Park, Sang-Ryeol;Cha, Eun-Mi;Kim, Tae-Hun;Han, Se-Youn;Hwang, Duk-Ju;Ahn, Il-Pyung;Cho, Kwang-Soo;Bae, Shin-Chul
Journal of Life Science
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v.22
no.2
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pp.177-183
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2012
Bacterial wilt (brown rot) caused by Ralstonia solanacearum (Rs) is one of the most devastating bacterial plant diseases in potatoes. To isolate bacterial wilt disease resistance-related genes from the potato, the StACRE (HM749652) gene was isolated and a sequenced search was performed using functional orthologs of Solanaceae from potatoes. StACRE is homologous to the tobacco NtACRE 132 protein and belongs to the ATL family involved in ubiquitination. To analyze the expression pattern of this gene, RT-PCR was performed with potato treated with salicylic acid (SA) and Rs (KACC 10722). StACRE was strongly induced 3 hours after treatment with SA and 12 hours after infection with Rs. To investigate its biological functions in the potato, we constructed a vector for overexpression in the potato by the Gateway system, and then generated transgenic potato plants. The gene expression of transgenic potato was analyzed by northern blot analysis. In the results of disease resistance assay in relation to bacterial wilt, StACRE overexpressed transgenic potato plants were shown to have more resistance than wild-type potato.
Potato (Solanum tuberosum L.) is the third most important food crop, and breeding drought-tolerant varieties is vital research goal. However, detailed molecular mechanisms in response to drought stress in potatoes are not well known. In this study, we developed EMS-mutagenized potatoes that showed significant tolerance to drought stress compared to the wild-type (WT) 'Desiree' cultivar. In addition, changes to transcripts as a result of drought stress in WT and drought-tolerant (DR) plants were investigated by de novo assembly using the Illumina platform. One-week-old WT and DR plants were treated with -1.8 Mpa polyethylene glycol-8000, and total RNA was prepared from plants harvested at 0, 6, 12, 24, and 48 h for subsequent RNA sequencing. In total, 61,100 transcripts and 5,118 differentially expressed genes (DEGs) displaying up- or down-regulation were identified in pairwise comparisons of WT and DR plants following drought conditions. Transcriptome profiling showed the number of DEGs with up-regulation and down-regulation at 909, 977, 1181, 1225 and 826 between WT and DR plants at 0, 6, 12, 24, and 48 h, respectively. Results of KEGG enrichment showed that the drought tolerance mechanism of the DR plant can mainly be explained by two aspects, the 'photosynthetic-antenna protein' and 'protein processing of the endoplasmic reticulum'. We also divided eight expression patterns in four pairwise comparisons of DR plants (DR0 vs DR6, DR12, DR24, DR48) under PEG treatment. Our comprehensive transcriptome data will further enhance our understanding of the mechanisms regulating drought tolerance in tetraploid potato cultivars.
Field experiment was conducted during 1993-94 season to determine the pattern of nutrient uptake and productivity of maize/sweet potato intercropping system. Four levels of nitrogen (0, 50, 100 and 150kg N ${ha}_{-1}$) and four levels of potassium (0, 40, 80 and 120kg $K_2$O ${ha}_{-1}$) formed treatment variables. Plants were sampled periodically to determine dry matter and tissue concentrations of N and K in the individual plant components of intercropped maize and sweet potato. Nitrogen and potassium fertilizer did not interact significantly to nutrient uptake by any plant parts of intercropped maize and sweet potato. But application of N fertilizer independently enhanced N uptake in all the plant parts of maize and sweet potato. The uptake of N in leaf, leaf sheath, stem, husk, and cob of maize increased upto 90 days after planting (DAP) but grain continued to accumulate N till its maturity. Sweet potato exhibited a wide variation in N uptake pattern. Sweet potato leaf shared the maximum uptake of N at 50 DAP which rapidly increased at 70 DAP and then declined. Declination of N uptake by petiole and stem were observed after 120 DAP whereas N uptake by tuber increased slowly upto 90 DAP and then rapidly till harvest. Rate of applied K had very little effect on the uptake patterns in different components of intercropped maize. Pattern of K uptake by leaf, petiole and stem of sweet potato showed almost similar trend to N uptake. But uptake of K by tuber increased almost linearly with the K application. Pattern of N and K uptake by grain and tuber paralleled the grain yield of maize and sweet potato respectively. Intercropped productivity of maize and sweet potato found to be better by the application of 100kg N and 120 kg $K_2$O ${ha}_{-1}$
