Трансгенные растения томата (Solanum lycopersicum L.): прямые методы введения генов и факторы, влияющие на эффективность трансформации (обзор)

Трансгенные растения томата (Solanum lycopersicum L.): прямые методы введения генов и факторы, влияющие на эффективность трансформации (обзор)

Автор: Михель И.М., Халилуев М.Р.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агрофизический институт: междисциплинарные и многопрофильные исследования для практики земледелия и растениеводства (1932-2022)

Статья в выпуске: 3 т.57, 2022 года.

Бесплатный доступ

Томат ( Solanum lycopersicum L.) - важнейшая продовольственная культура, которая также находит широкое применение в качестве модельного объекта в различных молекулярно-генетических исследованиях, затрагивающих вопросы вегетативного развития и репродуктивной биологии, механизмов устойчивости растений к абиотическим и биотическим стрессам, ассоциативного симбиоза с микроорганизмами и многие другие, имеющие как фундаментальное, так и прикладное значение. Получение трансгенных растений томата, экспрессирующих чужеродные гетерологичные гены, а также растений с индуцированным сайленсингом или нокаутом собственных генов, - важная составляющая исследований в современной физиологии растений. Существует два принципиально отличающихся друг от друга подхода для введения чужеродной ДНК в геном томата. Первый (метод агробактериальной, или Agrobacterim- опосредованной, трансформации) основан на естественном механизме заражения растений бактериальным патогеном рода Agrobacterim ( A. tumefaciens или A. rhizogenes ) и опосредованном им переносе чужеродной ДНК в растительный геном. Второй подход основан на непосредственной доставке чужеродной ДНК в растительную клетку сквозь плазмалемму с помощью химических веществ (Ca2+, полиэтиленгликоль - ПЭГ) или физических воздействий (электрический импульс или повышенное давление) (так называемые прямые методы генетической трансформации томата). При этом трансгенные растения томата можно получать как классическим способом с использованием метода культуры изолированных органов и тканей in vitro, так и без него (трансформация in planta). В представленном обзоре рассмотрены классические методы прямого введения чужеродной ДНК в геном томата (химически опосредованная трансфекция, электропорация протопластов, микроинъекция, биобаллистическая трансформация), а также методы трансформации томата in planta (метод пыльцевых трубок или pollen-tube pathway, электропорация зародышей зрелых семян) и проведен подробный анализ физических, генетических и физиологических факторов, влияющих на эффективность трансформации (ЭТ). Обсуждаются особенности получения растений томата как с транзиентной экспрессией трансгена, так и со стабильно наследуемой вставкой в ядерный или пластидный геном. Отдельно рассмотрено применение прямых методов генетической трансформации для доставки различных систем геномного редактирования (ZFNs, TALEN, CRISPR/Cas, редакторов оснований, prime editing), получивших широкое распространение в последние 5 лет.

Еще

Solanum lycopersicum l, электропорация, пэг-опосредованная трансформация, микроинъекция, биобаллистическая трансформация, трансформация in planta, геномное редактирование

Короткий адрес: https://sciup.org/142236340

IDR: 142236340   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2022.3.518rus

Список литературы Трансгенные растения томата (Solanum lycopersicum L.): прямые методы введения генов и факторы, влияющие на эффективность трансформации (обзор)

  • FAO. FAOSTAT, 2021. Режим доступа: https://www.fa0.0rg/fa0stat/ru/#data/QCL. Без даты.
  • Роньжина Е.С., Подлеснова В.С. Комплексная оценка качества томатов, выращиваемых в Калининградской области. Известия Горского государственного аграрного университета, 2021, 58-3: 30-35.
  • Авдеев Ю.И. Технология томатов в открытом грунте Астраханской области. Картофель и овощи, 2014, 5: 7-9.
  • Sorokin A., Bryzzhev A., Strokov A., Mirzabaev A., Johnson T., Kiselev S.V. The economics of land degradation in Russia. In: Economics of land degradation and improvement — a global assessment for sustainable development /E. Nkonya, A. Mirzabaev, J. von Braun (eds). Springer, Cham., 2016: 541-576 (doi: 10.1007/978-3-319-19168-3_18).
  • Салина Ю.Б., Тютюма Н.В., Тютюма А.В. Засоление как критический фактор плодородия земель Астраханской области. Достижения науки и техники АПК, 2018, 32(12): 5-8 (doi: 10.24411/0235-2451-2018-11201).
  • Лазарев А.М. Бактериальные болезни томата и меры борьбы с ними. СПб, 2015.
  • Blancard D. Tomato diseases. Academic Press, San Diego, CA, USA, 2012.
  • Кигашпаева О.П., Авдеев А.Ю. Брендовые астраханские сорта томата. Проблемы развития АПК региона, 2020, 2: 93-97 (doi: 10.15217/issn2079-0996.2020.2.93).
  • Khaliluev M.R., Shpakovskii G.V. Genetic engineering strategies for enhancing tomato resistance to fungal and bacterial pathogens. Russian Journal of Plant Physiology, 2013, 60(6): 721-732 (doi: 10.1134/S1021443713050087).
  • Gerszberg A., Hnatuszko-Konka K., Kowalczyk T., Kononowicz A.K. Tomato (Solanum lycoper-sicum L.) in the service of biotechnology. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 2015, 120: 881902 (doi: 10.1007/s11240-014-0664-4).
  • Anwar R., Fatima T., Mattoo A. Tomatoes: A model crop of Solanaceous plants. In: Oxford research encyclopedia of environmental science. Oxford University Press, Oxford, UK, 2019 (doi: 10.1093/acrefore/9780199389414.013.223).
