Сравнительный анализ защитных реакций solanum lycopersicum, индуцируемых грибными и бактериальными патогенами и белковыми факторами вирулентности: отчет о НИР(заключительный) / БГУ; рук. Поликсенова, В. Д.

Abstract

Отчет 54 страницы, 18 рисунков, 9 таблиц, 67 источников SOLANUM LYCOPERSICUM, PECTOBACTERIUM CAROTOVORUM, CLADOSPORIUM FULVUM, БЕЛКИ ВИРУЛЕНТНОСТИ, PR-БЕЛКИ, РЕАКЦИЯ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, ERWINIA CAROTOVORA

Объектом настоящего исследования являлись растения томата и его патогены Erwinia carotovora и Cladosporium fulvum. Целью работы было исследование сигнальных путей, индуцируемых у растений S. lycopersicum (томат) при их контакте с белками, секретируемыми фитопатогенным грибом Cladosporium fulvum и бактерией Erwinia carotovora, с конечной целью использования этих белков для повышения устойчивости растений S. lycopersicum к заболеваниям грибной и бактериальной этиологии. Работа выполнялась современными молекулярно-биологическими методами, включая кПЦР, молекулярное клонирование, обратную транскрипцию. Ключевым методическим подходом, наиболее критичным для выполнения работы, являлось получение кДНК растений, интактных и зараженных бактериальными и грибными патогенами, и оценка уровня экспрессии PR-генов. Основными результатами настоящей работы являются: o Уровни экспрессии PR-генов томата существенно различаются при разных вариантах взаимодействия с патогенами. При совместимом взаимодействии с вирулентной расой гриба Cladosporium fulvum наблюдалась интенсивная локальная экспрессия генов PR-1b, PR-10, PR-2 и PR-5. При несовместимом взаимодействии – индукция PR-1b, PR-10, PR-11, но не PR-2 и PR-5, и репрессия PR-8. В ходе системной защитной реакции общая картина экспрессии указанных PR-генов сохранялась за исключением более сильной индукции PR-2 и отсутствия индукции PR-1b. Бактериальный патоген, так же, как и грибной, вызывал интенсивную экспрессию PR-2 и PR-5, а также еще более интенсивную индукцию двух генов, не индуцируемых грибным патогеном (PR-4, PR-6). o Белок DspE необходим для индукции реакции гиперчувствительности бактериями E. carotovora у растений S. lycopersicum, тогда как белок HrpW в этом процессе участия не принимает. Экспрессия белка DspE бактерий E. carotovora (и его доставка в клетки растения) существенно меняет спектр индуцируемых бактериальным патогеном PR-генов. DspE усиливает индукцию нескольких PR-генов (PR-2, PR-3, PR-4 и обоих генов семейства PR-5), но практически не влияет на степень индукции генов PR-1b и PR-6. o Обработка препаратами харпинов (но не DspE) оказала существенное влияние на уровень экспрессии некоторых PR-генов: индуцировала PR-2 и PR-1b, но репрессировала PR-6. Экспрессия маркера гиперчувствительности HSR515 незначительно усиливалась через сутки после обработки препаратами харпинов, но полностью возвращалась к исходному уровню через трое суток после обработки, тогда как действие на экспрессию указанных PR-генов в значительной степени сохранялось и через 72 часа. o Обработка препаратами харпинов повысила устойчивость растений томата к биотрофным патогенам Phytophtora infestans и Cladosporium fulvum, но не некротрофным патогенам Alternaria solani и Botrytis cinerea: на обработанных растениях процент развития фитофтороза был ниже в 1,6-2,2 раза, кладоспориоза – в 1,4-1,8 раза по сравнению с контролем.

Полученные результаты важны для дальнейшего развития важнейшего направления фундаментальных исследований – изучения молекулярных механизмов контроля защитных реакций растений. Высокая практическая значимость исследования определяется возможностью непосредственного использования его результатов в области защиты растений.