Han, Shuxin;Gao, Yanling;Fan, Guoquan;Zhang, Wei;Qiu, Cailing;Zhang, Shu;Bai, Yanju;Zhang, Junhua;Spetz, Carl
The Plant Pathology Journal
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v.33
no.4
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pp.382-392
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2017
This study reports the findings of a distinct Potato virus Y (PVY) isolate found in Northeast China. One hundred and ten samples (leaves and tubers) were collected from potato plants showing mosaic symptoms around the city of Harbin in Heilongjiang province of China. The collected tubers were planted and let to grow in a greenhouse. New potato plants generated from these tubers showed similar symptoms, except for one plant. Subsequent serological analyses revealed PVY as the causing agent of the disease. A novel PVY isolate (referred to as HLJ-C-44 in this study) was isolated from this sample showing unique mild mosaic and crisped leaf margin symptoms. The complete genome of this isolate was analyzed and determined. The results showed that HLJ-C-44 is a typical PVY isolate. Phylogenetic analysis indicated that this isolate belongs to the N-Wi strain group of PVY recombinants ($PVY^{N-Wi}$) and also shared the highest overall sequence identity (nucleotide and amino acid) with other members of this strain group. However, recombination analysis of isolate HLJ-C-44 revealed a recombination pattern that differed from that of other $PVY^{N-Wi}$ isolates. Moreover, biological assays in four different potato cultivars and in Nicotiana tabacum also revealed a different phenotypic response than that of a typical $PVY^{N-Wi}$ isolate. This data, combined, suggest that HLJ-C-44 is a novel PVY recombinant with distinct biological properties.
Kim, Hyun-Soon;Youm, Jung Won;Lee, Jeong-Hwan;Jeon, Jae-Heung;Ko, Kisung
Horticultural Science & Technology
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v.32
no.3
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pp.375-381
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2014
Transgenic potato was generated to express recombinant 5 repeated ${\beta}$-amyloid ($A{\beta}$) peptides, potential antigens to be applied as a preventive accine for Alzheimer's disease using Agrobacterium mediated transformation. The $A{\beta}$ peptides were fused to the human IgG Fc fragment enhancing protein and KDEL, which is the endoplasmic reticulum (ER) retention signal ($5A{\beta}$-FcK). The $5A{\beta}$-FcK, was expressed under the control of the duplicated 35S promoter. PCR analysis confirmed the presence of the transgene in several transgenic potato lines. Southern blot analysis showed only a single gene copy number in transgenic line 22, whereas multiple gene copy numbers were shown for transgenic lines 31 and 44. Northern blot analysis showed that line 22 had stronger mRNA levels when compared to lines 31 and 44. Immunoblot analysis confirmed that the $5A{\beta}$-FcK protein was expressed in the transgenic potato plant. These results indicate that $5A{\beta}$ fused to Fc can be expressed in potato plants.
Kim, Seul-Ki;Kang, Ho-Joon;Kim, Jae-Joon;Kim, Woo-Yeon
Horticultural Science & Technology
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v.29
no.3
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pp.255-259
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2011
Polyphenol oxidases (PPO) are copper-containing enzymes responsible for tissue browning in fruits and vegetables including potato, apple and pears. Although these enzymes have been studied for many years, their physiological roles in plants are not yet clear. Therefore, these enzymes need to be purified to characterize further from potato tubers. The classical methods used for the purification of PPO involve several steps. So in this study, we developed a one-step chromatography process for the potato tuber PPO purification. After removal of salts from dissolved ammonium sulfate precipitates of potato tuber extracts using Sephadex-G50 gel filtration, affinity chromatography was carried out on NHS-activated Sepharose 4B using p-aminobenzoic acid as a ligand. The purified enzyme was confirmed by silver staining and a zymogram. The optimum temperature and pH for the purified potato tuber PPO were $15^{\circ}C$ and pH 6.0, respectively. The results obtained in the present study will aid to evaluate PPO from various fruits and vegetables.
