Phytophthora infestans által kiváltott génexpressziós változások különböző burgonya fajtákban
Kulcsszavak:
Phytophthora infestans, burgonyavész, burgonya, rezisztencia, transzkriptomAbsztrakt
A burgonyavészt előidéző Phytophthora infestans a burgonya legveszélyesebb kórokozója. Ez idáig számos rezisztenciagént azonosítottak különféle vad burgonyafajokban, és néhányat ezek közül izoláltak is. A több, mint hat évtizedre visszatekintő keszthelyi rezisztencianemesítési program során rassz-specifikus P. infestans rezisztenciagéneket építettek be számos fajtába. Ezek egyikét, a White Lady-t (WL) használtuk a jelen tanulmány transzkriptomikai vizsgálataiban két másik fajtával a fogékony Sárvári borostyánnal (Sb) és a Kastiával (K) együtt. A jelen vizsgálatok célja a három fajtában a Phytophthora fertőzésre adott stressz válasz molekuláris genetikai jellemzése volt. A transzkriptomokat a fertőzés után 18, 24, 48 és 72 órával gyűjtött levélmintákból készítettük. Az eredmények világosan mutatják, hogy a rezisztens WL-ben szignifikánsan több gén, egyes esetekben 3-5-ször annyi gén expressziója növekedett, mint a fogékony fajtákban. Hasonlóképpen, szignifikánsan több gén expressziós szintje csökkent a WL-ben mint a fogékony fajtákban. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a rezisztens fajtában az egész genetikai apparátusra kiterjedő változások mennek végbe, melyben gének tízezreinek működése módosul. Feltételezhetően ezen átfogó génexpressziós változásokat a White Lady-ben jelenlévő rassz-specifikus rezisztenciagének indukálják, és egyben ez a feltétele a sikeres rezisztencia válasznak.
Hivatkozások
Ballvora, A., Ercolano, M. R., Weiss, J., Meksem, K., Bormann, C. A., Oberhagemann, P., Salamini, F. and Gebhardt, C. 2002. The R1 gene for potato resistance to late blight (Phytophthora infestans) belongs to the leucine zipper/NBS/LRR class of plant resistance genes. Plant Journal. 30 (3) 361–371. https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.2001.01292.x
Gergely, L. 2004. Burgonyafajták rezisztenciavizsgálata fitoftóra- (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) fertőzéssel szemben és egyes környezeti tényezők hatása a betegség-ellenállóságra. (in Hungarian) PhD dissertation. Library of the University of Veszprem, Hungary
Gao, L. L., Tu, Z. J., Millett, B. P. and Bradeen, J. M. 2013. Insights into organ-specific pathogen defense responses in plants: RNA-seq analysis of potato tuber-Phytophthora infestans interactions. BMC Genomics. 14 340. https://doi.org/10.1186/1471-2164-14-340
Haverkort, A., Struik, P., Visser, R. and Jacobsen, E. 2009. Applied biotechnology to combat late blight in potato caused by Phytophthora infestans. Potato Research. 52 (3) 249–264. https://doi.org/10.1007/s11540-009-9136-3
Huang, S., van der Vossen, E. A., Kuang, H., Vleeshouwers, V. G., Zhang, N., Borm, T. J., van Eck, H. J., Baker, B., Jacobsen, E. and Visser, R. G. 2005. Comparative genomics enabled the isolation of the R3a late blight resistance gene in potato. Plant Journal. 42 (2) 251–261. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2005.02365.x
Li, G., Huang, S., Guo, X., Li, Y., Yang, Y., Guo, Z., Kuang, H., Rietman, H., Bergervoet, M., Vleeshouwers, V. G. G. A., van der Vossen, E. A. G., Qu, D., Visser, R. G. F., Jacobsen, E. and Vossen J. H. 2011. Cloning and characterization of R3b; members of the R3 superfamily of late blight resistance genes show sequence and functional divergence. Molecular Plant-Microbe Interactions. 24 (10) 1132–1142. https://doi.org/10.1094/MPMI-11-10-0276
