The study of Agrobacterium transformation technique to transform antisense of the Flavanone 3-Hydroxylase (F3H) gene in Lotus (Nelumbo nucifera Geartn. cv. Buntharik) using to silence F3H gene with RNA interference

Main Article Content

Chatree Konee
Kanjana Saetiew
Sarun Hongsakornprasert
Chongkonlada Phlaidee
Tanapak Inyod
Nattapong Chanchula
Sawithree Pramoj Na Ayudhya
Rungarun Poonsin

Abstract

The silencing of flavanone 3-hydroxylase (F3H) gene results in the inhibition of anthocyanin pathway, which is involved in color production in flowering plants. Therefore, the transformation of antisense of F3H gene in plasmid pJA8F3H by Agrobacterium to silence F3H in lotus “Buntharik” (Nelumbo nucifera Geartn.) with RNA interference (RNAi) technique was studied. The plasmid pJA8F3H contains a selectable marker gene, phosphinotricin acetyl transferase (bar gene), conferring resistance to the herbicide Basta® (glufosinate ammonium). It was found that the optimum concentration of Basta® was 10mg/L and the appropriate concentration of the antibiotic Augmentin was 500 mg/L to eliminate Agrobacteria strain GV3101. The RT-PCR analysis of F3H gene was determined by primer F3H sense F and F3H sense R, which are specific to 300 nucleotides of the F3H gene. The F3H gene expression analysis showed that the expression in the lotus plants that received the plasmid transfer was reduced compared to the plants that did not undergo gene transfer, which is consistent with the qRT-PCR results. The relative gene expression of the F3H was found that the control plants had an expression value of 1 whereas the five transgenic plants that received the plasmid transfer showed an average expression value of only 0.149. Therefore, F3H gene transfer in the form of RNAi is another option for changing and improving the color of flowering plants in the future.

Article Details

How to Cite
Konee , C. ., Saetiew, K. ., Hongsakornprasert, S. ., Phlaidee, C. ., Inyod, T. ., Chanchula, N. ., Pramoj Na Ayudhya, S. ., & Poonsin, R. . (2025). The study of Agrobacterium transformation technique to transform antisense of the Flavanone 3-Hydroxylase (F3H) gene in Lotus (Nelumbo nucifera Geartn. cv. Buntharik) using to silence F3H gene with RNA interference . Khon Kaen Agriculture Journal, 53(6), 1291–1304. retrieved from https://li01.tci-thaijo.org/index.php/agkasetkaj/article/view/265978
Section
บทความวิจัย (research article)

References

คณิตา เลขะกุล. 2535. บัว ราชินีแห่งไม้น้ำ. สำนักพิมพ์ มูลนิธิสวนหลวง ร. 9, กรุงเทพฯ.

คำรพ รัตนสุต. 2553. วิศวกรรมเมแทบอลิกของสีดอกไม้. วารสารวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น. 38: 171-181.

ชัยวรกุล ไชยปัญญา. 2555. การโคลนยีน flavanone 3-hydroxylase (F3H) จากปทุมชาติ (Nelumbo nucifera Gaertn.) และอุบลชาติ (Nymphaea spp.) และการสร้าง DNA สายผสมเพื่อยับยั้งการแสดงออกของยีน F3H ด้วยเทคนิค RNA interference. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. กรุงเทพฯ.

พัชรี บุญศิริ, เปรมใจ อารีจิตรานุสรณ์, อุบล ชาอ่อน และปีติ ธุวจิตต์. 2551. ตำราชีวเคมี. สำนักพิมพ์ โรงพิมพ์คลังนานาวิทยา, ขอนแก่น.

มณฑินี ธีรารักษ์. 2550. การผลิตไม้ดอกสีเหลืองโดยการเปลี่ยนวิถีสังเคราะห์ฟลาโวนอยด์. วารสารเกษตรพระจอมเกล้า. 25: 95-102.