This study was conducted to measure the total polyphenol contents and DPPH radical scavenging activities of different potato plants parts, varieties, and grades, and by distribution and different cooking conditions. The results were as follows. For the plant parts, total phenolic content and DPPH radical scavenging activity were highest in the flowers followed by leaves and stems, respectively. Among 5 potato varieties, 'Jasim' had the highest DPPH radical scavenging activity and the activity of its pulp was lower than that of its cortex(peel). Regardless of potato grade, the cortexes(peel) of samples had two-fold higher DPPH radical scavenging activity than pulp, and the Grade SS potato had the highest phenolic content. It was also found that the bud ends and stem ends had comparably larger amounts of phenolic compounds in horizontally cut potatoes. Finally, the descending order for DPPH radical scavenging activity, according to different cooking conditions, was as follows: gas oven range-baking, frying, microwave-heating, sauteing, boiling in 1% saline solution, steaming, and boiling in 3% saline solution.
Enzyme activity and expression of cytochrome P450 gene involved in the pathway of capsidiol biosynthesis were compared in five different solanaceae plants such as red pepper, green pepper, tobacco, potato and egg plant. Base on genomic DNA and/or RT-PCR results, four solanaceae plants such as red pepper, green pepper, tobacco and egg plant possess P450 gene in the genome and specifically expressed by elicitor treatment. However, potato was appeared to have neither P450 nor cyclase gene in the genome. P450 genes did not show any expression in the plants under normal condition, but showed highly specific expression under elicitation condition in various organs and tissue such as leaf, root, stem and culture cells.
Cryopreservation has been recognized as a practical and efficient tool for the long-term storage of vegetatively propagated plants. This study was conducted to investigate the effects of slow-freezing techniques on the cryopreservation of potato. In vitro plantlets of the potato genotypes of 'Atlantic', 'Superior’, 'Namseo', 'J138', and 'CTO5-5' were cold acclimated, and the excised axillary buds were precultured, osmoprotected, exposed to plant vitrification solution, frozen slowly to $-40^{\circ}C$ and then rapidly plunged into liquid nitrogen, thawed and finally plated on the regeneration medium. It was found that the higher the sucrose concentrations in the subculture medium of donor plantlets, the higher the survival rates of shoot tips after cryopreservation, and the highest survival (20%) was observed in the medium added with 0.25 M sucrose. As for the effect of cooling, $0.3^{\circ}C/min$ cooling speed showed the highest survival (25%). Different varieties showed different responses over different cryopreservation treatments. Survival rate was increased by slow-freezing technique method as compared with that of the basic cryopreservation method of vitrification alone in the diverse potato genotypes. Leaf and tuber morphologies of potatoes regenerated after cryopreservation using slow freezing technique were similar to those derived from the in vitro stock plantlets.
The metallothionein (MT) gene (IbMT3) was selected from an EST library of suspension-cultured sweet potato cells. The MT gene, which is one of abundant ESTs in the library, is involved in stress regulation of cells and tissues. A full-length IbMT3 cDNA was obtained and analysis of its nucleotide sequence revealed that IbMT3 encoded a type 3 MT protein, based on its structural characteristics. The function of type 3 MT in plants is not yet known. Northern blot analysis showed stronger expression of IbMT3 in suspension-cultured cells than in sweet potato plant leaves. Since cell culture is known to impose a state of oxidative stress on cells, sweet potato plants were subjected to oxidative stress to investigate the transcriptional regulation of IbMT3. When the herbicide methyl viologen (MV) was administered for 6, 12, and 24 hr, IbMT3 transcription rapidly increased at 6 hr and then decreased. A cold treatment at $15^{\circ}C$ for 24 and 48 hr resulted in a gradual increase in IbMT3 expression. These findings indicate that IbMT3 expression is regulated in response to environmental and oxidative stress. IbMT3 isoform is expected to have antioxidant effects in sweet potato plants and may play an important role in cellular adaptation to oxidative stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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