Washington, DC
September 25, 2008
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ARS
researchers have introduced green fluorescent protein
into corn lines as a marker for different tissues, which
will make it easier to study nitrogen use and grain
development and improve corn processing. Here the light
kernels are expressing the fluorescent protein in the
endosperm layer.
Los investigadores del ARS han introducido la
proteína verde fluorescente en líneas de maíz como un
marcador para varios tejidos, de este modo facilitando
investigaciones sobre la utilización de nitrógeno y el
desarrollo de los granos así como el mejoramiento del
procesamiento del maíz. Aquí los granos de color claro
están expresando la proteína fluorescente en el
endosperma.
Photo courtesy of Adrienne Moran Lauter, ARS. |
ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
By
Ann Perry
Kernels of corn are made up of
three main parts: the plant embryo, the endosperm surrounding
the embryo, and the hard outer pericarp. These different seed
components are used in food, animal feed and industrial
products. Now a group of researchers has created experimental
corn lines with visible markers that can simplify sorting
through these distinctive kernel tissues.
Geneticist
Paul Scott works in the
Agricultural Research Service (ARS)
Corn Insects and Crop Genetics Research Unit in Ames, Iowa.
He partnered with Iowa State
University scientists Colin Shepherd, Nathalie Vignaux, Joan
Peterson and Lawrence Johnson to develop tissue markers for
transgenic corn lines using green fluorescent protein (GFP).
GFP was first isolated in a
single species of jellyfish. It has since been cloned and used
safely in a wide range of scientific investigations in plants
and animals.
Corn processors currently
identify and measure different grain tissues using a range of
markers. However, they would benefit from tools or techniques
that would allow them to measure fractionated corn seed tissues
more easily and accurately.
The research team developed
transgenic corn lines containing GFP as either an embryo or an
endosperm marker. They checked for GFP levels by using an
instrument that measures lightwave emissions from the
fluorescent corn tissues.
In one line they developed, 100
percent of the GFP fluorescence was found in the endosperm. In
another line, about 67 percent of the GFP fluorescence was found
in the embryo.
Afterwards, the group
hand-dissected about 100 grams of transgenic kernels and
identified GFP concentrations in the pericarp, embryo and
endosperm tissues. This gave them baseline levels to use for
identifying different tissues during the fractionation
processes.
The researchers then dry-milled
transgenic corn and produced separate grain fractions from the
pericarp, endosperm and embryo. They succeeded in determining
GFP fluorescence levels for each one. But most important, they
were also able to easily identify the mix of tissues in each--a
process that typically is expensive and time-consuming.
These results indicate that
transgenic lines of corn containing GFP could be used to
optimize existing fractionation methods and improve processing
techniques. They can also support a variety of corn-related
research projects, including studies on nitrogen use and grain
development.
ARS is the
U.S. Department of Agriculture's
chief scientific research agency.
Las semillas de maíz están
compuestos de tres partes principales: el embrión, la endosperma
que rodea el embrión, y el pericarpio duro externo. Estos tres
componentes diferentes de la semilla están usados en alimento,
pienso y productos industriales. Ahora, un grupo de
investigadores ha creado líneas experimentales de maíz con
marcadores visibles que pueden simplificar la clasificación de
estos tejidos distintivos de la semilla.
El genetista
Paul Scott trabaja en la
Unidad de Investigación de Insectos de Maíz y la Genética de
Cultivos mantenida por el
Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Ames, Iowa. Él
se asoció con científicos Colin Shepard, Nathalie Vignaux, Joan
Peterson y Lawrence Johnson, todos con la
Universidad Estatal de Iowa,
para desarrollar marcadores de tejido para las líneas de maíz
transgénico usando la proteína fluorescente verde (GFP por sus
siglas en inglés).
GFP fue aislada por primera vez
en una sola especie de medusa. Desde entonces ha sido clonada y
usada sin problemas en una gama amplia de investigaciones
científicas en plantas y animales.
Los procesadores de maíz
actualmente identifican y miden los diferentes tejidos de la
semilla usando una gama de marcadores. Sin embargo, ellos
podrían beneficiarse de las herramientas o técnicas que les
permitirán a medir los tejidos fraccionados de la semilla de
maíz más fácilmente y precisamente.
El grupo de investigación
desarrolló las líneas de maíz transgénico conteniendo GFP como o
un embrión o un marcador de endosperma. Ellos verifican los
niveles de GFP usando un instrumento que mide las emisiones de
ondas de luz de los tejidos fluorescentes de maíz.
En una línea desarrollada, el
100 por ciento de la fluorescencia de GFP fue encontrado en el
endosperma. En otra línea, como el 67 por ciento de la
fluorescencia de GFP fue encontrado en el embrión.
Luego, el grupo diseccionó a
mano aproximadamente 100 gramos de semillas de maíz transgénico
e identificó las concentraciones de GFP en los tejidos del
pericarpio, el embrión y el endosperma. Esta identificación
proveyó una línea de referencia de los niveles para utilización
en identificar diferentes tejidos durante los procesos de
fraccionamiento.
Los investigadores entonces
usaron la molienda en seco para separar fracciones de grano del
pericarpio, endosperma y embrión. Ellos determinaron los niveles
de la fluorescencia de GFP de cada fracción. Pero más
importante, ellos también pudieron identificar fácilmente la
mezcla de tejidos en cada una--un proceso que típicamente es muy
costoso y toma mucho tiempo.
Estos resultados indican que
las líneas de maíz transgénico que contienen GFP podrían ser
usadas para optimizar los métodos existentes del fraccionamiento
y para mejorar las técnicas del procesamiento. Las líneas
también pueden ser útiles en una variedad de investigaciones
relacionadas al maíz, incluyendo estudios sobre el uso de
nitrógeno y el desarrollo de la semilla.
ARS es una agencia de
investigaciones científicas del
Departamento de Agricultura de EE.UU. |