รวีวธู บัวทอง. 2554. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและการถ่ายยีน antisense ของ dihydroflavonol 4-reductase (DFR) เข้าสู่บัวหลวงพันธุ์บุณฑริกโดยวิธียิงอนุภาค. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. กรุงเทพฯ.

วิลาสินี ลีทวีทรัพย์. 2554. การถ่ายยีน antisense ของ dihydroflavonol 4-reductase (DFR) เข้าสู่บัวหลวงพันธุ์บุณฑริกโดยใช้อะโกแบคทีเรียเป็นพาหะ. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. กรุงเทพฯ.

เสริมลาภ วสุวัต. 2547. บัวประดับในประเทศไทย. สำนักพิมพ์ เนชั่นบุค, กรุงเทพฯ.

สุรเชษฐ์ จิตตะวิกุล และปัญญา โพธิ์ฐิติรัตน์. 2535. เทคนิคการปลูกบัว. ภาควิชาเทคโนโลยีการผลิตพืช คณะเทคโนโลยีการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง, กรุงเทพฯ.

สุภาภรณ์ เอี่ยมเข่ง, ปัทมา สีน้ำเงิน และอรวรรณ ชัชวาลการพาณิชย์. 2547. ผลของสารปฏิชีวนะ timenin และ augmentin ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของ Agrobacterium tumefaciens ในการถ่ายยีนเข้าสู่มะเขือเทศ. น. 118-125. ใน การประชุมทางวิชาการของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ครั้งที่ 42. คณะเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, กรุงเทพฯ.

Britsch, L., B. Ruhnau-Brich, and G. Forkmann. 1992. Molecular cloning, sequence analysis, and in vitro expression of flavonone 3 beta-hydroxylase from Petunia hybrid. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 267: 5380-5387.

Chabaud, M., P. Ratet, S. de Sousa, A. Lopes, A. Duque, M. Harrison, and D. G. Barker. 2007. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation and in vitro plant regeneration of Madicago truncatula. Plant Cell Biotechnology. 127: 1-34.

Christey, M. C., R. H. Braun, J. K. Reader, J. S. Lambie, and M. E. Forbes. 1999. Field testing transgenic Basta® resistant forage kale and forage rape. Crop and Food Research Christchurch. 47: 87-101.

Daud, M. K., M. T. Variath, S. Ali, M. Jamil, M. T. Khan, M. Shafi, and Z. Shuijil. 2009. Genetic transformation of Bar Gene and its inheritance and segregation behavior in the resultant transgenic cotton germplasm (BR001). Journal of Biotechnology. 41: 2167-2178.

Dedicova, B., C. Bermudez, M. Prias, E. Zuniga, and C. Baondani. 2015. High-throughput transformation pipeline for a Brazilian japonica rice with bar gene selection. Protoplasma. 252: 1071-1083.

Ho, C.-K., S.-H. Chang, J.-Y. Tsay, C.-J. Tsai, V.-L. Chiang, and Z.-Z. Chen. 1998. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Eucalyptus camaldulensis and production of transgenic plants. Plant Cell Reports. 17: 675-680.

Humara, J. M., M. López, and R. J. Ordas. 1999. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Pinus pinea L. cotyledons: an assessment of factors influencing the efficiency of uidA gene transfer. Plant Cell Reports. 19: 51-58.

Jiang, F., J.-Y. Wang, H.-F. Jia, W.-S. Jia, and H.-Q. Wang. 2013. RNAi-mediated silencing of the flavanone 3-hydroxylase gene and its effect on flavonoid biosynthesis in strawberry fruit. Journal of Plant Growth Regulation. 32: 182-190.

Lee, S. H., D. G. Lee, H. S. Woo, K. W. Lee, D. H. Kim, S. S. Kwak, J. S. Kim, H. Kim, N. Ahsan, Y. K. Yang, and B. H. Lee. 2006. Production of transgenic orchard grass via Agrobacterium-mediated transformation of seed-derived callus tissues. Plant Science. 171: 404-414.

