Regeneration and transformation of mature embryos of B73 maize line

David UŠÁK

Bachelor's thesis

Abstract:

The genetic transformation of plants is the key method in both basic and applied plant research. Even if there have been universal, high-efficiency transformation systems developed for dozens of model plants, maize, among other monocotyledonous species still remains recalcitrant to most efforts. The use of Agrobacterium for the transformation of explants derived from mature seeds, has already been proposed in the past, however, no effective protocol has been established yet. In this bachelor thesis, the focus was to examine available regeneration systems for the regeneration of mature embryo-derived meristem cultures of a well-established maize line B73. Regeneration rate of 0.9 - 5.9% was reached after up to 13 weeks of in vitro cultivation and subsequent soil transfer. Both transient and stable Agrobacterium-mediated transformation with pCAMBIA 1303 harboring GUSA, was performed to analyze the amenability of the explants to the existing transformation systems. GUS histochemistry assay was used to test both transient and stable transformation rate, which reached 80% and 55.7%, respectively. Subsequent attempts to regenerate mature plants containing the transgene were unsuccessful.

Abstract:

Genetická transformace rostlin je klíčová metoda základního i aplikovaného výzkumu rostlin. I když byly v minulosti vyvinuté univerzální, vysoce efektivní transformační systémy pro desítky modelových rostlin, transformace kukuřice jako zástupce jednoděložných rostlin zůstává stále neúčinná. Transformace explantátů odvozených ze zralých semen pomocí Agrobacterium již byla popsána dřív, avšak žádný efektivní transformační protokol nebyl dosud publikován. Cílem této bakalářské práce, bylo ověřit dostupné regenerační systémy pro regeneraci meristematických kultur, odvozených ze zralých embryí zaužívané linie kukuřice seté, B73. Regenerační efektivita po 13 týdnech kultivace in vitro a následném přesunu do půdy ex vitro, dosáhla 0,9 - 5,9%. Tranzientní a stabilní transformace pomocí Agrobacterium, nesoucí vektor pCAMBIA 1303 s genem GUSA, byla provedena pro otestování susceptibility odvozených explantátů vůči dostupným transformačním systémům. GUS histochemický test byl vykonán pro zjištění eficience tranzientní a stabilní transformace, která dosáhla 80%, respektive 55,7%. Následné pokusy regenerovat transformované explantáty v dospělé rostliny byly ale neúspěšné.

Keywords

kukuřice, transformace, in vitro regenerace, zralá semena, B73, Agrobacterium tumefaciens

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jan Bartoš, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering