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Overexpression of the sweet potato IbOr gene results in the increased accumulation of carotenoid and confers tolerance to environmental stresses in transgenic potato - 18/12/14

Doi : 10.1016/j.crvi.2014.10.006 
Young-Min Goo a, Eun-Heui Han b, Jae Cheol Jeong c, Sang-Soo Kwak c, Jaeju Yu d, Yun-Hee Kim e, Mi-Jeong Ahn f, , Shin-Woo Lee b,
a Sancheong Oriental Medicinal Herb Institute, Sancheong, Gyeongnam Province, Republic of Korea 
b Department of Agronomy & Medicinal Plant Resources, Gyeongnam National University of Science & Technology, JinJu, Republic of Korea 
c Plant Systems Engineering Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), 125 Gwahak-ro, Yuseong-gu, Daejeon, Republic of Korea 
d Department of Molecular & Cellular Biology, University of Guelph, Guelph, Ontario N1G2W1, Canada 
e Department of Biology Education, College of Education, and Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, Republic of Korea 
f College of Pharmacy and Research Institute of Life Sciences, Gyeongsang National University, Jinju, Republic of Korea 

Corresponding author. Department of Agronomy & Medicinal Plant Resources, Gyeongnam National University of Science & Technology, Jinju 660-758, Republic of Korea.⁎⁎Corresponding author. College of Pharmacy and Research Institute of Life Sciences, Gyeongsang National University, Jinju 660-751, Republic of Korea.

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Abstract

In a previous study, we have evidenced that the overexpression of the IbOr gene isolated from sweet potato conferred a tolerance activity against salinity and methyl viologen (MV) treatment in transgenic sweet potato calli along with an enhanced carotenoid content. In this study, to further examine the function of the IbOr gene in heterologous organism, we transformed the IbOr gene into potato under the direction of SWPA2 promoter, a strong inducible promoter upon treatment with various environmental stresses. Consistently with our previous study of sweet potato calli, the level of total carotenoid was elevated up to 2.7-fold (38.1μgg−1DW) compared to the non-transgenic control, Atlantic cultivar. However, the composition of carotenoid was not influenced by the overexpression of the IbOr gene since only pre-existing carotenoids in the non-transgenic control including violaxanthin, lutien and β-carotene were elevated at a similar level of total carotenoids. In general, the transcript levels for most of carotenogenesis-related genes were elevated in transgenic tuber, whereas they remained at similar levels in transgenic leaf tissues compared to those of non-transgenic controls. The increased levels of carotenoid content in the leaf or tuber tissue of transgenic lines were correlated with the enhanced tolerance activity against salt- or MV-mediated oxidative stresses and DPPH radical-scavenging activity. Our preliminary results suggest that further investigation is required for the development of a crop tolerant to salinity and other environmental stresses through the overexpression of the IbOr gene.

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Keywords : Potato, IbOr, Carotenoid, Carotenogenesis, Antioxidant activity


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Vol 338 - N° 1

P. 12-20 - janvier 2015 Retour au numéro
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