Подходы к повышению продуктивности и адаптивности ячменя с помощью технологий генетической модификации
Аннотация
В обзоре отражены достигнутые к настоящему времени успехи в изучении молекулярных механизмов стрессоустойчивости ячменя для улучшения его хозяйственно ценных признаков как культуры сельскохозяйственного производства. Описаны возможные генно-инженерные подходы, развиваемые в целях повышения устойчивости культуры к абиотическим стрессам. Особое внимание уделено совершенствованию генома путем интеграции гетерологичных генов. Перечислены перспективные для практического осуществления трансформаций целевые гены и промоторы, проанализирована их эффективность в зависимости от других факторов трансформации. Освещены новейшие технологии целенаправленного мутагенеза, применяемые для геномного редактирования (системы ZFN, TALEN и CRISPR/Cas9). Приведены примеры создания с помощью генных технологий новых форм ячменя, отличающихся повышенной засухоустойчивостью, толерантностью к почвенной кислотности и токсичности алюминия, солевому стрессу. Показано, что генетическая модификация позволяет не только ускорить экспериментальный процесс создания новых генотипов, но и представляет собой исследовательский инструмент для анализа и выяснения функций генов: с помощью техник сайленсинга и РНК-интерференции было выявлено и идентифицировано большое количество последовательностей, кодирующих ценные признаки ячменя. Обсуждаются перспективы развития постгеномных технологий для использования в практической селекции этой культуры.
Ключевые слова
Об авторах
А. В. Бакулина
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
Россия
Россия
Бакулина Анна Владимировна - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биотехнологии растений и микроорганизмов.
ул. Ленина, д. 166а, Киров, 610007.
И. Г. Широких
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
Россия
Россия
Широких Ирина Геннадьевна - доктор биологических наук, заведующая лабораторией биотехнологии растений и микроорганизмов.
ул. Ленина, д. 166а, Киров, 610007.
Список литературы
1. Борлоуг Н.Э. "Зеленая революция": вчера, сегодня и завтра // Экология и жизнь. 2001. №4. Т.1. Режим доступа: http://www.ecolife.ru/jornal/econ/2001-4-1.shtml.
2. Brown L. The great food crisis of 2011 // Foreign Policy. 2011. Vol. 10. рp. 1-5. Available at: http://www.earthpolicy.org/plan_b_updates/2011/update90.
3. FAO World Soil Resources Report 90. Land resource potential and constraints at regional and country levels. Rome, 2000. 122 p. URL: ftp://ftp.fao.org/agl/agll/docs/wsr.pdf.
4. Tilman D., Balzer C., Hill J., Befort B.L. Global food demand and the sustainable intensification of agriculture // PNAS. 2011. Vol. 108. no. 50. pp. 20260-20264. DOI: 10.1073/pnas.1116437108.
5. World agricultural production / United States Department of Agriculture, Foreign Agricultural Service, Circular Series: December 2018. URL: https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/production.pdf.
6. FAOSTAT. URL: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC (accessed: 25.01.2019).
7. GM Approval Database. URL: http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp. (accessed: 25.01.2019).
8. Mayer K. F. X., Waugh R., Langridge P., Close T. J., Wise R. P., Graner A., Matsumoto T., Sato K., Schulman A., Muehlbauer G. J., Stein N., Ariyadasa R., Schulte D., Poursarebani N., Zhou R., Steuernagel B., Mascher M., Scholz U., Shi B., Madishetty K., Svensson J. T., Bhat P., Moscou M., Resnik J., Hedley P., Liu H., Morris J., Frenkel Z., Korol A., Bergès H., Taudien S., Felder M., Groth M., Platzer M., Himmelbach A., Lonardi S., Duma D., Alpert M., Cordero F., Beccuti M., Ciardo G., Ma Y., Wanamaker S., Cattonaro F., Vendramin V., Scalabrin S., Radovic S., Wing R., Morgante M., Nussbaumer T., Gundlach H., Martis M., Poland J., Spannagl M., Pfeifer M., Moisy C., Tanskanen J., Zuccolo A., Russell J., Druka A., Marshall D., Bayer M., Swarbreck D., Sampath D., Ayling S., M. Febrer, Caccamo M., Tanaka T., Schmutzer T., Brown J. W. S., Fincher G. B. A physical, genetic and functional sequence assembly of the barley genome // Nature. 2012. Vol. 491. no. 7426. рр. 711-716. DOI: 10.1038/nature11543.
9. Mascher M., Gundlach H., Himmelbach A., Beier S., Twardziok S.O., Wicker T., Radchuk V., Dockter C., Hedley P.E., Russell J., Bayer M., Ramsay L., Liu H., Haberer G., Zhang X.Q., Zhang Q., Barrero R.A., Li L., Taudien S., Groth M., Felder M., Hastie A., Staаkova H., Vrana J., Chan S., Amatrian M.M., Ounit R, Wanamaker S., Bolser D., Colmsee C., Schmutzer T., Aliyeva-Schnorr L., Grasso S., Tanskanen J., Chailyan A., Sampath D., Heavens D., Clissold L., Cao S., Chapman B., Dai F., Han Y., Li H., Li X., Lin C., McCooke J.K., Tan C., Wang P., Wang S., Yin S., Zhou G., Poland J.A., Bellgard M.I., Borisjuk L., Houben A., Doleael J., Ayling S., Lonardi S., Kersey P., Langridge P., Muehlbauer G.J., Clark M.D., Caccamo M., Schulman A.H., Mayer K.F.X., Platzer M., Close T.J., Scholz U., Hansson M., Zhang G., Braumann I., Spannagl M., Li C., Waugh R., Stein N. A chromosome conformation capture ordered sequence of the barley genome // Nature. 2017. Vol. 544. no. 7651. рр. 427-433. DOI: 10.1038/nature22043.
10. Mrízová K., Holasková E., Öz M. T., Jiskrová E., Frébort I., Galuszka P. Transgenic barley: A prospective tool for biotechnology and agriculture // Biotechnology advances. 2014. Vol. 32. no. 1. рр. 137-157. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2013.09.011.
11. Ma S., Gong Q., Bohnert H.J. Dissecting salt stress pathways // Journal of experimental botany. 2006. Vol. 57. no. 5. рр. 1097-1107. DOI: 10.1093/jxb/erj098.
12. Vyroubalová Š., Šmehilová M., Galuszka P., Ohnoutková L. Genetic transformation of barley: limiting factors // Biologia Plantarum. 2011. Vol. 55. no. 2. рр. 213-224. DOI: 10.1007/s10535-011-0032-8.
13. Колодяжная Я.С., Куцоконь Н.К., Левенко Б.А., Сютикова О.С., Рахметов Д.Б., Кочетов А.В. Трансгенные растения, толерантные к абиотическим стрессам // Цитология и генетика. 2009. Т. 43. № 2. С. 72-93. Режим доступа: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/66636/10-Kolodyazhna.pdf?sequence=1.
14. Reguera M., Peleg Z., Blumwald E. Targeting metabolic pathways for genetic engineering abiotic stress-tolerance in crops // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms. 2012. Vol. 1819. no. 2. рр. 186-194. DOI:10.1016/j.bbagrm.2011.08.005.
15. Баранова Е.Н., Серенко Е.К., Гулевич А.А. Генно-инженерный подход к повышению устойчивости растений к засолению: проблемы и перспективы: в кн. Проблемы агробиотехнологии / под ред. П.Н. Харченко. М.: Росинформагротех, 2012. С. 49-68.
16. Delhaize E., Ryan P.R., Hebb D.M., Yamamoto Y., Sasaki T., Matsumoto H. Engineering high level aluminium tolerance in barley with the ALMT1 gene // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. Vol. 101. no. 42. рр. 15249-15254. DOI: 10.1073/pnas.0406258101
17. Delhaize E., Taylor P., Hocking P. J., Simpson R. J., Ryan P. R., Richardson A. E. Transgenic barley (Hordeum vulgare L.) expressing the wheat aluminium resistance gene (TaALMT1) shows enhanced phosphorus nutrition and grain production when grown on an acid soil // Plant biotechnology journal. 2009. Vol. 7. no. 5. рр. 391-400. DOI: 10.1111/j.1467-7652.2009.00403.x
18. Gruber B.D., Delhaize E., Richardson A.E., Roessner U., James R. A., Howitt S.M., Ryan P.R. Characterisation of HvALMT1 function in transgenic barley plants // Functional Plant Biology. 2011. Vol. 38. no. 2. рр. 163-175. DOI: 10.1071/FP10140.
