Development of a regeneration and genetic transformation protocol for tomato (solanum lycopersicum l.) cv. Rutgers

• Autores: Verónica Alhelí Ochoa Jiménez, Guillermo Berumen Varela, Marisela Rivera Domínguez, Reginaldo Báez Sañudo, Rosalba Troncoso Rojas, Martín Ernesto Tiznado Hernández
• Localización: Agrociencia, ISSN 2521-9766, ISSN-e 1405-3195, Vol. 53, Nº. 5, 2019, págs. 725-740
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Desarrollo de un protocolo de regeneración y transformación genética para tomate (solanum lycopersicum l.) cv. Rutgers
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    En ingeniería genética, el tomate (jitomate) (Solanum lycopersicum) es un modelo importante para estudios poscosecha de frutos. Las transformaciones genéticas requieren protocolos para la organogénesis de los explantes transformados. Sin embargo, los protocolos actuales para la organogénesis del tomate son lentos, costosos y toman mucho tiempo. El objetivo de este estudio fue desarrollar un protocolo sencillo para la organogénesis del tomate cv.

    Rutgers. La hipótesis fue que la organogénesis del tomate a partir del hipocótilo, junto con un medio y método de transformación adecuados, disminuye el tiempo de regeneración necesario para obtener plantas transgénicas desarrolladas por completo. El diseño experimental incluyó la evaluación de la eficiencia de cinco medios de regeneración diferentes probados con dos tipos de explantes. La respuesta de la organogénesis del tejido calloso, de raíz y tallo se evaluó en todos los tratamientos. La transformación genética de los explantes de tomate se realizó mediante la infección con la cepa GV3101 de Agrobacterium tumefaciens. Además, se utilizó un equipo para introducir nanopartículas con vectores genéticos (pBI121 en este caso) en la célula vegetal (biobalística), por medio de helio a presión de 8.27 MPa (1200 psi), una presión de eyección de 6.20 MPa (900 libras) y una distancia de disparo de 6 y 9 cm.

    El tratamiento óptimo se obtuvo con la distancia de 9 cm junto con otros parámetros. La integración del vector binario se confirmó mediante la amplificación por PCR del gen npt-II y la tinción histoquímica GUS. El porcentaje más alto (41.6%) de regeneración de plantas de tomate se encontró en el medio AGK-1: 4.3 g L 1 de sales MS, 30 g L1 de sacarosa, 0.5 mg mL1 de AIA, 0.5 mg mL1 de kinetina, 0.1 mg mL1 de tiamina y 8 g L1 de gelrita, evaluado en explantes de hipocótilo. En este medio, tallos y raíces se desarrollaron al mismo tiempo. Con la organogénesis directa a partir del hipocótilo obtuvimos un alto porcentaje de plantas de tomate transgénicas completas en 10 semanas, un tiempo relativamente corto en comparación con protocolos anteriores para la organogénesis en tomate. Estos resultados serán útiles en los experimentos de transformación genética para obtener líneas estables de tomates transgénicos.

  • English

    Tomato (Solanum lycopersicum) is important in genetic engineering because it is a model for fruit postharvest studies. A requirement for genetic transformation is a protocol to carry out the organogenesis of transformed explants. However, current protocols of tomato organogenesis are slow, expensive and time demanding. The objective of this study was to develop an easy organogenesis protocol for tomato cv. Rutgers. The hypothesis was that the organogenesis of tomato using hypocotyl in combination with an appropriate media and transformation method, reduces the regeneration time to obtain full developed transgenic plants. The experimental design included the evaluation of the efficiency of five different regeneration media and tested in two types of explant. Organogenesis response of callus, root and shoot tissues were measured in all treatments. Tomato explants were genetically transformed by Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 infection and biolistic gun at helium pressure of 1200 psi (8.27 MPa), with 900 psi (6.20 MPa) shoot pressure as well as 6 and 9 cm of shooting distance using the vector pBI121. The optimal treatment was the utilization of 9 cm distance along with the other parameters. Integration of the binary vector was confirmed by PCR amplification of the npt-II gene and histochemical GUS staining. The highest percentage (41.6%) of tomato plants regeneration was found in the AGK-1 medium: MS 4.3 gL1 salt, 30 gL1sucrose, 0.5 mgmL1 IAA, 0.5 mg mL1 kinetin, 0.1 mgmL1thiamine and 8 gL1 gelrite, tested in hypocotyl explant. In this medium, shoots and roots were developed at the same time. We obtained a large percentage of complete tomato transgenic plants by direct organogenesis from hypocotyls in 10 weeks, which is a rather short time as compared with previous tomato organogenesis protocols. These results will be useful for genetic transformations experiments to obtain stable transgenic tomato lines