Evaluation of the dehydration-responsive element (DRE) – binding proteins (DREBs) technology in rice under water limited conditions

Abstract

Reducir el consumo de agua para la producción de productos agronómicos es reconocido generalmente como una estrategia esencial para mejorar la agricultura ante la escasez mundial de agua. La creación de líneas de arroz transgénico que contienen el gen DREB y la evaluación del rendimiento y componentes del rendimiento bajo condiciones limitadas de agua, se considera como una rápida y efectiva estrategia de fitomejoramiento, para desarrollar variedades de arroz que sean tolerantes a la sequía en América Latina. Se evaluaron y seleccionaron genotipos de arroz candidatos para la transformación genética; Curinga y CT6241 fueron seleccionados por su buen desempeño bajo condiciones limitadas de agua. Las variedades CICA8 y Palmar también fueron seleccionadas como genotipos intolerantes a la sequía para futuros estudios. Un protocolo de transformación de alta rapidez, optimizado para la transformación de la variedad de arroz Nipponbare, fue probado para disminuir el tiempo del proceso de transformación de algunos genotipos de arroz seleccionados. Plantas transformadas de arroz se obtuvieron, y algunos detalles críticos se identificaron para la regeneración de plantas transgénicas. Número de copias de genes y rearreglos genéticos en la planta transformada también se deben considerar para establecer un protocolo de transformación efectivo. Lineas homozygotas derivadas de las plantas transgénicas I-P-A-43-3, III-P-A-70- 5 y VII-P-A-107-3 respondieron de manera similar a la linea no transgénica CT6241, bajo condiciones de agua limitada en un invernadero de bioseguridad. Los tres eventos transgénicos mostraron características evaluadas que se consideraron como lineas promisorias de arroz transgénico DREB para estudios futuros. Por otro lado, para aclarar la relación entre la capacidad de campo y expresión de génes DREB en líneas transgénicas, se requieren más estudios en esta área para el mejoramiento de arroz en América Latina.

//Abstract. Reducing water consumption in crop production is now been generally recognized as an essential strategy for eco-efficient agriculture to meet the global shortage of water. Developing transgenic rice lines containing the DREB gene and evaluating grain yield and yield components under water-limited conditions is here considered as a fast and effective plant breeding strategy to develop drought-tolerant rice varieties in Latin America. Candidate rice genotypes for genetic transformation were evaluated and selected. Curinga and CT6241 were selected based on their good performance under waterlimited conditions. CICA8 and Palmar were also chosen as drought intolerant genotypes for further study. A high-speed transformation protocol optimized for Nipponbare was tested to speed up the transformation process for selected rice genotypes. Transformed rice plants were obtained, and some critical details were identified for plant regeneration. Gene copy number and rearrangements in the transformed plant should be also considered to establish an effective transformation protocol. The transgenic plants I-P-A-43, III-P-A-70-5 and VII-P-A-107-3 performed similarly as non-transgenic CT6241 under water-limited conditions at biosafety greenhouse. Performances of the three transgenic events were considered as promising DREB transgenic rice lines for future studies. On the other hand, to determine the relationship between field capacity and gene expression for DREB transgenic rice lines, future studies in this area are required for rice improvement in Latin America.