Influence of antibiotics on embryogenic tissue and agrobacterium tumefaciens supression in soybean genetic transformation

Abstract

Foi avaliada a influência de diferentes tratamentos com antibióticos durante a transformação genética de soja. Inicialmente, desenvolveu-se um estudo para identificar como diferentes tratamentos com antibióticos afetam o tecido embriogênico da soja. O efeito da carbenicilina a 500 mg L-1 foi genótipodependente. Esse antibiótico não afetou a sobrevivência dos embriões da cv. IAS5, enquanto a proliferação dos embriões da cv. Bragg foi três vezes maior quando comparada com o controle. Por outro lado, cefotaxima, a 350 e 500 mg L-1, causou a morte dos tecidos embriogênicos de ambas as cultivares. Por fim, a associação de cefotaxima (250 mg L-1) + vancomicina (250 mg L-1) não afetou negativamente os embriões somáticos das cultivares testadas durante os 63 dias de tratamento. Posteriormente, foi realizado um segundo experimento para determinar a eficiência de diferentes tratamentos com antibióticos na supressão da linhagem LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens durante a transformação genética. Nas condições da cultura, a carbenicilina, a 500 e 1000 mg L-1, não foi eficiente para a supressão de Agrobacterium. Por outro lado, os tratamentos com cefotaxima, 350 e 500 mg L-1, ou cefotaxima + vancomicina suprimiram eficientemente Agrobacterium após 49 dias. Os dados dos dois experimentos sugerem a cefotaxima + vancomicina por 49-63 dias como o tratamento mais apropriado. Esse é o primeiro registro do efeito de antibióticos sobre tecidos de soja. Foi identificada uma combinação de antibióticos que suprimiram A. tumefaciens com efeitos fitotóxicos mínimos, podendo ser recomendada para a otimização do método de transformação genética de soja mediada por Agrobacterium.

The influence of different antibiotic treatments in soybean genetic transformation was evaluated. First, an assay was performed to verify how different antibiotic treatments affect soybean embryogenic tissues. The effect of carbenicillin at 500 mg L-1 was genotype-dependent. This antibiotic did not affect embryo survival of cv. IAS5, but a three-fold increase of embryo proliferation was observed for cv. Bragg, when compared to the control. On the other hand, cefotaxime at 350 and 500 mg L-1 caused death of embryogenic tissues of both cultivars. Finally, the association of cefotaxime (250 mg L-1) + vancomycin (250 mg L-1) did not affect negatively the somatic embryos of tested cultivars until 63 days of treatment. Thereafter, a second experiment was carried out to determine the efficacy of different antibiotic treatments in suppressing LBA4404 Agrobacterium tumefaciens strain in genetic transformation. On tissue culture conditions, carbenicillin at 500 and 1000 mg L-1 was not active against Agrobacterium. On the other hand, treatments with cefotaxime at 350 and 500 mg L-1, and cefotaxime + vancomycin efficiently suppressed Agrobacterium during 49 days. Data of both experiments suggested cefotaxime + vancomycin for 49-63 days as the most appropriate treatment. This is the first work reporting the effect of antibiotics on soybean tissues. By identifying an antibiotic combination that suppressed A. tumefaciens with minimal phytotoxic effects, we are able to recommend it for improvement of soybean Agrobacterium-mediated transformation procedure.