Царгасны геномд Arabidopsis thaliana-өсөлтийн идэвхжүүлэгч AtGRF2 (Arabidopsis thaliana growth regularing factor) ген шилжүүлэн суулгасан дүн
Салбар : Хөдөө аж ахуйн (ХАА) шинжлэх ухаан
Улсын дугаар : 3611
Хамгаалсан он : 2017
Түлхүүр үг : царгас, генийн инженерчлэл, пгу, ут-пгу
Аннотаци
Монгол орны нийт газар нутгийн 80 орчим хувь нь хуурай болон хагас хуурай газрын эмзэг экосистемээс бүрддэг бөгөөд НҮБ-ын “Цөлжилттэй тэмцэх олон улсын конвенци, 1994”-д Монгол орны нийт нутаг дэвсгэрийн 90 гаруй хувь нь цөлжилтөнд маш өртөмтгий эмзэг бүс нутаг болохыг тодорхойлжээ. Уур амьсгалын өөрчлөлт, малын тоо толгойн өсөлт, бэлчээрийн хэт ашиглалт зэргээс үүдэлтэй бэлчээрийн экосистемийн доройтол, гадаргын усны нөөцийн хомсдол зэргээс шалтгаалан манай оронд цөлжих үйл явц эрчимжсээр байна. Царгас шимт чанар өндөртэй, хөрсний үржил шим сайжруулдаг чухал ач холбогдолтой ургамал боловч манай үндэсний эрдэмтдийн тэмдэглэн үлдээснээр дутагдалтай гэж хэлж болохоор хоёр шинж илэрсэн байна. Нэгдүгээрт, ургацад эзэлж байгаа навчны хувь бага, өөрөөр хэлбэл бундуужилтын үе шатанд царгасны ургацын бүтцэд навчны эзлэх хувийн жин дунджаар 45% байдаг бөгөөд үр боловсрох үед навчны ургацад эзлэх жин 2 дахин буурдаг, ургацад навчны эзлэх хувь цаг уурын, тэжээлийн горим, усан хангамжийн байдал, ашиглах хэлбэр, нас зэргээс хамааран хэлбэлздэг ч сортын шимт чанарыг сайжруулахын тулд ургацад эзлэх навчны хувийг нэмэгдүүлэх нь чухал байна. Хоёрдугаарт, царгас тарьсан эхний жил түүний өндөр 20-25 см өндөр ургаад хагдрах тул түүнийг хадах ашиглахыг хориглодог. Гэтэл гадаадын царгасны сорт тарьсан эхний жилдээ сайн ургаж 30-40 ц/га чанар сайтай ургац өгдөг боловч өвөлжилт даадаггүй тул дараагийн жил сэргэн ургаж чаддаггүй. Иймээс өвөлдөө тэсгим хүйтэн, зундаа бүгчим халуун эх газрын эрс тэс уур амьсгалтай, нийт газар нутгийн 90 гаруй хувь нь цөлжилтөд их бага ямар нэг хэмжээгээр өртсөн, малын тоо толгой өссөн, бэлчээрийн талхагдал нэмэгдэж гангийн давтамж ойртсон манай орны хувьд малын тэжээлийн нөөцийг нэмэгдүүлэх, хөрсний үржил шимийг сайжруулах, хөрс, байгаль орчныг нөхөн сэргээхэд ашиглах ургамлын шинэ хэлбэр, сорт бий болгох шаардлагатай байна. Уламжлалт аргаар ургамлын шинэ хэлбэр, сорт бий болгоход цаг хугацаа, хүч хөдөлмөр, хөрөнгө мөнгө их зарцуулдаг тул орчин үеийн биотехнологийн судалгааны аргыг ашиглан нэгж ургамлаас авах ургамлын ногоон массыг нэмэгдүүлэхийн тулд тухайн шинж чанарыг нөхцөлдүүлэгч генийг ашиглан шилжмэл гентэй ургамал гарган авах чиглэлийн судалгаа хийх шаардлага гарч байна.
СУДАЛГААНЫ ЗОРИЛГО, ЗОРИЛТ
Монгол орны нөхцөлд таримлаар болон зэрлэгээр ургадаг малын тэжээлийн үнэт ургамал болох царгасны биомасс, шимт чанар, стресс тэсвэрийг харьцуулан судалж, царгасны геномд ургамлын өсөлтийг идэвхжүүлэгч AtGRF2 (Arabidopsis thaliana growth-regulating factor 2) ген шилжүүлэн суулгаж царгасны биомассыг нэмэгдүүлэхэд судалгааны зорилго оршино. Зорилгоо хэрэгжүүлэхийн тулд доорх зорилтуудыг хэрэгжүүлэв.
1. Царгасны зүйл, сортын биомасс, тэжээллэг чанарыг харьцуулах
2. Царгасны зүйл, сортын ган, давсанд тэсвэрлэх чадварыг харьцуулах
3. “Бургалтай” сортыг эдийн өсгөврийн аргаар ургуулахад тохиромжтой эксплантын эх үүсвэр, тэжээлт орчин дах өсөлтийн бодисуудын концентраци, харьцааг эдийн өсгөврийн үе шат бүрт тогтоох
4. Царгасны геномд AtGRF2 ген шилжүүлэн суулгах тохиромжит нөхцлийг тогтоох
5. Шилжмэл гентэй ургамал (T0) гарган авах, шалган батлах
6. Шилжмэл гентэй ургамлыг “Бургалтай” сортын эх ургамалтай гадаад шинжээр харьцуулах
Судалгааны дүнгээр
Эх орны анхны сорт болох царгасны “Бургалтай” сортод навчны талбайг нэмэгдүүлдэг Arabidopsis-ийн AtGRF2 ген шилжүүлэн суулгахын өмнө тэжээллэг чанар, стресс тэсвэрийг эцэг, эх (Medicago sativa L., Medicago sativa L.) болон Өвөрмонголын “Нутаг бэлчээр-2” сорттой харьцуулахад биомасс, тэжээллэг чанарын үзүүлэлтээр “Бургалтай” сорт (Medicago varia Marthz) болон шар царгас (Medicago falcata L.) нь бусад зүйл, сортоос илүү байна. Харин стресс тэсвэрээр ОХУ-ын хөх царгас илүү байгаа ба энэ нь стресс тэсвэрийг кодлогч SOS1, SOS2, SOS3, SOS4, SOS5, SOS6, WRKY1, WRKY10, CIPK1, P5CS1 генүүдийн экспресстэй холбоотой байна.
2. Трансген ургамал гарган авахад ургамлын эдийн өсгөвөр үндсэн суурь болдог бөгөөд царгасны “Бургалтай” сорт (Medicago varia Marthz)-ыг каллусаар дамжуулан шууд бус соматик эмбриогенезийн аргаар in vitro нөхцөлд ургуулахад бүтээмж нь
72.2% байна. Эксплантаас каллус үүсгэхэд 2 мг/л
2.4-Д,
0.2 мг/л БАП, 1 мг/л НЦХ нэмсэн MS тэжээлт орчин, каллусаас нахиа үүсгэх, олшруулахад 1.мг/л БАП,
0.1 мг/л НЦХ нэмсэн MS тэжээлт орчин, нахианаас үндэс үүсгэх тэжээлт орчин
0.5 мг/л НЦХ нэмсэн ½ MS тэжээлт орчин тохиромжтой болохыг тогтоолоо.
3. Агробактер ашиглан царгасны геномд ген шилжүүлэн суулгахдаа бактерийн эсийн концентрацийг OD600=
0.5-д тохируулан эксплантыг 30 мин халдварлуулж 72 цаг хам өсгөвөрлөөд 40 мг/л гигромицин антибиотик агуулсан шилэн сонгох тэжээлт 1 мг/л БАП,
0.1 мг/л НЦХ, 250 мг/л цефотаксим нэмсэн хатуу MS тэжээлт орчинд ургуулахад трансформацийн бүтээмж
3.0%, трансген ургамлын Т1 удамд AtGRF2 генийн удамшил 3:1 байна.
4. AtGRF2 ген шилжин орсон трансген ургамлыг “Бургалтай” сортын эх ургамалтай харьцуулахад өндөр
8.1 см-ээр, найлзуурын тоо
0.8-аар, үеийн тоо
8.5-аар, навчны тоо 62-оор, навчны урт
0.4 см-ээр, навчны өргөн
0.1 см-ээр, навчны талбай
0.7 см2-аар нэмэгдэж байна.
Зохиогч
Боловсролын доктор(PhD)
Бүтээлийн тоо : 1
Ишлэгдсэн тоо : 0