19. Zhou G., Delhaize E., Zhou M., Ryan P.R. The barley MATE gene, HvAACT1, increases citrate efflux and Al3+ tolerance when expressed in wheat and barley // Annals of botany. 2013. Vol. 112. no. 3. рр. 603-612. DOI: 10.1093/aob/mct135.
20. Adem G. D., Roy S. J., Plett D. C., Zhou M., Bowman J. P., Shabala, S. Expressing AtNHX1 in barley (Hordeum vulgare L.) does not improve plant performance under saline conditions // Plant growth regulation. 2015. Vol. 77. no. 3. рр. 289-297. DOI: 10.1007/s10725-015-0063-9.
21. Чень Т., Михайлова Ю.В., Шишова М.Ф. Молекулярно-филогенетический анализ субъединиц H+- атфазы тонопласта // Экологическая генетика. 2015. Т. 13. № 4. С. 76-90. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/molekulyarno-filogeneticheskiy-analiz-subedinits-h-atfazy-tonoplasta.
22. Hong-Hermesdorf A., Brüx A., Grüber A., Grüber G., Shumacher K. A WNK kinase binds and phosphorylates V-ATPase subunit C // FEBS Letters. 2006. Vol. 580. рр. 932-939. DOI: 10.1016/j.febslet.2006.01.018.
23. Adem G. D., Roy S. J., Huang Y., Chen, Z. H., Wang, F., Zhou M., Bowman J. P., Holford P., Shabala S. Expressing Arabidopsis thaliana V-ATPase subunit C in barley (Hordeum vulgare) improves plant performance under saline condition by enabling better osmotic adjustment // Functional Plant Biology. 2017. Vol. 44. no. 12. рр. 1147-1159. DOI: 10.1071/FP17133.
24. Rodriguez-Rosales M.P., Galvez F.J., Huertas R., Aranda M.N., Baghour M., Cagnac O., Venema K. Plant NHX cation/proton antiporters // Plant Signal. Behav. 2009. Vol. 4. рр. 265-276. DOI: 10.4161/psb.4.4.7919.
25. Roy S.J., Huang W., Wang X.J., Evrard A., Schmöckel S.M., Zafar Z.U., Tester M. A novel protein kinase involved in Na+ exclusion revealed from positional cloning // Plant, cell & environment. 2013. Vol. 36. no. 3. рр. 553-568. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2012.02595.x.
26. Schilling R. K., Marschner P., Shavrukov Y., Berger B., Tester M., Roy S. J., Plett D. C. Expression of the Arabidopsis vacuolar H+‐pyrophosphatase gene (AVP1) improves the shoot biomass of transgenic barley and increases grain yield in a saline field // Plant biotechnology journal. 2014. Vol. 12. no. 3. рр. 378-386. DOI: 10.1111/pbi.12145.
27. Rae A. L., Jarmey J. M., Mudge S. R., Smith F. W. Over-expression of a high-affinity phosphate transporter in transgenic barley plants does not enhance phosphate uptake rates // Functional Plant Biology. 2004. Vol. 31. no. 2. рр. 141-148. DOI: 10.1071/FP03159.
28. Pospíšilová H., Jiskrová E., Vojta P., Mrízová K., Kokáš F., Čudejková M. M., Bergougnoux V., Plíhal O., Klimešová J., Novák O, Dzurova L., Frébort I., Galuszka P. Transgenic barley overexpressing a cytokinin dehydrogenase gene shows greater tolerance to drought stress // New biotechnology. 2016. Vol. 33. no. 5. рр. 692-705. DOI: 10.1016/j.nbt.2015.12.005.
29. Zalabák D., Pospíšilová H., Šmehilová M., Mrízová K., Frébort I., Galuszka P. Genetic engineering of cytokinin metabolism: prospective way to improve agricultural traits of crop plants // Biotechnology advances. 2013. Vol. 31. no. 1. рр. 97-117. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2011.12.003.