Lokossou, A. A., Park, T.-H., van Arkel, G., Arens, M., Ruyter-Spira, C., Morales, J., Whisson, S. C., Birch, P. R. J., Visser, R. G. F., Jacobsen, E. and van der Vossen, E. A. G. 2009. Exploiting knowledge of R/Avr genes to rapidly clone a new LZ-NBS-LRR family of late blight resistance genes from potato linkage group IV. Molecular Plant-Microbe Interactions. 22 (6) 630–641. https://doi.org/10.1094/MPMI-22-6-0630
Love, M. I., Huber, W. and Anders, S. 2014. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biology. 15 (12) 550. https://doi.org/10.1186/s13059-014-0550-8
Oosumi, T., Rockhold, D. R., Maccree, M. M., Deahl, K. L., McCue, K. F. and Belknap, W. R. 2009. Gene Rpi-bt1 from Solanum bulbocastanum confers resistance to late blight in transgenic potatoes. American Journal of Potato Research. 86 456–465. https://doi.org/10.1007/s12230-009-9100-4
Patro, R., Duggal, G., Love, M. I., Irizarry, R. A. and Kingsford, C. 2017. Salmon provides fast and bias-aware quantification of transcript expression. Nature Methods. 14 (4) 417–419. https://doi.org/10.1038/nmeth.4197
Sanju, S., Siddappa, S., Thakur, A., Shukla, P. K., Srivastava, N., Pattanayak, D., Sharma, S. and Singh, B. P. 2015. Host-mediated gene silencing of a single effector gene from the potato pathogen Phytophthora infestans imparts partial resistance to late blight disease. Functional and Integrative Genomics. 15 697–706. https://doi.org/10.1007/s10142-015-0446-z
Xie, Y., Wu, G., Tang, J., Luo, R., Patterson, J., Liu, S., Huang, W., He, G., Gu, S., Li, S., Zhou, X., Lam, T. W., Li, Y., Xu, X., Wong, G. K.-S. and Wang, J. 2014. SOAPdenovo-Trans: de novo transcriptome assembly with short RNA-Seq reads. Bioinformatics. 30 (12) 1660–1666. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu077
van der Vossen, E. A. G., Gros, J., Sikkema, A., Muskens, M., Wouters, D., Wolters, P., Pereira, A. and Allefs, S. 2005. The Rpi-blb2 gene from Solanum bulbocastanum is an Mi-1 gene homolog conferring broad-spectrum late blight resistance in potato. Plant Journal. 44 (2) 208–222. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2005.02527.x
van der Vossen, E. A. G., Sikkema, A., Hekkert, B., Gros, J., Stevens, P., Muskens, M., Wouters, D., Pereira, A., Stiekema, W. and Allefs, S. 2003. An ancient R gene from the wild potato species Solanum bulbocastanum confers broad-spectrum resistance to Phytophthora infestans in cultivated potato and tomato. Plant Journal. 36 (6) 867–882. https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2003.01934.x
Vossen, J. H., van Arkel, G., Bergervoet, M., Jo, K. R., Jacobsen, E. and Visser, R. G. 2016. The Solanum demissum R8 late blight resistance gene is an Sw-5 homologue that has been deployed worldwide in late blight resistant cultivars. Theoretical and Applied Genetics. 129 (9) 1785–1796. https://doi.org/10.1007/s00122-016-2740-0
Letöltések
Megjelent
Folyóirat szám
Rovat
License
Copyright (c) 2024 Quyen Tran Dinh, Taller János, Nagy Erzsébet, Mészáros Melinda, Polgár Zsolt, Wolf István, Frank Krisztián
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
The articel is under the Creative Commons 4.0 standard licenc: CC-BY-NC-ND-4.0. Under the following terms: You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use. You may not use the material for commercial purposes. If you remix, transform, or build upon the material, you may not distribute the modified material. You may not apply legal terms or technological measures that legally restrict others from doing anything the license permits.
Georgikon for Agriculture