  • Chaban I., Khaliluev M., Baranova E., Kononenko N., Dolgov S., Smirnova E. Abnormal development of floral meristem triggers defective morphogenesis of generative system in transgenic tomatoes. Protoplasma, 2018, 255(6): 1597-1611 (doi: 10.1007/s00709-018-1252-y).
  • Вершинина З.Р., Благова Д.К., Нигматуллина Л.Р. Лавина А.М., Баймиев А.Х., Чеме-рис А.В. Ассоциативный симбиоз трансгенных томатов с ризобиями повышает устойчивость растений к Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Биотехнология, 2015, 31(3): 42-53.
  • Arie T., Takahashi H., Kodama M., Teraoka T. Tomato as a model plant for plant-pathogen interactions. Plant Biotechnology, 2007, 24(1): 135-147 (doi: 10.5511/plantbiotechnology.24.135).
  • Вершинина З.Р., Чубукова О.В., Масленникова Д.Р. Оценка глутатионового статуса в корнях трансгенных по генам psl и rapAl растений томата при действии Rhizobium legumi-nosarum. Физиология растений, 2021, 68(5): 524-532 (doi: 10.31857/S0015330321050225).
  • Комахин Р.А., Комахина В.В., Милюкова Н.А., Голденкова-Павлова И.В., Фадина О.А., Жученко А.А. Трансгенные растения томата, экспрессирующие гены recA и NLS-recA-licBM3, как модель для изучения мейотической рекомбинации. Генетика, 2010, 46(12): 1635-1644.
  • Rothan C., Diouf I., Causse M. Trait discovery and editing in tomato. The Plant Journal, 2019, 97(1): 73-90 (doi: 10.1111/tpj.14152).
  • Salim M.M.R., Rashid M.H., Hossain M.M., Zakaria, M. Morphological characterization of tomato (Solanum lycopersicum L.) genotypes. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 2020, 19: 233-240 (doi: 10.1016/j.jssas.2018.11.001).
  • Renna M., D'Imperio M., Gonnella M., Durante M., Parente A., Mita G., Santamaria P., Serio F. Morphological and chemical profile of three tomato (Solanum lycopersicum L.) landraces of a semi-arid Mediterranean environment. Plants, 2019, 8(8): 273 (doi: 10.3390/plants8080273).
  • Causse M., Giovannoni J., Bouzayen M., Zouine M. The Tomato Genome. Compendium of Plant Genomes. Springer, Berlin, Heidelberg, 2016 (doi: 10.1007/978-3-662-53389-5_3).
  • The Tomato Genome Consortium. The tomato genome sequence provides insights into fleshy fruit evolution. Nature, 2012, 485: 635-641 (doi: 10.1038/nature11119).
  • Bhatia P., Ashwath N., Senaratna T., Midmore D. Tissue culture studies of tomato (Lycoper-sicon esculentum). Plant Cell Tissue and Organ Culture, 2004, 78: 1-21 (doi: 10.1023/B:TICU.0000020430.08558.6e).
  • Гавриш С.Ф. Опыт и перспективы селекции томата для защищенного грунта. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии, 1992, 5: 147-161.
  • Бухарова А.Р., Бухаров А.Ф. Отдаленная гибридизация овощных пасленовых культур. Мичуринск, 2008.
  • Rommens C.M., Kishore G.M. Exploiting the full potential of disease-resistance genes for agricultural use. Current Opinion in Biotechnology, 2000, 11(2): 120-125 (doi: 10.1016/s0958-1669(00)00083-5).
  • Bock R. Engineering plastid genomes: methods, tools, and applications in basic research and biotechnology. Annual Review of Plant Biology, 2015, 66: 211-241 (doi: 10.1146/annurev-arplant-050213-040212).
  • Adem M., Beyene D., Feyissa T. Recent achievements obtained by chloroplast transformation. Plant Methods, 2017, 13(1): 30 (doi: 10.1186/s13007-017-0179-1).
  • Ruf S., Hermann M., Berger I.J., Carrer H., Bock R. Stable genetic transformation of tomato plastids and expression of a foreign protein in fruit. Nature Biotechnology, 2001, 19(9): 870-875 (doi: 10.1038/nbt0901-870).
  • Staub J.M., Maliga P. Long regions of homologous DNA are incorporated into the tobacco plastid genome by transformation. The Plant Cell, 1992, 4(1): 39-45 (doi: 10.1105/tpc.4.1.39).
  • Kaplanoglu E., Kolotilin I., Menassa R., Donly C. Plastid transformation of Micro-Tom tomato with a hemipteran double-stranded RNA results in RNA interference in multiple insect species. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(7): 3918 (doi: 10.3390/ijms23073918).
  • Rogalski M., do Nascimento Vieira L., Fraga H.P., Guerra M.P. Plastid genomics in horticultural species: importance and applications for plant population genetics, evolution, and biotechnology. Frontiers in Plant Science, 2015, 6: 586 (doi: 10.3389/fpls.2015.00586).
  • Saveleva N.V., Burlakovskiy M.S., Yemelyanov V.V., Lutova L.A. Transgenic plants as bioreactors to produce substances for medical and veterinary uses. Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2016, 6(6): 712-724 (doi: 10.1134/S2079059716060071).
  • Rozov S.M., Sidorchuk Y.V., Deineko E.V. Transplastomic plants: problems of production and their solution. Russian Journal of Plant Physiology, 2022, 69(2): 1-10 (doi: 10.1134/S1021443722020157).
  • Zagorskaya A.A., Deineko E.V. Plant-expression systems: a new stage in production of bio-pharmaceutical preparations. Russian Journal of Plant Physiology, 2021, 68(1): 17-30 (doi: 10.1134/S1021443721010210).