30. Zalewski W., Galuszka P., Gasparis S., Orczyk W., Nadolska-Orczyk A. Silencing of the HvCKX1 gene decreases the cytokinin oxidase/dehydrogenase level in barley and leads to higher plant productivity // Journal of Experimental Botany. 2010. Vol. 61. no. 6. рр. 1839-1851. DOI: 10.1093/jxb/erq052.
31. Polle A. Dissecting the superoxide dismutase -ascorbate-glutathione-pathway in chloroplasts by metabolic modeling. Computer simulations as a step towards flux analysis // Plant physiology. 2001. Vol. 126. no. 1. рр. 445-462. DOI: 10.1104/Р.126.1.445.
32. Kreslavski V.D., Allakhverdiev S.I., Los D.A., Kuznetsov V.V. Signaling role of reactive oxygen species in plants under stress // Russian Journal of Plant Physiology. 2012. Vol. 59. no. 2. рр. 141-154. DOI: 10.1134/S1021443712020057.
33. Chen J., Liu C., Shi B., Chai Y., Han N., Zhu M., Bian H. Overexpression of HvHGGT Enhances Tocotrienol Levels and Antioxidant Activity in Barley // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2017. Vol. 65. no. 25. рр. 5181-5187. DOI: 10.1021/acs.jafc.7b00439.
34. Arnér E. S., Holmgren A. Physiological functions of thioredoxin and thioredoxin reductase // Eur J Biochem. 2000. Vol. 267. no. 20. рр. 6102-6109. DOI:10.1046/j.1432-1327.2000.01701.x.
35. Li Q., Niu H.B., Yin J., Niu J. S., Ren J.P., Li Y., Wang X. Transgenic barley with overexpressed PTrx in-creases aluminum resistance in roots during germination // Journal of Zhejiang University-Science B. 2010. Vol. 11. no. 11. рр. 862-870. DOI: 10.1631/jzus.B1000048.
36. Kim Y. B., Garbisu C., Pickering I. J., Prince R. C., George G. N., Cho M. J., Wong J. H., Buchanan B. B. Thioredoxin h overexpressed in barley seeds enhances selenite resistance and uptake during germination and early seedling development // Planta. 2003. Vol. 218. рр. 186-191. DOI: 10.1007/s00425-003-1102-8.
37. Van Breusegem F., Slooten L., Stassart J., Moens T., Botterman J., Van Montagu M., Inze D. Overproduction of Arabidopsis thaliana FeSOD confers oxidative stress tolerance to transgenic maize // Plant Cell Physiol. 1999. Vol. 40. рр. 515-523. DOI: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a029572.
38. Bhoomika K., Pyngrope S., Dubey R. S. Differential responses of antioxidant enzymes to aluminum toxicity in two rice (Oryza sativa L.) cultivars with marked presence and elevated activity of Fe SOD and enhanced activities of Mn SOD and catalase in aluminum tolerant cultivar // Plant Growth Regulation. 2013. Vol. 71. рр. 235-252. DOI: 10.1007/s10725-013-9824-5.
39. Cartes P., McManus M., Wulff-Zottele C., Leung S., Gutiйrrez-Moraga A., Mora M. L. Differential super-oxide dismutase expression in ryegrass cultivars in response to short term aluminium stress // Plant Soil. 2012. Vol. 350. no. 1-2. рр. 353-363. DOI: 10.1007/s11104-011-0919-3.
40. Бакулина А.В., Широких И.Г., Лундовских И.А. Подходы к агробактериальной трансформации ячменя отечественных сортов // ТРАНСГЕННЫЕ РАСТЕНИЯ: технологии создания, биологические свойства, применение, биобезопасность: матер. докл. V Всеросс. симпозиума. М., 1-4 декабря 2014. С. 33-36.
41. Nagy B., Majer P., Mihály R., Pauk, J., Horváth, G. V. Stress tolerance of transgenic barley accumulating the alfalfa aldose reductase in the cytoplasm and the chloroplast // Phytochemistry. 2016. Vol. 129. рp. 14-23. DOI: 10.1016/j.phytochem.2016.07.007.
42. Éva C., Solti Á., Oszvald M., Tömösközi-Farkas R., Nagy B., Horváth G. V., Tamás L. Improved reactive aldehyde, salt and cadmium tolerance of transgenic barley due to the expression of aldo-keto reductase genes // Acta physiologiae plantarum. 2016. Vol. 38. no. 4. рp. 38-99. DOI: 10.1007/s11738-016-2118-6.
