Marker Gene Transfer into Mature Embryos of Barley (Hordeum vulgare L.) through Microprojectile Bombardment

Year 2005, Volume: 18 Issue: 2, 191 - 194, 01.09.2005

N. Koyuncu M. Özgen

Abstract

This study was carried out at the biotechnology laboratory of Field Crops Department, Faculty of Agriculture, Ankara University, in 2000, to investigate marker gene transfer possibilities to barley (H. vulgare L.) using the particle bombardment technique and to determine suitable physical parameters (bombardment pressure and distance) for mature embryo transformation. Study used mature embryos of the cultivar “Tokak 157/37” which has been grown extensively in Turkey, as plant material; 1.6 m diameter gold particles as microprojectiles; the plasmid “pBI221.23” containing the “GUS” gene as marker gene. “Bio-Rad Biolistic/PDS-1000/He Gene Transfer System” was used for bombardment, and the bombardments were carried out by repeating experiments aiming to find the pressure and distance that gives the best results. Analyses indicated that 650, 900 and 1100 psi pressures and 6-9 cm distances were suitable for biolistic delivery marker gene transfer to mature barley embryos.

Keywords

Barley, Particle Bombardment, Biolistic, Transformation, GUS

Olgunlaşmış Arpa (Hordeum vulgare L.) Embriyolarına Partikül Bombardımanı Tekniği İle Markör Gen Aktarımı

Abstract

Tahıllarda son yıllarda büyük aşama kaydeden partikül bombardımanı tekniğinin arpaya (H. vulgare L.) uygulanarak markör gen aktarımı olanaklarının araştırılması ve olgun embriyo bombardımanı için en uygun fiziksel parametrelerin (bombardıman basıncı ve mesafesi) belirlenmesi amacıyla yapılan bu çalışma 2000 yılında Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü Biyoteknoloji Laboratuvarında yürütülmüştür. Araştırmada bitki materyali olarak Türkiye’de yaygın olarak yetiştirilen “Tokak 157/37” çeşidinin olgun embriyoları, partikül olarak 1.6 µm’lik altın parçacıkları ve markör gen olarak “pB1221.23” plazmidine bağlanan “GUS” geni kullanılmıştır. Bombardıman, “Bio-Rad Biolistic®/ PDS-1000/He Gen Aktarma Sistemi” ile yapılmıştır. Atışlar öncelikle mümkün olan tüm basınç (650, 1100, 1350, 1550 ve 1800 psi) ve mesafelerde (6, 9, 12 ve 15 cm) bir kez yapıldıktan sonra, en iyi sonucu veren basınç ve mesafenin bulunmasına yönelik tekrarlamalı denemelerin yapılması ile gerçekleştirilmiştir. İstatistiksel olarak incelenen verilerden, olgun arpa embriyolarına biyolistik yöntemle markör gen aktarımı için 650, 900 ve 1100 psi’lik basınçların ve 6-9 cm’lik mesafelerin uygun olduğu belirlenmiştir

Keywords

Arpa, Partikül Bombardımanı, Biyolistik, Gen Aktarımı, GUS

References

• Anonim, 2000. FAO Production Year Book.
• Becker, D., Brettschneider, R. and Lörz, H. 1994. Fertile transgenic wheat from microprojectile bombardment of scutellar tissue. Plant J., 5: 299-307.
• Bommineni, V. R., Jauhar, P. P. and Peterson, T. S. 1997. Transgenic durum wheat by microprojectile bombardment of isolated scutella. J. Heredity, 88: 475-481.
• Jefferson, R. A. 1987. Assaying chimeric genes in plants: The GUS gene fusion system. Plant Mol. Biol. Rep., 5: 387-405.
• Hagio, T., Hirabayashi, T., Machii, H. and Tomotsune, H. 1995. Production of fertile barley (Hordeum vulgare L.) plant using the hygromycin-resistance marker. Plant Cell Reports, 14: 329-334.
• Harwood, W. A., Ross, S. M, Cilento, P. and Snape, J. W. 2000. The effect of DNA/gold particle preparation technique, and particle bombardment device, on the transformation of barley (Hordeum vulgare L. ). Euphytica, 111: 67-76.
• Kartha, K. K., Chibbar, R. N., Georges, F., Leung, N., Caswell, K., Kendall, E. and Qureshi, J. 1989. Transient expression of chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene in barley cell cultures and immature embryos through microprojectile bombardment. Plant Cell Reports, 8: 429-432.
• Lonsdale, D., Önde, S. and Cuming, A. 1990. Transient expression of exogenous DNA in intact, viable wheat embryos following particle bombardment. J. Experimental Botany, 41: 1161-1165.
• Murashige, T. and Skoog, F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant, 15: 473-497.
• Özgen, M., Türet, M., Altınok, S. and Sancak, C. 1998. Efficient callus induction and plant regeneration from mature embryo culture of winter wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Plant Cell Reports, 118: 331-335.
• Potrykus, I. 1990. Gene transfer to cereals: an assessment. Bio/Technology, 8: 535-542.
• Raineri, D. N., Bottino, P., Gordon, M. P. and Nester, E. W. 1990. Agrobacterium-mediated transformation of rice (Oryza sativa L.). Bio/Technology, 8: 33-38.
• Rasco-Gaunt, S., Riley, A., Barcelo, P. and Lazzeri, P. A. 1999. Analysis of particle bombardment parameters to optimise DNA delivery into wheat tissues. Plant Cell Reports, 19: 118-127.
• Ritala, A., Mannonen, L., Aspegren, K., Salmenkallio- Marttila, M., Kurten, U., Hannus, R., Mendez Lozano, J., Teeri, T. H. and Kauppinen, V. 1993. Stable transformation of barley tissue culture by particle bombardment. Plant Cell Reports, 12: 435-440
• Ritala, A., Aspegren K., Kurten, U., Salmenkallio- Marttila, M., Mannonen, L., Hannus, R., Kauppinen, V., Teeri, T. H. and Enari, T. M. 1994. Fertile transgenic barley by particle bombardment of immature embryos. Plant Molecular Biology, 24: 317-325.
• Wan, Y. and Lemaux, P. G. 1994. Generation of large numbers of independently transformed fertile barley plants. Plant Physiology, 104: 37-48.