آنالیز بیان پیشبر ژن CaDRRG از منشاء نخود، در پاسخ به هورمون های دفاعی گیاه و عصاره قارچ Ascochyta rabiei در لاین های تراریخت توتون
پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1594-25IPPC
نویسندگان
1دانشجو دانشگاه فردوسی مشهد
2استاد دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
بیماری برق زدگی یکی از مخرب ترین بیماری های شایع در اکثر مناطق زیر کشت نخود به شمار می رود. قارچ عامل این بیماری در فرم غیرجنسی Ascochyta rabiei به دلیل تنوع بالا و فراوانی ظهور جهش های متعدد، دستیابی به ارقام مقاوم پایدار را با مشکل روبرو ساخته است. شناخت مکانیسم مولکولی بیماریزایی این قارچ در برهمکنش با ژنوتیپ های نخود این امکان را فراهم ساخته است تا با تکیه بر فناوری های نوین دست ورزی ژنتیک، بتوان با انتقال ژن های مقاومت مناسب تولید ارقام مقاوم پایدار را محتمل دانست. انتخاب ژن مقاوم مناسب برای انتقال به ژنوتیپ های پر محصول نخود نیازمند توالی تنظیمی خواهد بود که بتواند در زمان و مکان مناسب در گیاه به مقدار مناسب محصول ژن مقاومت را بیان نماید. جداسازی و آنالیز توالی های تنظیمی بالادست ژن های سریع پاسخده به قارچ A. rabiei در زمان های اولیه می تواند برای برنامه های اصلاحی نخود بسیار ارزشمند باشد. در مطالعات گذشته جداسازی و آنالیز بیان توالی تنظیمی بالادست ژن CaDRRG در شرایط بیان موقت مبتنی بر اگرباکتریوم در گیاه مدل نتایج امیدوارکننده ای را در القاء پذیری این توالی تنظیمی در پاسخ به هورمون های دفاعی و تیمار عصاره جدایه های قارچ A. rabiei نشان داده است. انتقال کاست ProCaDRRG::GUSi و تولید لاین های تراریخت جهت آنالیز تکمیلی این توالی تنظیمی نیز در مطالعات گذشته انجام شده است. در مطالعه حاضر با تایید لاین های تراریخت و آنالیز مولکولی آن ها، عملکرد 9 لاین تراریخت توتون حامل کاست ProCaDRRG::GUSi یک لاین تراریخت توتون حامل کاست ProCaMV 35S::GUS بعنوان کنترل مثبت در پاسخ به هورمونهای دفاعی سالیسیلیک اسید و متیل جاسمونات، و همچنین عصاره و آلودگی مستقیم با پاتوتیپهای قارچ A. rabiei مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان داد که بیان کیفی ناشی از فعالیت آنزیم بتاگلوکرونیداز در گیاهان تراریخت حامل کاست ProCaDRRG::GUSi در شرایط بدون القاء در مقایسه با گیاهان حامل کاست ProCaMV 35S::GUSi بسیار ناچیز است که نشان دهنده بیان پایه اندک این توالی تنظیمی در شرایط عدم القاء می باشد. القاء پذیری کاست ProCaDRRG::GUSi در شرایط القاء با هورمون های سالیسیلیک اسید و متیل جاسمونات تایید شد و نشان داد که این توالی تنظیمی قادر است در مسیرهای دفاعی این هورمون ها پاسخدهی نماید. انجام مطالعات تکمیلی برای ارزیابی کمی میزان القاء پذیری این توالی تنظیمی در مطالعات تکمیلی می تواند استفاده از آن را در برنامه های اصلاحی تولید ارقام تراریخت مقاوم نخود مورد توجه قرار دهد.
کلیدواژه ها
Title
Expression analysis of CaDRRG promoter from chickpea, in response to plant defense hormones and Ascochyta rabiei extracts in transgenic tobacco lines
Authors
Sara Naeimi, Mojtaba Mamarabadi, Farhad Shokouhifar
Abstract
Ascochyta blight is one of the most common destructive diseases in most areas under chickpea cultivation. The fungus that causes this disease in asexual form named Ascochyta rabiei, has made it difficult to produce stable resistant chickpea cultivars due to its high diversity and the frequency of numerous mutations. Understanding the molecular mechanism of pathogenicity of this fungus during interaction with chickpea genotypes has made it possible to rely on new genetic manipulation technologies to produce stable resistant cultivars by transferring appropriate resistance genes. The selection of the appropriate resistant gene in order to transfer to high-yielding chickpea genotypes will require a regulatory sequence that can express the appropriate amount of the resistance gene product at the suitable time and place in the plant. Isolation and analysis of upstream regulatory sequences of early responsive genes to A. rabiei at early times can be very valuable for chickpea breeding programs. In past studies, the isolation and expression analysis of the upstream regulatory sequence of the CaDRRG gene in the conditions of Agarbacterium based transient expression in the model plant has shown promising results in the inducibility of this regulatory sequence in response to defense hormones and also treatment by fungal extract of A. rabiei isolates. Transferring the ProCaDRRG::GUSi cassette and producing transgenic lines for further analysis of this regulatory sequence has also been accomplished in previous studies. In the present study, by confirming the transgenic lines and their molecular analysis, the performance of nine transgenic tobacco lines harboring the ProCaDRRG::GUSi cassette and one transgenic tobacco line harboring the ProCaMV 35S::GUSi cassette as positive contorol have been investigated in response to the defense hormones salicylic acid and methyl jasmonate, and also treatment by fungal extract and direct inoculation by A. rabiei pathotypes. The results of this study showed that the qualitative expression caused by beta-glucuronidase enzyme activity in transgenic tobacco plants harboring ProCaDRRG::GUSi cassette in non-induction conditions is very low compared to transgenic tobacco plants harboring ProCaMV 35S::GUSi cassette, which indicates the low basal expression of this regulatory sequence in non-induction conditions. The inducibility of the ProCaDRRG::GUSi cassette was confirmed under induction conditions by salicylic acid and methyl jasmonate hormones and showed that this regulatory sequence is able to respond in the defense pathways of these hormones. Conducting additional studies to quantitatively evaluate the inducibility of this regulatory sequence can be used in breeding programs to produce resistant transgenic chickpea cultivars.
Keywords
GUS reporter gene, inducible promoter, transgenic plant, stable resistance, Necrotrophic fungus