43. Hirayama T., Shinozaki K. Research on plant abiotic stress responses in the post‐genome era: Past, present and future // The Plant Journal. 2010. Vol. 61. no. 6. рp. 1041-1052. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2010.04124.x.
44. McGrann G.R., Steed A., Burt C., Goddard R., Lachaux C., Bansal A., Corbitt M., Gorniak K., Nicholson P., Brown J. K. M. Contribution of the drought tolerance‐related Stress‐responsive NAC1 transcription factor to resistance of barley to Ramularia leaf spot // Molecular plant pathology. 2015. Vol. 16. no. 2. рp. 201-209. DOI: 10.1111/mpp.12173.
45. Al Abdallat A. M., Ayad J. Y., Elenein J. A., Al Ajlouni Z., Harwood W. A. Overexpression of the tra n-scription factor HvSNAC1 improves drought tolerance in barley (Hordeum vulgare L.) // Molecular breeding. 2014. Vol. 33. no. 2. рp. 401-414. DOI: 10.1007/s11032-013-9958-1.
46. Soltész A., Smedley M., Vashegyi I., Galiba G., Harwood W., Vágújfalvi A. Transgenic barley lines prove the involvement of TaCBF14 and TaCBF15 in the cold acclimation process and in frost tolerance // Journal of experimental botany. 2013. Vol. 64. no. 7. рp. 1849-1862. DOI: 10.1093/jxb/ert050.
47. Soltész A., Vágújfalvi A., Rizza F., Kerepesi I., Galiba G., Cattivelli L., Coraggio I., Crosatti C. The rice Osmyb4 gene enhances tolerance to frost and improves germination under unfavourable conditions in transgenic barley plants // Journal of applied genetics. 2012. Vol. 53. no. 2. рp. 133-143. DOI: 10.1007/s13353-011-0081-x.
48. Morran S., Eini O., Pyvovarenko T., Parent B., Singh R., Ismagul A., Eliby S., Shirley N., Langridge, Lopato S. Improvement of stress tolerance of wheat and barley by modulation of expression of DREB/CBF factors // Plant biotechnology journal. 2011. Vol. 9. no. 2. рp. 230-249. DOI: 10.1111/j.1467-7652.2010.00547.x.
49. Zhao T., Liang D., Wang P., Liu J., Ma F. Genome-wide analysis and expression profiling of the DREB transcription factor gene family in Malus under abiotic stress // Molecular genetics and genomics. 2012. Vol. 287. no. 5. рp. 423-436. DOI: 10.1007/s00438-012-0687-7.
50. Kovalchuk N., Jia W., Eini O., Morran S., Pyvovarenko T., Fletcher S., Bazanova N., Harris J., Beck-Oldach K., Shavrukov Y., Langridge P., Lopato S. Optimization of TaDREB3 gene expression in transgenic barley using cold‐inducible promoters // Plant Biotechnology Journal. 2013. Vol. 11. no. 6. рp. 659-670. DOI: 10.1111/pbi.12056.
51. Koroban N.V., Kudryavtseva A.V., Krasnov G.S., Sadritdinova A.F., Fedorova M.S., Snezhkina A.V., Bolsheva N.L., Muravenko O.V., Dmitriev A.A., Melnikova N.V. The role of microRNA in abiotic stress response in plants Molecular Biology. 2016. Vol. 50. no. 3. рp. 337-343. DOI: 10.7868/S0026898416020105.
52. Jones-Rhoades M.W., Bartel D.P., Bartel B. MicroRNAs and their regulatory roles in plants // Annu Rev Plant Biol. 2006. Vol. 57. рp. 19-53. DOI: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105218.
53. Pacak A., Kruszka K., Swida-Barteczka A., Karlowski W., Jarmolowski A., Szweykowska-Kulinska Z. The microRNA-guided regulation of tillering in barley // BioTechnologia Journal of Biotechnology Computational Biology and Bionanotechnology. 2015. Vol. 96. no. 1. P. 42.
