Xylem-specific overexpression of the GIBBERELLIN ACID 20 OXIDASE gene (GA20-OXIDASE) from pine in hybrid poplar (Populus tremula L. × P. alba L.) revealed reliable increase in growth and biomass production just in a single-copy-line
Die Überexpression des GA20-OXIDASE-Gens unter der Kontrolle des konstitutiven 35S-Promotors des Blumenkohlmosaikvirus in Pappeln führt zu einem erhöhten Sprosswachstum und einer erhöhten Biomasseproduktion. Jedoch leiden die Bäume unter instabilen Sprossen und schlechtem Wurzelwachstum. Transgene Hybridpappelpflanzen (Populus tremula L.?×?P. alba L.), die das GA20-OXIDASE-Gen aus der Kiefer unter der Kontrolle eines Pappel-Xylem-spezifischen DX15-Promotors überexprimieren, zeigten ebenfalls eine erhöhtes Sprosswachstum und Biomasseproduktion, jedoch ohne den Gesamtphänotyp zu verändern. Wir haben 2017 sieben DX15::GA20-OXIDASE-transgene Linien in Hinblick auf Wachstum und Biomasseproduktion im Gewächshaus getestet und das Experiment 2018 mit den „besten-vier“-Linien wiederholt. Pflanzen der DX15::GA20-OXIDASE-transgenen Linie N457-4 erwiesen sich in beiden Untersuchungsjahren als die mit größten Sprosswachstum und mit der höchsten Biomasse. Im Gegensatz zu den anderen 2017 und 2018 getesteten Linien, die zwei oder mehr Kopien des Transgens trugen, beinhaltet N457-4 nur eine Kopie des Gens. Wir vermuten, dass transkriptionales oder posttranskriptionales Transgen-Silencing in den zwei oder mehr Kopien-tragenden Linien für eine geringere GA20-OXIDASE-Transgenexpression verantwortlich ist und dass die Linie N457-4 mit nur einer Kopie eine stabile GA20-OXIDASE-Genexpression aufweist.
Overexpression of the GA20-OXIDASE gene under control of the constitutive cauliflower mosaic virus 35S promoter in poplar leads to increased shoot growth and biomass production, however, the trees suffer from unstable shoots and poor root growth. Transgenic hybrid poplar (Populus tremula L.?×?P. alba L.) plants overexpressing the GA20-OXIDASE gene from pine under control of a poplar-xylem-specific DX15-promoter also revealed a superior effect on growth and biomass production but without changing the overall phenotype. We tested seven DX15::GA20-OXIDASE-transgenic lines for growth and biomass production in the glasshouse in 2017, and repeated the experiment in 2018 with the “best-four” lines. Plants from one DX15::GA20-OXIDASE-transgenic line, N457-4, turned out to be the tallest, with highest biomass, in both years under investigation. In contrast to the other lines tested in 2017 and 2018 carrying two or more copies of the transgene, N457-4 carries only one copy. We suggest that transcriptional or post-transcriptional transgene silencing in the two- or more copies carrying lines might be responsible for lower GA20-OXIDASE transgene expression and that the single-copy-line N457-4 has stable GA20-OXIDASE-gene expression.
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