌های احتمالی حل این مشکل می‌باشند، که به نظر می رسد بتوان با بهره‌گیری از روش انتقال ژن از طریق آگروباکتریوم به این هدف دست یافت. در این پژوهش از قارچ خوراکی صدفی واریته فلوریدا به‌عنوان منبع ژن منگنزپراکسیداز و بافت‌های تیغه و کلاهک قارچ دکمه‌ای سفید نژاد 737 به‌عنوان گیرنده ژن استفاده شدند. باکتری آگروباکتریوم سویه‌ی LBA4404 دارای پلاسمید p13H88-FM نیز به‌عنوان ناقل به کار رفت. محیط کشت گزینشگر حاوی 30 میکروگرم بر میلی‌لیتر آنتی‌بیوتیک هیگرومایسین برای انتخاب ریزنمونه‌های تراریخت مورد استفاده قرار گرفت. ریزنمونه‌های تیغه که نرخ تراریزش آن‌ها پنج درصد بود، بهتر از ریزنمونه‌های کلاهک که نرخ تراریزش آن‌ها صفر درصد بود، به روش تراریزش مورد استفاده پاسخ دادند. علاوه بر توانایی رشد بر روی محیط کشت انتخابی، واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با آغازگرهای اختصاصی ژن‌های hph و mnp به‌عنوان یکی از روش‌های تأیید تراریختگی، سبب تکثیر قطعات به ترتیب 1049 و 1086 نوکلئوتیدی شد و تراریختگی کلنی‌های قارچی را تأیید کرد.

کلیدواژه‌ها

آگروباکتریوم؛ انتقال ژن؛ تجزیه لیگنین؛ قارچ دکمه‌ای سفید؛ کمپوست

مراجع

1- Ashrafi M., Farsi M., Mirshamsi A, and Parvandi M. 2015. Isolation and sequence analysis of GpdΠ Promoter of the white button mushroom (Agaricus bisporus) from strains holland 737 and IM008. International Journal of Horticultural the Science and Technology, 2(1):33-41.

2- Bonnen A. M., Anton L. H., and Orth A. B. 1994. Lignin-Degrading Enzymes of the Commercial Button Mushroom, Agaricus bisporus. Apply Environ Microbiology. 60(3): 960–5.

3- Burns C., Gregory K. E., Kirby M., Cheung M. K., Riquelme M., Elliott, T. J., Challen M. P., Bailey A., and Foster G. D. 2005. Efficient GFP expression in the mushrooms Agaricus bisporus and Coprinus cinereus requires introns. Fungal Genetics and Biology, 42(3): 191-199.

4- Burns C., Leach K.M., Elliott M.P., Foster G.D., and Bailey A. 2006. Evaluation of Agrobacterium-mediated transformation of Agaricus bisporus using a range of promoters linked to Hygromycin resistance. Molecular Biotechnology, 32(2): 129-138.

5- Bundock P., Dulk-Ras A.D., Beijersbergen A., and Hooykaas P.J.J. 1995. Trans-kingdom T-DNA transfer from Agrobacterium tumefaciens to Saccharomyces cervisiae. EMBO Journal, 14(13): 3206-3214.

6- Chang S., and Miles P. G. 2004. Mushrooms cultivation, Nutritional value, Medicinal effect, and environmental Impact, second edition.2nd ed. Bocaraton, CRC press.

7- Chelvarforoosh N. 2012. Optimization of the hph gene transfer through Agrobacterium- mediated in Agaricus bisporus. Thesis, University of Mashhad, Iran. (in Persian with English abstract)

8- Chen X., Stone M., Schanghaufer C., and Romaine P. 2000. A fruiting body tissue method for efficient Agrobacterium-mediated transformation of Agaricus bisporus. Appl. Environmental Microbiology. 66(10): 4510- 4513.

9- De Groot M. J. A., Bundock P., Hooykaas P. J. J., and Beijersbergen A. G. M. 1998. Agrobacterium tumefaciens‌-mediated transformation of filamentous fungi. Nature Biotechnology, 16(9): 839-842.

10- De La Riva, G.A., J.Gonzalez-Cabrera, R. Vazquez-Pardon and C.Ayra-Pardo. 1998. Agrobacterium tumifaciens: A natural tool for plant transformation. Electronic Journal Biotechnology. 1(3):118-133.

11- Farsi, M, Pooriyanfar, H.R. 2012. Cultivation and Breeding of white button mushrooms. jdm Press, Mashhad, Iran. (in Persian with English abstract)

12- Hofrichter M. 2002. Review: lignin conversion by manganese peroxidase (MnP). Enzyme and Microbial Technology. 30(4): 454-466.

13- Horgen P. A., and Castle A. 2002. The Application and Potential of Molecular Approaches to Mushrooms. Agricultural Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 3-17.

14- Kishi K., Wariishi H., Marquez L., Dunford H.B., and Gold M.H. 1994. Mechanism of manganese peroxidase compound II reduction. Effect of organic acid chelators and pH. Biochemistry, 33(29): 8694-8701.

15- Leach K., Odo V., Zhan, C., Kim H. K., Henderson K., Warner P., Challen M., and Elliott T. 2004. Progress in Agaricus bisporus transformation: Agrobacterium methodologies and development of novel marker genes. Mushroom Science. 16: 93-102.

16- Moloy S. 2004. Sugar transport and water relations of Agaricus bisporus. Ph.D Thesis, Cranfield University.

17- Micheielse C.B., Arentshorst M., Ram A.F., and Van, den Hondel C.A. 2005. Agrobacterium mediated transformation leads to improved gene replacement efficiency in Aspergillus awamori. Fungal Genetics and Biology, 42(1): 9-19.

18- Parvandi M., Farsi M., Mirshamsi A., and Ashrafi, M. 2015. Isolation and cloning of manganese peroxidase (mnp) gene from oyster mushroom. Journal of Agricultural Biotechnology, 2: 38-54. (in Persian with English abstract)

19- Paszczynski A., Huynh V.B., and Crawford R. 1985. Enzymatic activities of an extracellular, manganese-dependent peroxidase from Phanerochaete chrysosporium. FEMS Microbiology Letters, 29(1-2): 37-41.

20- Romaine C.P., and Schagnhaufer C. 2006. Mushroom (Agaricus bisporus). Methods in Molecular Biology. Vol. 344: Agrobacterium Protocols, volume 2, Edited by: Kan Wang, Humana Press Inc., Totowa, NJ.

21- Sambrook J., and Russell D.W. 2001. Molecular Cloning, A Laboratory Manual. 3nd Edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.

22- Wariishi H., Valli K., and Gold M.H. 1992. Manganese (II) oxidation by manganese peroxidase from the basidiomycete Phanerochaete chrysosporium. Kinetic mechanism and role of chelators. Journal of biological chemistry, 267(33): 23688-23695.

23- Xu J. Z., Zhang J. L., Hu K. H. and Zhang W. G. 2013. The relationship between lignin peroxidase and manganese peroxidase production capacities and cultivation periods of mushrooms. Microb. Biotechnol. 6(3): 241–7.

24- Zeilinger S. 2004. Gene disruption in Trichoderma atroviride via Agrobacterium-mediated transformation. Current Genetics, 45(1): 54-60.