54. Budak H., Kantar M., Bulut R., Akpinar B. A. Stress responsive miRNAs and isomiRs in cereals // Plant Sci. 2015. Vol. 235. рp. 1-13. URL: http://agro.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-33b7210c-9ecb-4ffc-94fe-f1a0e9421185/c/BTA_Art_25769-10_39-153.pdf.
55. Liu H. H., Tian X., Li Y. J., Wu C. A., Zheng C. C. Microarray-based analysis of stress-regulated microRNAs in Arabidopsis thaliana // RNA. 2008. Vol. 14. рp. 836-843. URL: http://www.rnajournal.org/cgi/doi/10.1261/rna.895308.
56. Ferdous J., Whitford R., Nguyen M., Brien C., Langridge P., Tricker, P. J. Drought-inducible expression of Hv-miR827 enhances drought tolerance in transgenic barley // Functional & integrative genomics. 2017. Vol. 17. no. 2-3. рp. 279-292. DOI: 10.1007/s10142-016-0526-8.
57. Bai B., Bian H., Zeng Z., Hou N., Shi B., Wang J., Han N. miR393-mediated auxin signaling regulation is involved in root elongation inhibition in response to toxic aluminum stress in barley // Plant and Cell Physiology. 2017. Vol. 58. no. 3. рp. 426-439. DOI: 10.1093/pcp/pcw211.
58. Zhou H., Hussain S.S., Hackenberg M., Bazanova N., Eini O., Li J., Gustafson P., Shi B. Identification and characterisation of a previously unknown drought tolerance‐associated micro RNA in barley. The Plant Journal, 2018. Vol. 95. рp. 138-149. DOI: 10.1111/tpj.13938.
59. Дейнеко Е.В. Генетическая инженерия растений // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18. №1. С. 125-137. Режим доступа: https://vavilov.elpub.ru/index.php/jour/article/download/233/235.
60. Рябушкина Н.А., Галиакпаров Н.Н. Молчание генов в растениях. Как это явление можно использовать в биоинженерии // Биотехнология. Теория и практика. 2009. №1. С. 15-31.
61. Lee H., Rustgi S., Kumar N., Burke I., Yenish J. P., Gill K. S., von Wettstein D., Ullrich S. E. Single nucleotide mutation in the barley acetohydroxy acid synthase (AHAS) gene confers resistance to imidazolinone herb i-cides // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011. Vol. 108. рp. 8909-8913. DOI: 10.1073/pnas.1105612108.
62. Horvath M., Steinbiss H.H., Reiss B. Gene Targeting Without DSB Induction Is Inefficient in Barley// Frontiers in plant science. 2017. Vol. 7: 1973. DOI: 10.3389/fpls.2016.01973
63. Злобин Н.Е., Терновой В.В., Гребенкина Н.А., Таранов В.В. Сделать сложное проще: современный инструментарий для редактирования генома растений // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21. № 1. С. 104-111. DOI: 10.18699/VJ17.228.
64. Wendt T., Holm P. B., Starker C. G., Christian M., Voytas D. F., Brinch-Pedersen H., Holme I. B. TAL effector nucleases induce mutations at a pre-selected location in the genome of primary barley transformants // Plant molecular biology. 2013. Vol. 83. no. 3. рp. 279-285. DOI: 10.1007/s11103-013-0078-4.
65. Gurushidze M., Hensel G., Hiekel S., Schedel S., Valkov V., Kumlehn J. True-breeding targeted gene knock-out in barley using designer TALE-nuclease in haploid cells // PLoS One. 2014. Vol. 9. no. 2. 3. e92046. DOI: 10.1371/journal.pone.0092046.
66. Budhagatapalli N., Rutten T., Gurushidze M., Kumlehn J., Hensel G. Targeted modification of gene function exploiting homology-directed repair of TALEN-mediated double-strand breaks in barley // Genes, Genomes, Genetics. 2015. V. 5. no. 9. рp. 1857-1863. DOI: 10.1534/g3.115.018762.
67. Watanabe K., Breier U., Hensel G., Kumlehn J., Schubert I., Reiss B. Stable gene replacement in barley by targeted double-strand break induction // Journal of experimental botany. 2015. Vol. 67. no. 5. рp. 1433-1445. DOI: 10.1093/jxb/erv537.
68. Короткова А. М., Герасимова С. В., Шумный В. К., Хлесткина Е. К. Гены сельскохозяйственных растений, модифицированные с помощью системы CRISPR/Cas // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21. № 2. С. 250-258. DOI: 10.18699/VJ17.244.
69. Власов В.В., Медведев С.П., Закиян С.М. «Редакторы» геномов. От цинковых пальцев до CRISPR// Наука из первых рук. 2014. Т. 56. № 2. С. 44-53. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/redaktory-genomov-ot-tsinkovyh-paltsev-do-crispr.
70. Lawrenson T., Shorinola O., Stacey N., Li C., Оstergaard L., Patron N., Uauy C., Harwood W. Induction of targeted, heritable mutations in barley and Brassica oleracea using RNA-guided Cas9 nuclease // Genome biology. 2015. Vol. 16. no. 1. рp. 258. DOI: 10.1186/s13059-015-0826-7.
71. Полонский В.И., Сумина А.В. Содержание β-глюканов в зерне как перспективный признак при селекции ячменя на пищевое использование (обзор иностранной литературы)// Сельскохозяйственная биология. 2013. №5. С. 30-43. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/soderzhanie-glyukanov-v-zerne-kak-perspektivnyy-priznak-pri-selektsii-yachmenya-na-pischevoe-ispolzovanie-obzor-inostrannoy-literatury.
72. Kapusi E., Corcuera-Gómez M., Melnik S., Stoger E. Heritable genomic fragment deletions and small indels in the putative ENGase gene induced by CRISPR/Cas9 in barley // Frontiers in plant science. 2017. Vol. 8. Art. 540. рp.1-11. DOI: 10.3389/fpls.2017.00540.
73. Holme I.B., Dionisio G., Madsen C.K., Brinch-Pedersen H. Barley HvPAPhy_a as transgene provides high and stable phytase activities in mature barley straw and in grains // Plant Biotechnol J. 2017. Vol. 15. рp. 415-422. DOI: 10.1111/pbi.12636.
74. Holme I.B., Wendt T., Gil-Humanes J., Deleuran L. C., Starker C. G., Voytas D. F., Brinch-Pedersen H. Evaluation of the mature grain phytase candidate HvPAPhy_a gene in barley (Hordeum vulgare L.) using CRISPR/Cas9 and TALENs // Plant Molecular Biology. 2017. Vol. 95. no. 1-2. рp. 111-121. DOI: 10.1007/s11103-017-0640-6.
75. Gerasimova S.V., Korotkova A. M., Hertig C., Hiekel S., Hoffie R., Budhagatapalli N., Otto I., Hensel G., Shumny V.K., Kochetov A.V., Kumlehn J., Khlestkina E.K. Targeted genome modification in protoplasts of a highly regenerable sibirian barley cultivar using RNA-guided Cas9 endonuclease // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018. Vol. 22(8). рp. 1033-1039. DOI: 10.18699/VJ18.447.
76. Kis A., Hamar É., Tholt G., Bán R., Havelda Z. Creating highly efficient resistance against Wheat dwarf virus in barley by employing CRISPR/Cas9 system. Plant biotechnology journal. 2019. рp. 1-4. DOI: 10.1111/pbi.13077.
77. Gasparis S., Kała M., Przyborowski M., Łyżnik L. A., Orczyk W., Nadolska-Orczyk A. A simple and efficient CRISPR/Cas9 platform for induction of single and multiple, heritable mutations in barley (Hordeum vulgare L.) // Plant methods. 2018. Vol. 14(1). P. 111. DOI: 10.1186/s13007-018-0382-8.
Рецензия
При поддержке: Правительство Российской Федерации
Для цитирования:
Бакулина А.В., Широких И.Г. Подходы к повышению продуктивности и адаптивности ячменя с помощью технологий генетической модификации. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019;20(1):5-19. https://doi.org/10.30766/2072-9081.20.1.05-19
For citation:
Bakulina A.V., Shirokikh I.G. Increasing of barley productivity and adaptability by using genetic modification technologies. Agricultural Science Euro-North-East. 2019;20(1):5-19. (In Russ.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.20.1.05-19
Просмотров: 10174
Послать статью по эл. почте 