  • Gelvin S.B. Plant DNA repair and Agrobacterium T-DNA integration. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(16): 8458 (doi: 10.3390/ijms22168458).
  • Hwang H.H., Yu M., Lai E.M. Agrobacterium-mediated plant transformation: biology and applications. The Arabidopsis Book, 2017, 15: e0186 (doi: 10.1199/tab.0186).
  • Anand A., Jones T.J. 2018 Advancing Agrobacterium-based crop transformation and genome modification technology for agricultural biotechnology. In: Agrobacterium Biology. Current Topics in Microbiology and Immunology. V. 418 /S.B. Gelvin (ed.). Springer, Cham., 2018: 489-507 (doi: 10.1007/82_2018_97).
  • Chyi Y.S., Jorgensen R.A., Goldstein D., Tanksley S.D., Loaiza-Figueroa F. Locations and stability of Agrobacterium-mediated T-DNA insertions in the Lycopersicon genome. Molecular and General Genetics, 1986, 204(1): 64-69 (doi: 10.1007/BF00330188).
  • Saifi S.K., Passricha N., Tuteja R., Kharb P., Tuteja N. In planta transformation: A smart way of crop improvement. In: Advancement in crop improvement techniques /N. Tuteja, R. Tuteja, N. Passricha (eds.). Woodhead Publishing, Sawston, Cambridge, 2020: 351-362 (doi: 10.1016/B978-0-12-818581-0.00021-8).
  • Keshavareddy G., Kumar A.R.V., Ramu V.S. Methods of plant transformation-a review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2018, 7(7): 2656-2668 (doi: 10.20546/ijcmas.2018.707.312).
  • Marenkova T.V., Loginova D.B., Deineko E.V. Mosaic patterns of transgene expression in plants. Russian Journal of Genetics, 2012, 48(3): 249-260 (doi: 10.1134/S1022795412030088).
  • Xia X., Cheng X., Li R., Yao J., Li Z., Cheng Y. Advances in application of genome editing in tomato and recent development of genome editing technology. Theoretical and Applied Genetics, 2021, 134(9): 2727-2747 (doi: 10.1007/s00122-021-03874-3).
  • Gaj T., Gersbach C.A., Barbas C.F. ZFN, TALEN, and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering. Trends in Biotechnology, 2013, 31: 397-405 (doi: 10.1016/j.tibtech.2013.04.004).
  • Khan Z., Khan S.H., Mubarik, Sadia B., Ahmad A. Use of TALEs and TALEN Technology for Genetic Improvement of Plants. Plant Molecular Biology Reporter, 2017, 35: 1-19 (doi: 10.1007/s11105-016-0997-8).
  • Petolino J.F. Genome editing in plants via designed zinc finger nucleases. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 2015, 51(1): 1-8 (doi: 10.1007/s11627-015-9663-3).
  • Sardesai N., Subramanyam S. Agrobacterium: a genome-editing tool-delivery system. In: Agro-bacterium biology. Current Topics in microbiology and immunology. V. 418 /S.B. Gelvin (ed.). Springer, Cham., 2018: 463-488 (doi: 10.1007/82_2018_101).
  • Ruf S., Bock R. Plastid Transformation in Tomato. In: Chloroplast biotechnology. Methods in molecular biology (methods and protocols). V. 1132 /P. Maliga (ed.). Humana Press, Totowa, NJ., 2014: 265-276 (doi: 10.1007/978-1-62703-995-6_16).
  • Глеба Ю.Ю., Хасанов М.М., Слюсаренко А.Г., Бутенко Р.Г., Винецкий Ю.П. Проникновение 3Н-ДНК Bacillus subtilis в изолированные протопласты клеток табака Nicotiana taba-cum. Доклады АН СССР, 1974, 219(4-6): 1478-1481.
  • Ohyama K., Gamborg O.L., Miller R.A. Uptake of exogenous DNA by plant protoplasts. Canadian Journal of Botany, 1972, 50(10): 2071-2080 (doi: 10.1139/b72-267).
  • Graham F.L., Van der Eb A.J. A new technique for the assay of infectivity of human adenovirus 5 DNA. Virology, 1973, 52: 456-467 (doi: 10.1016/0042-6822(73)90341-3).
  • Jongsma M., Koornneef M., Zabel P., Hille J. Tomato protoplast DNA transformation: physical linkage and recombination of exogenous DNA sequences. Plant Molecular Biology, 1987, 8(5): 383-394 (doi: 10.1007/BF00015816).
  • Negrutm I., Shillito R., Potrykus I., Biasini G., Sala F. Hybrid genes m the analysis of transformation conditions. I. Setting up a simple method for direct gene transfer m plant protoplasts. Plant Molecular Biology, 1987, 8: 363-373 (doi: 10.1007/BF00015814).
  • Nugent G.D., ten Have M., van der Gulik A., Dix P.J., Uijtewaal B.A., Mordhorst A.P. Plastid transformants of tomato selected using mutations affecting ribosome structure. Plant Cell Reports, 2005, 24: 341-349 (doi:10.1007/s00299-005-0930-3).
  • Ray S., Lahiri S., Halder M., Mondal M., Choudhuri T.R., Kundu S. An efficient method of isolation and transformation of protoplasts from tomato leaf mesophyll tissue using the binary vector pCambia 1302. International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology, 2015, 2: 146-150 (doi: 10.17148/IARJSET.2015.2631).
  • Diacumakos E.G. Methods of micromanipulation of human somatic cells in culture. In: Methods in cell biology. V. 7 /D.M. Prescott (ed.). Academic Press, New York, 1974: 287-312 (doi: 10.1016/S0091-679X(08)61783-5).
  • Capecchi M.R. High efficiency transformation by direct microinjection of DNA into cultured mammalian cells. Cell, 1980, 22(2): 479-488 (doi: 10.1016/0092-8674(80)90358-X).
  • Griesbach R.J. Protoplast microinjection. Plant Molecular Biology Reporter, 1983, 1(4): 32-37 (doi: 10.1007/BF02712674).
  • Steinbiss H.H., Stabel P. Protoplast derived tobacco cells can survive capillary microinjection of the fluorescent dye Lucifer Yellow. Protoplasma, 1983, 116(2): 223-227 (doi: 10.1007/BF01279844).
  • Morikawa H., Yamada Y. Capillary microinjection into protoplasts and intranuclear localization of injected materials. Plant and Cell Physiology, 1985, 26(2): 229-236 (doi: 10.1093/oxfordjour-nals.pcp.a076901).
  • Griesbach R.J., Sink K.C. Evacuolation of mesophyll protoplasts. Plant Science Letters, 1983, 30(3): 297-301 (doi: 10.1016/0304-4211(83)90168-2).
  • Spangenberg G., Koop H.U., Lichter R., Schweiger H.G. Microculture of single protoplasts of Brassica napus. Physiologia Plantarum, 1986, 66(1): 1-8 (doi: 10.1111/j.1399-3054.1986.tb01223.x).
  • Griesbach R.J. Chromosome-mediated transformation via microinjection. Plant Science, 1987, 50(1): 69-77 (doi: 10.1016/0168-9452(87)90032-X).
  • Schnorf M., Neuhaus-Url G., Galli A., Iida S., Potrykus I., Neuhaus G. An improved approach for transformation of plant cells by microinjection: molecular and genetic analysis. Transgenic Research, 1991, 1(1): 23-30 (doi: 10.1007/BF02512993).
  • Holm P.B., Olsen O., Schnorf M., Brinch-Pedersen H., Knudsen S. Transformation of barley by microinjection into isolated zygote protoplasts. Transgenic Research, 2000, 9(1): 21-32 (doi: 10.1023/A:1008974729597).
  • Toyoda H., Matsuda Y., Utsumi R., Ouchi S. Intranuclear microinjection for transformation of tomato callus cells. Plant Cell Reports, 1988, 7(5): 293-296 (doi: 10.1007/BF00269921).
  • Reich T.J., Iyer V.N., Miki B.L. Efficient transformation of alfalfa protoplasts by the intranuclear microinjection of Ti plasmids. Nature Biotechnology, 1986, 4(11): 1001-1004 (doi: 10.1038/nbt1186-1001).
  • Okada K., Nagata T., Takebe I. Introduction of functional RNA into plant protoplasts by electro-poration. Plant and Cell Physiology, 1986, 27(4): 619-626 (doi: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a077141).
  • Chen C., Smye S.W., Robinson M.P., Evans J.A. Membrane electroporation theories: a review. Medical and Biological Engineering and Computing, 2006, 44(1-2): 5-14 (doi: 10.1007/s11517-005-0020-2).
  • Kotnik T., Frey W., Sack M., Haberl Meglic S., Peterka M., Miklavcic D. Electroporation-based applications in biotechnology. Trends in Biotechnology, 2015, 33: 480-488 (doi: 10.1016/j.tibtech.2015.06.002).
  • Kotnik T., Rems L., Tarek M., Miklav i D. Membrane electroporation and electropermeabili-zation: mechanisms and models. Annual Review of Biophysics, 2019, 48: 63-91 (doi: 10.1146/an-nurev-biophys-052118-115451).
  • Rebersek M., Faurie C., Kanduser M., Corovic S., Teissié J., Rols M.P., Miklavcic D. Electro-porator with automatic change of electric fled direction improves gene electrotransfer in-vitro. BioMedical Engineering Online, 2007, 6(1): 1-11 (doi: 10.1186/1475-925X-6-25).
  • Hanze J., Fischer L., Koenen M., Worgall S., Rascher W. Electroporation of nucleic acids into prokaryotic and eukaryotic cells by square wave pulses. Biotechnology Techniques, 1998, 12(2): 159-163 (doi: 10.1023/A:1008800903452).
  • Kotnik T., Pucihar G., Miklavcic D. Induced transmembrane voltage and its correlation with electroporation-mediated molecular transport. Journal of Membrane Biology, 2010, 236: 3-13 (doi: 10.1007/s00232-010-9279-9) (doi: 10.1007/s00232-010-9279-9).
  • Gurel F., Gozukirmizi N. Electroporation transformation of barley. In: Genetic transformation of plants. Molecular methods of plant analysis. V. 23 /J.F. Jackson, H.F. Linskens (eds.). Springer, Berlin, 2003: 69-89 (doi: 10.1007/978-3-662-07424-4_5).
  • Nakata K., Tanaka H., Yano K., Takagi M. An effective transformation system for Lycopersicon peruvianum by electroporation. Japanese Journal of Breeding, 1992, 42(3): 487-495 (doi: 10.1270/jsbbs1951.42.487).
  • Sherba J.J., Hogquist S., Lin H., Shan J.W., Shreiber D.I., Zahn J.D. The effects of electroporation buffer composition on cell viability and electro-transfection efficiency. Scientific Reports, 2020, 10(1): 3053 (doi: 10.1038/s41598-020-59790-x).
  • Azencott H.R., Peter G.F., Prausnitz M.R. Influence of the cell wall on intracellular delivery to algal cells by electroporation and sonication. Ultrasound in Medicine & Biology, 2007, 33(11): 1805-1817 (doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2007.05.008).
  • Ortiz-Matamoros M.F., Villanueva M.A., Islas-Flores T. Genetic transformation of cell-walled plant and algae cells: delivering DNA through the cell wall. Briefings in Functional (Genomics, 2018, 17(1): 26-33 (doi: 10.1093/bfgp/elx014).
  • D'Halluin K., Bonne E., Bossut M., De Beuckeleer M., Leemans J. Transgenic maize plants by tissue electroporation. The Plant Cell, 1992, 4(12): 1495-1505 (doi: 10.1105/tpc.4.12.1495).
  • Bellini C., Chupeau M.C., Guerche P., Vastra G., Chupeau Y. Transformation of Lycopersicon peruvianum and Lycopersicon esculentum mesophyll protoplasts by electroporation. Plant Science, 1989, 65(1): 63-75 (doi: 10.1016/0168-9452(89)90208-2).
  • Tsukada M., Kusano T., Kitagawa Y. Introduction of foreign genes into tomato protoplasts by electroporation. Plant and Cell Physiology, 1989, 30(4): 599-603 (doi: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a077781).
  • Sanford J.C., Klein T.M., Wolf E.D. Delivery of substances into cells and tissues using a particle bombardment process. Particulate Science and Technology, 1987, 5: 27-37 (doi: 10.1080/02726358708904533).
  • Van Eck J.M., Blowers A.D., Earle E.D. Stable transformation of tomato cell cultures after bombardment with plasmid and YAC DNA. Plant Cell Reports, 1995, 14(5): 299-304 (doi: 10.1007/BF00232032).
  • Ruma D., Dhaliwal M.S., Kaur A., Gosal S.S. Transformation of tomato using biolistic gun for transient expression of the ß-glucuronidase gene. Indian Journal of Biotechnology, 2009, 8(4): 363369.
  • Guillet C., Aboul-Soud M.A., Le Menn A., Viron N., Pribat A., Germain V., Just D., Baldet P., Rousselle P., Lemaire-Chamley M., Rothan C. Regulation of the fruit-specific PEP carboxylase SlPPC2 promoter at early stages of tomato fruit development. PLoS ONE, 2012, 7(5): e36795 (doi: 10.1371/journal.pone.0036795).
  • Sun L., Liu S., Ren J., Cui M., Wang L., Leng P. Optimization of particle bombardment conditions by ß-glucuronidase (GUS) reporter system in tomato fruit. African Journal of Biotechnology, 2011, 10(4): 675-683 (doi: 10.5897/AJB10.578).
  • Столбиков А.С., Саляев Р.К., Рекославская Н.И., Третьякова А.В. Генетическая трансформация каллусов томата биобаллистическим методом с использованием гена GUS, кодирующего синтез ß-глюкуронидазы. Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология, 2015, 13: 2-8.
  • Столбиков А.С., Саляев Р.К., Рекославская Н.И. Пластидная трансформация каллусов растений томата биобаллистическим методом при разработке вакцин против онкогенной папилломы человека на основе растительной экспрессионной системы. Мат. Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и школы молодых ученых «Механизмы устойчивости растений и микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды». Иркутск, 2018: 1378-1380.
  • Baum K., Grqning B., Meier I. Improved ballistic transient transformation conditions for tomato fruit allow identification of organ-specific contributions of I-box and G-box to the RBCS2 promoter activity. The Plant Journal, 1997, 12(2): 463-469 (doi: 10.1046/j.1365-313X.1997.12020463.x).
  • Wurbs D., Ruf S., Bock R. Contained metabolic engineering in tomatoes by expression of carot-enoid biosynthesis genes from the plastid genome. The Plant Journal, 2007, 49(2): 276-288 (doi: 10.1111/j.1365-313X.2006.02960.x).
  • Abu-El-Heba G.A., Hussein G.M., Abdalla N.A. A rapid and efficient tomato regeneration and transformation system. Landbauforschung Völkenrode, 2008, 58: 103-110.
  • Abbas D.E., Abdallah N.A., Madkour M.M. Production of transgenic tomato plants with enhanced resistance against the fungal pathogen Fusarium oxysporum. Arabian Journal of Biotechnology, 2009, 12(1): 73-84.
  • Abdallah N.A., Shah D., Abbas D., Madkour M. Stable integration and expression of a plant defensin in tomato confers resistance to fusarium wilt. GM Crops, 2010, 1(5): 344-350 (doi: 10.4161/gmcr.1.5.15091).
  • Jiménez V.A.O., Varela G.B., Domínguez M.R., Sacudo R.B., Rojas R.T., Hernández M.E.T. Development of a regeneration and genetic transformation protocol for tomato (Solanum lycoper-sicum L.) cv. Rutgers. Agrociencia, 2019, 53(5): 725-740.
  • Kaplanoglu E., Kolotilin I., Menassa R., Donly C. Transplastomic tomato plants expressing insect-specific double-stranded RNAs: a protocol based on biolistic transformation. In: RNAi strategies for pest management. Humana, NY, 2022: 235-252 (doi: 10.1007/978-1-0716-1633-8_18).
  • Rajkumari N., Alex S., Soni K.B., Anith K.N., Viji M.M., Kiran A.G. Silver nanoparticles for biolistic transformation in Nicotiana tabacum L. 3 Biotech, 2021, 11(12): 497 (doi: 10.1007/s13205-021-03043-9).
  • Sanford J.C., Wolf E.D. Apparatus for transporting substances into living cells and tissues. US Patent № 5 371 015, December 6 1994.
