نقش سیگنال‌دهی کلسیم در برهمکنش گوجه‌فرنگی و نماتد ریشه‌گرهی

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1342-25IPPC (R1)
نویسندگان
1دانشجو کارشناسی‌ارشد بیماری‌شناسی گیاهی تربیت مدرس
2دانشگاه
3عضو هیات علمی
چکیده
گوجه‌فرنگی (.Solanum lycopersicum L) از پر‌مصرف‌ترین سبزیجات خانواده بادمجانیان (Solanaceae) است که در سرتاسر جهان در شرایط مزرعه و گلخانه کشت و تولید می‌شود. ازمیان بیمارگرهایی که به این گیاه آسیب میرسانند، نماتدهای ریشه‌گرهی(.Meloidogyne spp) سهم عمده‌ای را در ایجاد بیماری روی این محصول بر‌عهده دارند. یون کلسیم (Ca+2) یک عنصر ضروری است که در واکنش‌های حیاتی از جمله پاسخ‌های ایمنی در گیاه نقش دارد. سیگنال‌دهی کلسیم (Calcium Signaling) در هر دو واکنش PTI و ETI گیاه ضروری است. پروتئین‌های متعددی که معمولاً حاوی یک موتیف به نام EF-hand هستند در داخل سلول نقش ادراک کلسیم و ترجمه آن به واکنش دفاعی را دارند. کالمودولین (CaM) حسگر اصلی کلسیم در همه یوکاریوت‌ها است و فعالیت طیف گسترده‌ای از پروتئین‌های پایین دست را در پاسخ به سیگنال‌های کلسیم تعدیل می‌کند، که تغییر در مقدار کلسیم را به سیگنال ترجمه می‌کند. با این حال، اطلاعات کمی در مورد خانواده ژن CaM در گونه‌های بادمجانیان، از جمله گونه‌های مهم مانند گوجه‌فرنگی شناخته شده ‌است. در این مطالعه به‌منظور بررسی نقش پروتئین‌های کالمودولین (Calmodulin) در آلودگی به نماتد ریشه گرهی، گال‌های 5 و 10 روزه نماتد M. incognita در رقم حساس MoneyMaker جمع‌آوری شد و با روش RT-qPCR بیان ژن‌های CaM1-6 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که بیان ژن‌های CaM1-6 به‌صورت بی‌نظم به آلودگی با نماتد واکنش می‌دهد. میزان بیان ژن، بالا و پایین رفته است که نشان‌دهنده‌ی نقش‌های متفاوت هریک از ژن های CaM1-6 در تنظیم فعالیت‌های دفاعی است. همچنین تیمار رقم حساس MoneyMaker با غلظت 100μM LaCl_3 که بلوکه‌کننده‌ی کانال کلسیم به‌شمار می‌رود، باعث کاهش جمعیت نماتدM. incognita شد. نتیجه ذکر شده با روش رنگ‌آمیزی ریشه گوجه‌فرنگی‌های آلوده به نماتد با استفاده از اسید فوشین و شمارش نماتدهای ماده و سنین لاروی نماتد به‌دست آمد. این یافته نشان می‌دهد که استفاده از لانتانم کلراید ممکن است ابزار ارزشمندی در مدیریت آلودگی نماتدهای ریشه‌گرهی باشند. علاوه بر این، تحقیقات در حال انجام بر بررسی تغییرات در آنزیم‌های دفاعی در پاسخ به این غلظت LaCl_3 متمرکز است، که ممکن است بینش‌های ارزشمندی را در مورد مکانیسم‌های اساسی مقاومت نماتد ارائه دهد.
کلیدواژه ها
 
Title
The role of calcium signaling in the interaction between tomato and root-knot nematode
Authors
Ensiye Sadat Esmaili, Majid Pedram, Mohammad Reza Atighi
Abstract
Tomato (Solanum lycopersicum L.) is a widely cultivated and consumed vegetable belonging to the Solanaceae family. Among the pathogens that attack to this plant, root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) are one of the main constrains of production of this crop. Calcium ions (Ca^(+2)) are crucial for various vital aspects in plants, including immune responses. Calcium signaling is crucial in both pattern-triggered immunity (PTI) and effector-triggered immunity (ETI) responses. Proteins containing the EF-hand motif are responsible for the perception of calcium and translating it into a defense response. Calmodulin (CaM) is a major calcium receptor in eukaryotes, modulating the activity of various downstream proteins in response to calcium signals. In this study, to investigate the role of calmodulin proteins in root-knot nematode infection, 5- and 10-day-old galls of M. incognita were harvested in susceptible cultivar MoneyMaker. The expression of CaM1-6 genes was evaluated using the reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) method. The results showed that the expression of CaM1-6 genes responded irregularly to nematode infection, with varying levels of gene expression indicating different roles for each CaM1-6 genes in regulating defense responses. The efficacy of calcium channel blockers in reducing the population of root-knot nematodes was investigated. Also, the treatment of the sussceptible cultivar MoneyMaker with a concentration of 100 μM LaCl_3, which is a calcium channel blocker, reduces the population of M. incognita. The study employed a staining technique to visualize the roots of tomatoes infected with nematodes, followed by using acid fuchsin staining and counting the number of galls and all developmental stages of nematodes the results indicated that the calcium channel blocker significantly reduced the infection of M. incognita. This finding suggests that use of lanthanum chloride may be a valuable tool in managing root-knot nematode infestations. Furthermore, ongoing research is focused on examining the changes in defense enzymes in response to used concentration of LaCl_3, which may provide valuable insights into the underlying mechanisms of nematode resistance.
Keywords
Calmodulin, Defense responses, LaCl3, Meloidogyne incognita, Ca+2