Bewertung der Parameter, die die Agrobacterium-vermittelte transiente Genexpression in Industriehanf (Cannabis sativa L.) beeinflussen

Industriehanf Cannabis sativa L. ist eine wirtschaftlich wichtige Kulturpflanze, die hauptsächlich wegen ihrer Fasern, Öle und Samen angebaut wird. Aufgrund der zunehmenden Anwendungen in der Pharmaindustrie und eines Mangels an Wissen über Genfunktionen in den Biosynthesewegen von Cannabinoiden ist die Entwicklung einer effizienten Transformationsplattform für die Gentechnik bei Industriehanf notwendig geworden, um funktionale genomische und industrielle Anwendungsstudien zu ermöglichen. Ein kritischer Schritt in der Entwicklung der Agrobacterium tumefaciens-vermittelten Transformation im Hanfgenus ist die Etablierung optimaler Bedingungen für die T-DNA-Genübertragung in verschiedene Explantate, aus denen ganze Pflanzen regeneriert werden können. Als ersten Schritt in der Entwicklung einer erfolgreichen Methode zur Agrobacterium tumefaciens-vermittelten Transformation für die Gentypisierung von Hanf wurden die Faktoren untersucht, die die erfolgreiche Integration und Expression von T-DNA beeinflussen (gemessen an der transienten β-Glucuronidase (GUS) und der grünen fluoreszierenden Proteine (GFP) Expression). In dieser Studie wurden die Parameter für ein Agroinfiltrationssystem im Hanf, das auf der stabilen Transformationsmethode basiert, optimiert. In der vorliegenden Studie testeten wir verschiedene Explantate, wie 1- bis 3-wöchige Blätter, Keimblätter, Hypokotyle, Wurzelsegmente, Knotenpartien und 2- bis 3-wöchige blattabgeleitete Calli. Wir beobachteten, dass die 3-wöchigen Blätter das beste Explantat für die transiente Genexpression waren. Vollständig entfaltete 2- bis 3-wöchige Blatt-Explantate, in Kombination mit einer Eintauchzeit von 30 Minuten, 60 µM Silbernitratan, 0,5 µM Calciumchlorid, 150 µM des natürlichen phenolischen Verbindungsacetosyringon und einer bakteriellen Dichte von OD600nm = 0,4 führten zur höchsten GUS- und GFP-Expression. Die im vorliegenden Studium etablierte verbesserte Methode der genetischen Transformation wird nützlich sein für die Einführung von Fremdgenen, die von Interesse sind, unter Verwendung der neuesten Technologien wie Genome Editing, und zur Untersuchung der Genfunktionen, die sekundäre Metaboliten im Hanf regulieren.