Двухкомпонентная система и неспецифическая устойчивость

13-03-2014, 21:25
Одним из существенных механизмов защиты растений от болезней является способность микробных возбудителей продуцировать элиситоры in planta. Молекулы расоспецифических элиситоров кодируются генами авирулентности. Некоторые системы взаимодействия между патогеном и хозяином описываются теорией «ген-на-ген».
В этих системах несовместимая комбинация означает наличие гена авирулентности у микробного патогена и соответствующего гена устойчивости у растения.
Доказательство реальности существования механизма взаимодействия ген-на-ген по правилу «ген-на-ген» на молекулярном уровне стало возможным после выделения и клонирования генов авирулентности и соответствующих генов устойчивости растений. Гены авирулентности были выделены из вирусных, бактериальных и грибных фитопатогенов.
В числе первых грибных генов авирулентности были выделены и клонированы гены Avr-4 и Avr-9 из грибного фитопатогена Cladosporium fulvum. Рассмотрим возможность конструирования трансгенных растений табака и томатов, устойчивых к грибным патогенам на основе этих двух генов.
Расы гриба С. fulvum, несущие ген авирулентности Avr9 вызывают реакцию сверхчувствительности в линиях томатов и Табаков, имеющих ген устойчивости Cf9. Реакция сверхчувствительности провоцируется в данном случае коротким пептидом из 28 аминокислотных остатков, который является конечным продуктом грибного гена Avr9. В ответ на инъекцию в ткани листа препарата очищенного белка-элиситора возникает такая же некротическая реакция, как и при инокуляции растений, содержащих ген устойчивости Cf9, расами гриба С. fulvum.
Конститутивная экспрессия гена Avr9 в растениях, имеющих ген устойчивости Cf9, вызывает задержку роста, некротизацию тканей и, в конечном счете, полную гибель трансгенов.
В растениях, инфицированных С. fulvum, белок, являющийся продуктом Avr9-reHa процессирутся до полноценного элиситорного пептида, состоящего из 28 аминокислотных остатков. Грибные протеазы способны разрезать исходный пре-белок до пептидов, состоящих из 34, 33 и 32 аминокислотных остатков. Дальнейший процессинг до конечного элиситорного пептида из 28 аминокислотных остатков происходит под действием протеаз растения-хозяина.
Двухкомпонентная система и неспецифическая устойчивость

Из тканей трансгенных Табаков, несущих ген Avr9, выделен пептидный элиситор, идентичный по размерам и первичной структуре элиситору, выделенному из томатов, зараженных С. fulvum. Из этого следует, что процессинг до конечного элиситорного пептида может происходить без участия грибных протеаз. Конечный АVR9-пептид стабилен в условиях экстремальных значений pH, высоких температур и устойчив к обработке некоторыми протеазами.
Элиситорная активность АVR9-пептида в трансгенных растениях проявляется при использовании в генно-инженерной конструкции как растительных промоторов (PR-S или PR-1a), так и грибного сигнального участка. Перенос грибного гена Avr9 в геном растений томатов и табака, имеющих ген Cf9, и его последующая экспрессия приводит к взаимодействию между низкомолекулярным элиситорным белком и продуктом гена Cf9, что выражается в виде реакции сверхчувствительности (HR). Поскольку конститутивная экспрессия обоих генов этой двухкомпонентной системы приводит к гибели клеток, то экспрессия Avr9 гена должна очень жестко регулироваться (рис. 14.7).
Выделение гена резистентности Cf9 сделало возможным изменение механизмов его регуляции таким образом, что оба продукта двухкомпонентной системы синтезировались только в ответ на внедрение патогена и только в клетках, прилежащих к зоне его внедрения. Двухкомпонентная система Avr9-Cf9 может использоваться как генная кассета для внедрения в геном растений, не имеющих Cf9 генов (рис. 14.8). У растений, в которых система Avr9-Cf9 не функционирует, возможно использовать сочетание других генов авирулентности и соответствующих им генов устойчивости.
Двухкомпонентная система и неспецифическая устойчивость

Если описанный подход к получению устойчивости растений к патогенам будет разработан до степени готовности использования в практике сельского хозяйства, он будет иметь существенное преимущество перед другими известными стратегиями из-за низкой специфичности и практически неограниченной возможности приложения. Успешность развития данной концепции будет зависеть от доступности соответствующих промоторов для прямой экспрессии генов устойчивости и соответствующих генов авирулентности.

  • Повышение природных защитных свойств растений
  • Другие возможные подходы
  • Гены барназы и barstar-ген
  • Хитиназы и глюканазы
  • Молчание гена и патоген-производная устойчивость
  • Устойчивость трансгенных растений, обусловленная экспрессией транспортных б ...
  • Трансгеноз белка оболочки вирусов
  • Получение трансгенных растений без маркерных генов
  • Гены-маркеры для отбора трансформантов
  • Элиситоры грибов

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования