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Shoot meristem: an ideal explant for Zea mays L. transformation

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Abstract:

We report on a rapid high-frequency somatic embryogenesis and plant regeneration protocol for Zea mays. Maize plants were regenerated from complete shoot meristem (3–4 mm) explants via organogenesis and somatic embryogenesis. In organogenesis, the shoot meristems were directly cultured on a high-cytokinin medium comprising 5–10 mg·L–1 6-benzylaminopurine (BAP). The number of multiple shoots produced per meristem varied from six to eight. Plantlet regeneration through organogenesis resulted in just four weeks. Callus was induced in five days of incubation on an auxin-modified Murashige and Skoog (MS) medium. Prolific callus, with numerous somatic embryos, developed within 3–4 weeks when cultured on an auxin medium containing 5 mg 2,4-dichlorophenoxyacetic acid·L–1. The number of multiple shoots varied from three to six per callus. Using R23 (Pioneer, Hi-Bred, Johnston, Iowa), the frequency of callus induction was consistently in excess of 80% and plant regeneration ranged between 47 and 64%. All regenerated plantlets survived in the greenhouse and produced normal plants. Each transgenic plant produced leaves, glumes, and anthers that uniformly expressed green fluorescent protein (GFP). The GFP gene segregated in the pollen. Based on this data it is concluded that the transgenics arose from single-cell somatic embryos. The rate of transfer DNA (T-DNA) transfer to complete shoot meristems of Zea mays was high on the auxin medium and was independent of using super-virulent strains of Agrobacterium.Key words: Zea mays, shoot meristems, organogenesis, embryogenesis, Agrobacterium-mediated transformation.

Les auteurs rapportent un protocole rapide et efficace d'embryogenèse somatique et de régénération chez le maïs, Zea mays. Des plants de maïs ont été régénérés à partir d'explants de méristème apical (3–4 mm) par organogenèse ou par embryogenèse somatique. En organogenèse, les méristèmes apicaux ont été directement mis en culture en présence d'un milieu à forte concentration en cytokinines (5–10 mg de 6-benzylaminopurine·L–1). Le nombre de tiges multiples produites par méristème variait entre six et huit. La régénération de plantules par organogenèse était réalisée en seulement quatre semaines. Des cals étaient induits en incubant cinq jours sur un milieu MS modifié contenant des auxines. Des cals prolifiques avec de nombreux embryons somatiques se sont développés en 3–4 semaines lorsque placés sur un milieu avec auxines (contenant 5 mg d'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique·L–1). Le nombre de tiges multiples variait entre trois et six par cal. Avec le génotype R23 (Pioneer), la fréquence d'induction de cals excédait régulièrement 80 % et la régénération variait entre 47 et 64 %. Toutes les plantules régénérées ont survécu en serre et ont produit des plantes normales. Chaque plante transgénique a produit des feuilles, des glumes et des anthères exprimant de manière uniforme la protéine fluorescente verte (GFP). Le gène codant pour la GFP était en ségrégation au sein du pollen. Sur la base de ces données, les auteurs concluent que les plantes transgéniques ont été produites à partir d'embryons somatiques unicellulaires. Le taux de transfert de l'ADN-T chez des méristèmes apicaux complets du Zea mays était élevé sur le milieu contenant de l'auxine et cela indépendamment de l'emploi de souches hyper-virulentes de l'Agrobacterium.Mots clés : Zea mays, méristèmes apicaux, organogenèse, embryogenèse, transformation agrobactérienne.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2003

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