  • McCabe D., Christou P. Direct DNA transfer using electric discharge particle acceleration (AC-CELL™ technology). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 1993, 33(3): 227-236 (doi: 10.1007/BF02319006).
  • Finer J.J., Vain P., Jones M.W., McMullen M.D. Development of the particle inflow gun for DNA delivery to plant cells. Plant Cell Reports, 1992, 11(7): 323-328 (doi: 10.1007/BF00233358).
  • Sautter C., Waldner H., Neuhaus-Url G., Galli A., Neuhaus G., Potrykus I. Micro-targeting: high efficiency gene transfer using a novel approach for the acceleration of micro-projectiles. Nature Biotechnology, 1991, 9(11): 1080-1085 (doi: 10.1038/nbt1991-1080).
  • Finer J.J., Finer K.R., Ponappa T. Particle bombardment mediated transformation. In: Plant biotechnology. Current topics in microbiology and immunology. V. 240 /J. Hammond, P. McGarvey, V. Yusibov (eds.). Springer, Berlin, Heidelberg, 2000: 59-80 (doi: 10.1007/978-3-642-60234-4_3).
  • Chaithra N., Gowda R.P.H., Guleria N. Transformation of tomato with Cry2ax1 by biolistic gun method for fruit borer resistance. International Journal of Agriculture, Environment and Biotechnology, 2015, 8(4): 795-803 (doi: 10.5958/2230-732X.2015.00088.1).
  • Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск, 2003.
  • Russell J.A., Roy M.K., Sanford J.C. Major improvements in biolistic transformation of suspension-cultured tobacco cells. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 1992, 28(2): 97105 (doi: 10.1007/BF02823026).
  • Trujillo-Moya C., Gisbert C., Vilanova S., Nuez F. Localization of QTLs for in vitro plant regeneration in tomato. BMC Plant Biology, 2011, 11: 140 (doi: 10.1186/1471-2229-11-140).
  • Pino L.E., Lombardi-Crestana S., Azevedo M.S., Scotton D.C., Borgo L., Quecini V., Figueira A., Peres L.E. The Rg1 allele as a valuable tool for genetic transformation of the tomato 'Micro-Tom' model system. Plant Methods, 2010, 6(1): 23 (doi: 10.1186/1746-4811-6-23).
  • Lech M., Miczyñski K., Pindel A. Comparison of regeneration potentials in tissue cultures of primitive and cultivated tomato species (Lycopersicon sp.). Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 1996, 65(1-2): 53-56 (doi: 10.5586/asbp.1996.009).
  • Khaliluev M.R., Bogoutdinova L.R., Baranova G.B., Baranova E.N., Kharchenko P.N., Dol-gov S.V. Influence of genotype, explant type, and component of culture medium on in vitro callus induction and shoot organogenesis of tomato (Solanum lycopersicum L.). Biology Bulletin, 2014, 41(6): 512-521 (doi: 10.1134/S1062359014060041).
  • Klein T.M., Gradziel M.E., Fromm M., Sanford J.C. Factors influencing gene delivery into Zea mays cells by high-velocity microprojectiles. Nature Biotechnology, 1988, 6: 559-563 (doi: 10.1038/nbt0588-559).
  • Krishna H., Alizadeh M., Singh D., Singh U., Chauhan N., Eftekhari M., Sadh R.K. Somaclonal variations and their applications in horticultural crops improvement. 3 Biotech, 2016, 6(1): 54 (doi: 10.1007/s13205-016-0389-7).
  • Ranghoo-Sanmukhiya V.M. Somaclonal variation and methods used for its detection. In: Propagation and genetic manipulation of plants /I. Siddique (ed.). Springer, Singapore, 2021: 59-68 (doi: 10.1007/978-981-15-7736-9_1).
  • Чесноков Ю.В. Наследственные изменения, вызванные переносом экзогенной ДНК в высшие растения посредством прорастающей пыльцы. Докт. дис. Минск, 2000.
  • Чесноков Ю.В. Перенос чужеродных генов в зародышевый мешок высших растении посредством прорастающей пыльцы. Биополимеры и клетка, 1992, 8(2): 53-58.
  • Kaur R.P., Devi S. In planta transformation in plants: a review. Agricultural Reviews, 2019, 40(3): 159-174 (doi: 10.18805/ag.R-1597).
  • Hess D., Lorz H., Weissert E.-W. Die Aufnahme bakterieller DNA in quellende und keimende Pollen von Petunia hybrid und Nicotiana glauca [Uptake of bacterial DNA into swelling and germinating pollen grains of Petunia hybrid and Nicotiana glauca], Zeitschrift fur Pflanzenphysiologie, 1974, 74(1): 52-63 (doi: 10.1016/S0044-328X(74)80204-7).
  • Hess D., Gresshoff P.M., Fielits U., Gleiss D. Uptake of protein and bacteriophage into swelling and germinating pollen of Petunia hybrida. Zeitschrift fur Pflanzenphysiologie, 1975, 74(4): 371376 (doi: 10.1016/S0044-328X(75)80164-4).
  • Турбин Н.В., Сойфер В.Н., Картель Н.А. и др. Генетические изменения признака waxy у ячменя под влиянием экзогенной ДНК дикого типа. Сельскохозяйственная биология, 1974, 9(6): 204-215.
  • Zhou G.Y., Weng J., Zeng Y., Huang J., Qian S., Liu G. Introduction of exogenous DNA into cotton embryos. In: Methods in enzymology. V. 101. Academic Press, 1983: 433-481 (doi: 10.1016/0076-6879(83)01032-0).
