Modification of Potato Steroidal Glycoalkaloids with Silencing RNA Constructs

Abstract

Steroidal glycoalkaloids (SGAs), while found in many solanaceous plants, can accumulate to unacceptably high levels in potato tubers. The two primary SGAs that occur in potatoes are the tri-glycosylated alkaloids, α-solanine and α-chaconine. The first glycosylation steps in their biosynthetic pathways are performed by the regulated enzymes SGT1, the UDP-galactose:solanidine galactosyltransferase, and SGT2, the UDP-glucose:solanidine glucosyltransferase, respectively. Using fragments of the Sgt1 and Sgt2 genes to produce small inhibitory RNAs (siRNA), we have been able to down-regulate each branch of the pathway. The use of the siRNA approach increases the efficiency of producing transgenic plant lines with reductions in individual SGAs but further research is required to achieve reductions in levels of total SGA accumulation.

Resumen

Los glicoalcaloides esteroidales (SGAs), mientras se encuentran en muchas plantas solanáceas, se pueden acumular a altos niveles inaceptables en tubérculos de papa. Los primeros dos SGAs que se presentan en papas son los alcaloides triglicosilados, α-solanina y α-chaconina. Los primeros pasos de glicosilación en sus rutas biosintéticas se efectúan por las enzimas reguladas SGT1, la UDP-galactosa: solanidina-galactosiltransferasa, y la SGT2, la UDP-glucosa:solanidina glucosiltransferasa, respectivamente. Utilizando fragmentos de los genes Sgt1 y Sgt2 para producir pequeños RNAs inhibidores (siRNA), hemos sido capaces de sub-regular cada rama de la ruta. El uso del enfoque de siRNA aumenta la eficiencia en la producción de líneas de plantas transgénicas con reducciones en SGAs individuales, pero se requiere de más investigación para lograr reducciones en los niveles de la acumulación total de SGA.