Livak, J. K., and T. D. Schmittgen. 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCp method. Elsevier Journal. 25: 402-408.

Miyawaki, K., S. Fukuoka, Y. Kadomura, H. Hamaoka, T. Mito, H. Ohuchi, W. Schwab, and S. Noji. 2012. Establishment of a novel system to elucidate the mechanisms underlying light-induced ripening of strawberry fruit with an Agrobacterium-mediated RNAi technique. Plant Biotechnology. 29: 271-277.

Montoro, P., N. Teinseree, W. Rattana, P. Kongsawadworakul, and N. Michaux-Ferriere. 2000. Effect of exogenous calcium on Agrobacterium tumefaciens-mediated gene transfer in Hevea brasiliensis (rubber tree) friable calli. Plant Cell Reports. 19: 851-855.

Murashinge, T., and F. Skoog. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture. Plant Physiology. 15: 473 – 497.

Nakatsuka, T., Y. Abe, Y. Kakizaki, S. Yamamura, and M. Nishihara. 2007. Production of red flowered plants by genetic engineering of multiple flavonoid biosynthetic genes. Plant Cell. 26: 1951-1959.

Nishihara, M., T. Nakatsuka, and S. Yamamura. 2005. Flavonoid components and flower color change in transgenic tobacco plants by suppression of chalcone isomerase gene. Federation of European Biochemical Societies Journal. 579: 6074-6078.

Ono, E., M. Fukuchi-Mizutani, N. Nakamura, Y. Fukui, K. Yonekura-Sakakibara, M. Yamaguchi, T. Nakayama, T. Tanaka, T. Kusumi, and Y. Tanaka. 2006. Yellow flowers generated by expression of the aurone biosynthetic pathway. Plant Biology. 103: 11075-11080.

Quisen, R., Y. de Oliveira, M. Pileggi, F. Cuquel, and M. Quoirin. 2009. Selective Agent and Agrobacterium tumefaciens Overgrowth-control Antibiotics in Eucalyptus camaldulensis Cotiledonary Culture. Brazilian Archives of Biology and Technology. 56: 1485-1492.

Qwens, D. K., K. C. Crosby, J. Runac, B. A. Howard, and B. S. J. Winkel. 2008. Biochemical and genetic characterization of Arabidopsis flavanone 3’-hydroxylase. Elsevier Journal. 46: 833-843.

Southerton, S. G. 2007. Early flowering induction and Agrobacterium transformation of the hardwood tree species Eucalyptus occidentalis. Journal of Plant Biology. 34: 707-713.

Sreeramanan, S., M. Maziah, M. P. Abdullah, N. M. Rosli, and R. Xavier. 2006. Potential selectable marker for genetic transformation in banana. Biotechnology. 5: 189–197.

Tan, C., S. Qin, Q. Zhang, P. Jiang, and F. Zhao. 2005. Establishment of micro-particle bombardment transformation system for Dunaliella salina. The Journal of Micrological. 43: 361-365.

Tsuda, S., Y. Fukui, N. Nakamura, Y. Katsumoto, K. Ohira, Y. Ueyama, H. Ohkawa, T. A. Holton, T. Kusumi, and Y. Tanaka. 2004. Flower color modification of Petunia hybrida commercial varieties by metabolic engineering. Plant Biotechnology. 21: 377-386.

Vergauwe, A., E. V. Geldre, M. V. Montagu, and V. D. Eeckhout. 1996. The use of amoxicillin and ticarcillin in combination with a beta-lactamase inhibitor as decontaminating agents in the Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Artemisia annua L. Journal of Biotechnology. 52: 89-95.

Yong, W. T. L., J. O. Abdullah, and M. Mahmood. 2006. Optimization of Agrobacterium-mediated transformation parameters for Melastomataceae spp. using green fluorescentprotein (GFP) as a reporter. Scientia Horticulturae. 109: 75-85.