  • Картэль М.А., Забянькова K.I. Генетычныя змены i магчымы мехашзм ix узшкнення пад дзеяннем ДНК у раслш. Весщ нацыянальнай акадэмп навук БеларуЫ. Серыя бiялагiчных навук, 1984, 6: 42-46.
  • De la Pena А., Lorz H., Schell J. Transgenic rye plants obtained by injecting DNA into young floral tillers. Nature, 1987, 325(6101): 274-276 (doi: 10.1038/325274a0).
  • Чесноков Ю.В., Седов Г.И., Виконская Н.А. Простой метод генетической трансформации двудольных растений. Известия АН МССР, 1989, 6: 61-62.
  • Chen D.P., Yu L.J. Establishment of tomato transformation technique via the pollen tube pathway method. Northern Horticulture, 2010, 14: 131-135.
  • Xiaoxia J., Li W., Yu L. Transgenic technology of pollen-tube pathway in tomato (Solanum lycopersicum M.). Molecular Plant Breeding, 2013, 11(4): 605-610.
  • Wang R., Li R., Xu T., Li T. Optimization of the pollen-tube pathway method of plant transformation using the Yellow Cameleon 3.6 calcium sensor in Solanum lycopersicum. Biologia, 2017, 72(10): 1147-1155 (doi: 10.1515/biolog-2017-0127).
  • Чесноков Ю.В., Седов Г.И., Виконская Н.А. Эффекты действия экзогенной ДНК у томата. I. Генетическая трансформация. Генетика, 1995, 31(5): 648-691.
  • Wang Y., Shen J. Probing into cytological embryology mechanism of pollen-tube pathway transgenic technology. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2005, 26: 628-634.
  • Luo Z.-X., Wu R. A simple method for the transformation of rice via the pollen-tube pathway. Plant Molecular Biology Report, 1988, 6: 165-174 (doi: 10.1007/BF02669590).
  • Jian C., Li K., Ou W. Research progress in pollen-tube pathway method in transgenic plants. Chinese Journal of Tropical Crops, 2012, 33(5): 956-961.
  • Bechtold N., Ellis J., Pelletier G. In planta Agrobacterium mediated gene transfer by infiltration of adult Arabidopsis thaliana plants. Comptes Rendus de L'Acadümie des Sciences Serie Ill-Sciences De La Vie-Life Sciences, 1993, 316: 1194-1199.
  • Bent A.F., Clough S.J. Agrobacterium germ-line transformation: transformation of Arabidopsis without tissue culture. In: Plant molecular biology manual /S.B. Gelvin, R.A. Schilperoort (eds.). Springer, Dordrecht, 1998: 17-30 (doi: 10.1007/978-94-011-5242-6_2).
  • Bent A. Arabidopsis thaliana floral dip transformation method. In: Agrobacterium protocols. Methods in molecular biology. V. 343 /K. Wang (ed.). Humana Press, 2006: 87-104 (doi: 10.1385/159745-130-4:87).
  • Yasmeen A., Mirza B., Inayatullah S., Safdar N., Jamil M., Ali S., Choudhry M.F. In planta transformation of tomato. Plant Molecular Biology Reporter, 2009, 27: 20-28 (doi: 10.1007/s11105-008-0044-5).
  • Hilioti Z., Ganopoulos I., Ajith, S., Bossis I., Tsaftaris A. A novel arrangement of zinc finger nuclease system for in vivo targeted genome engineering: the tomato LEC1-LIKE4 gene case. Plant Cell Reports, 2016, 35(11): 2241-2255 (doi: 10.1007/s00299-016-2031-x).
  • Кузьмина Ю.В. Методы редактирования генома для увеличения лёжкости плодов томата. Биотехнология и селекция растений, 2020, 3(1): 31-39 (doi: 10.30901/2658-6266-2020-1-o6).
  • Kuluev B.R., Gumerova G.R., Mikhaylova E.V., Gerashchenkov G.A., Rozhnova N.A., Vershinina Z.R., Khyazev A.V., Matniyazov R.T., Baymiev A.K., Chemeris A.V. Delivery of CRISPR/Cas components into higher plant cells for genome editing. Russian Journal of Plant Physiology, 2019, 66(5): 694-706 (doi: 10.1134/S102144371905011X).
  • Nemudryi A.A., Valetdinova K.R., Medvedev S.P., Zakian S.M. TALEN and CRISPR/Cas genome editing systems: tools of discovery. Acta Naturae, 2014, 6(3): 19-40.
  • Gerashchenkov G.A., Rozhnova N.A., Kuluev B.R., Kiryanova O.Yu., Gumerova G.R., Knyazev A.V., Vershinina Z.R., Mikhailova E.V., Chemeris D.A., Matniyazov R.T., Baimiev A.Kh., Gubaidullin I.M., Baimiev A.Kh., Chemeris A.V. Design of guide RNA for CRISPR/Cas plant genome editing. Molecular Biology, 2020, 54(1): 24-42 (doi: 10.1134/S0026893320010069).
  • Malzahn A., Lowder L., Qi Y. Plant genome editing with TALEN and CRISPR. Cell & Bioscience, 2017, 7(1): 21 (doi: 10.1186/s13578-017-0148-4).
  • Zhan X., Lu Y., Zhu J.K., Botella J.R. Genome editing for plant research and crop improvement. Journal of Integrative Plant Biology, 2021, 63(1): 3-33 (doi: 10.1111/jipb.13063).
  • Feder A., Jensen S., Wang A.Q., Courtney L., Middleton L., Van Eck J., Liu Y.S., Giovan-noni J.J. Tomato fruit as a model for tissue-specific gene silencing in crop plants. Horticulture Research, 2020, 7: 142 (doi: 10.1038/s41438-020-00363-4).
  • Liu L., Zhang J., Xu J., Li Y., Guo L., Wang Z., Zhang X., Zhao B., Guo Y.D., Zhang N. CRISPR/Cas9 targeted mutagenesis of SlLBD40, a lateral organ boundaries domain transcription factor, enhances drought tolerance in tomato. Plant Science, 2020, 301: 110683 (doi: 10.1016/j.plantsci.2020.110683).
  • Danilo B., Perrot L., Mara K., Botton E., Nogue F., Mazier M. Efficient and transgene-free gene targeting using Agrobacterium-mediated delivery of the CRISPR/Cas9 system in tomato. Plant Cell Reports, 2019, 38(4): 459-462 (doi: 10.1007/s00299-019-02373-6).
  • Nekrasov V., Wang C., Win J., Lanz C., Weigel D., Kamoun S. Rapid generation of a transgenefree powdery mildew resistant tomato by genome deletion. Scientific Reports, 2017, 7(1): 482 (doi: 10.1038/s41598-017-00578-x).
  • Ortigosa A., Gimenez-Ibanez S., Leonhardt N., Solano R. Design of a bacterial speck resistant tomato by CRISPR/Cas9-mediated editing of SlJAZ2. Plant Biotechnology Journal, 2019, 17: 665673 (doi: 10.1111/pbi.13006).
  • Martinez M.I.S., Bracuto V., Koseoglou E., Appiano M., Jacobsen E., Visser R.G., Wolters A.A., Bai Y. CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of the tomato susceptibility gene PMR4 for resistance against powdery mildew. BMC Plant Biology, 2020, 20(1): 284 (doi: 10.1186/s12870-020-02497-y).
  • Yoon Y.J., Venkatesh J., Lee J.H., Kim J., Lee H.E., Kim D.S., Kang B.C. Genome editing of eIF4E1 in tomato confers resistance to pepper mottle virus. Frontiers in Plant Science, 2020, 11: 1098 (doi: 10.3389/fpls.2020.01098).
  • Ito Y., Sekiyama Y., Nakayama H., Nishizawa-Yokoi A., Endo M., Shima Y., Nakamura N., Kotake-Nara E., Kawasaki S., Hirose S., Toki S. Allelic mutations in the Ripening-inhibitor locus generate extensive variation in tomato ripening. Plant Physiology, 2020, 183: 80-95 (doi: 10.1104/pp.20.00020).
  • Li S., Xu H.J.L., Ju Z., Cao D.Y., Zhu H.L., Fu D.Q., Grierson D., Qin G.Z., Luo Y.B., Zhu B.Z. The RIN-MC fusion of MADS-box transcription factors has transcriptional activity and modulates expression of many ripening genes. Plant Physiology, 2018, 176: 891-909 (doi: 10.1104/pp.17.01449).
  • Hunziker J., Nishida K., Kondo A., Kishimoto S., Ariizumi T., Ezura H. Multiple gene substitution by Target-AID base-editing technology in tomato. Scientific Reports, 2020, 10(1): 20471 (doi: 10.1038/s41598-020-77379-2).
  • Nonaka S., Arai C., Takayama M., Matsukura C., Ezura H. Efficient increase of gamma-amino-butyric acid (GABA) content in tomato fruits by targeted mutagenesis. Scientific Reports, 2017, 7: 7057 (doi: 10.1038/s41598-017-06400-y).
  • Deng L., Wang H., Sun C.L., Li Q., Jiang H.L., Du M.M., Li C.B., Li C.Y. Efficient generation of pink-fruited tomatoes using CRISPR/Cas9 system. Journal of Genetics and Genomics, 2018, 45: 51-54 (doi: 10.1016/j.jgg.2017.10.002).
  • D'Ambrosio C., Stigliani A.L., Giorio G. CRISPR/Cas9 editing of carotenoid genes in tomato. Transgenic Research, 2018, 27(4): 367-378 (doi: 10.1007/s11248-018-0079-9).
  • Zsögön A., Cermak T., Naves E.R., Notini M.M., Edel K.H., Weinl S., Freschi L., Voytas D.F., Kudla J., Peres L.E.P. De novo domestication of wild tomato using genome editing. Nature Biotechnology, 2018, 36(12): 1211-1216 (doi: 10.1038/nbt.4272).
  • Li T., Yang X., Yu Y., Si X., Zhai X., Zhang H., Dong W., Gao C., Xu C. Domestication of wild tomato is accelerated by genome editing. Nature Biotechnology, 2018, 36: 1160-1163 (doi: 10.1038/nbt.4273).
  • Cermak T., Baltes N.J., Cegan R., Zhang Y., Voytas D.F. High-frequency, precise modification of the tomato genome. Genome Biology, 2015, 16(1): 232 (doi: 10.1186/s13059-015-0796-9).
  • Nicolia A., Andersson M., Hofvander P., Festa G., Cardi T. Tomato protoplasts as cell target for ribonucleoprotein (RNP)-mediated multiplexed genome editing. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2021, 144(2): 463-467 (doi: 10.1007/s11240-020-01954-8).
  • Lin Y.C. DNA-free CRISPR-Cas9 gene editing of wild tetraploid tomato Solanum peruvianum using protoplast regeneration. Plant Physiology, 2022, 188(4): 1917-1930 (doi: 10.1093/plphys/kiac022).
  • Lu Y., Tian Y., Shen R., Yao Q., Zhong D., Zhang X., Zhu J. K. Precise genome modification in tomato using an improved prime editing system. Plant Biotechnology Journal, 2021, 19(3): 415417 (doi: 10.1111/pbi. 13497).
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp