<<<  Назад

2023 год, № 106

УДК: 632.4.01+632.938.1
ГРНТИ: 34.31.35,68.37.31,68.37.07

ИЗУЧЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ МИКРОРНК ПШЕНИЦЫ НА РАННИХ ЭТАПАХ ИНФИЦИРОВАНИЯ ПАТОГЕННЫМ ГРИБОМ (ВERK.)

Фитопатогенный гриб Stagonospora nodorum наносит большой вред пшенице. Полностью устойчивых сортов пшеницы к S. nodorum нет, а борьба с этим патогеном осложняется тем, что до конца не расшифрован механизм устойчивости/восприимчивости. В последнее время накоплено много информации о важной роли микроРНК в защите растений от патогенов посредством перепрограммирования экспрессии генов в иммунных реакциях. В работе изучено изменение экспрессии девяти консервативных микроРНК пшеницы (miR156, miR159, miR160, miR164, miR166, miR393, miR396, miR398 и miR408) при инфицировании устойчивого сорта Омская 35 и восприимчивого сорта Казахстанская 10 изолятом S. nodorum SnБ, для обнаружения микроРНК, участвующих в развитии устойчивости растений к патогену. Развитие больших зон поражения у сорта Казахстанская 10 сопровождалось ингибированием накопления перекиси водорода. Напротив, у сорта Омская 35 накопление перекиси водорода на начальных этапах инфицирования приводило к значительному ингибированию роста патогена и развитию минимальных зон поражения. У устойчивого сорта Омская 35 в ответ на инфицирование S. nodorum обнаружено повышение экспрессии всех девяти микроРНК. Сравнительный анализ экспрессии микроРНК у двух контрастных по устойчивости к S. nodorum сортов пшеницы показал, что патоген значительно подавлял транскрипцию miR408, miR164, miR393 и miR396 через 6 часов после инфицирования и снижал экспрессию miR160 и miR166 через 24 часа после инфицирования и miR159 через 72 часа после инфицирования. Делается вывод о важной роли miR408, miR164, miR393 и miR396 в индукции первичных защитных реакций пшеницы к S. nodorum, а miR160, miR159 и miR166 в индукции более поздних защитных реакций пшеницы к S. nodorum. Предполагается, что miR408 и miR160 связаны с регуляцией редокс-статуса и генерацией активных форм кислорода в инфицированных растениях.
Ключевые слова: Stagonospora nodorum, пшеница, микроРНК, активные формы кислорода, гормональные сигнальные пути, устойчивость.
DOI: 10.21515/1999-1703-106-284-291

Литература:

1. Веселова, С. В. Роль надфн-оксидазного сигнального каскада в развитии устойчивости мягкой яровой пшеницы к возбудителю септориоза Stagonospora nodorum BERK / С. В. Веселова, Г. Ф. Бурханова, Т. В. Нужная, И. В. Максимов // Известия Уфимского Научного центра РАН. - 2018. - № 3(1). - С. 66-74.
2. Веселова, С. В. Роль этилена и цитокининов в развитии защитных реакций в растениях Triticum aestivum, инфицированных Septoria nodorum / С. В Веселова, Г. Ф. Бурханова, Т. В. Нужная, И. В. Максимов // Физиология растений. - 2016. - Т. 63. - № 5. - С. 649-660. - DOI:10.1134/S1021443716050150.
3. Xin, M. Diverse set of microRNAs are responsive to powdery mildew infection and heat stress in wheat (Triticum aestivum L.) / M. Xin, Yu Wang, Y. Yao, C.Xie, H. Peng, Z. Ni, Q. Sun // BMC Plant Biology. - 2010. - Vol. 10. - P. 123.
4. Veselova, S. V. Ethylene-cytokinin interaction determines early defense response of wheat against Stagonospora nodorum Berk. / S. V. Veselova, T. V. Nuzhnaya, G. F. Burkhanova, S. D. Rumyantsev, E. K. Khusnutdinova, I. V. Maksimov // Biomolecules. - 2021. - Vol. 11. - P. 174. - DOI: https://doi.org/10.3390/biom11020174.
5. Yang, X. miRNA mediated regulation and interaction between plantsand pathogens / X. Yang, L. Zhang, Y. Yang, M. Schmid, Y. Wang // Int. J.Mol. Sci. - 2021. - Vol. 22. - P. 2913. - DOI: https://doi.org/10.3390/ijms22062913.
6. Jiang, C.-H. Small RNAs: Efficient and miraculous effectors that play keyroles in plant-microbe interactions / C.-H. Jiang, Z.-J. Li, L.-Y. Zheng, Y.-Y. Yu, D.-D. Niu // Mol. Plant Pathol. - 2023. - Vol. 7. - DOI: 10.1111/mpp.13329.
7. Gupta, O. P. MicroRNA regulated defense responses in Triticum aestivum L. during Puccinia graminisf. sp. tritici infection / O. P. Gupta, V. Permar, V. Kounda, U. D. Singh, S. Praveen // Mol. Biol. Rep. - 2012. - Vol. 39. - P. 817-824. - DOI: 10.1007/s11033-011-0803-5.
8. Sasani, S. T. Expression alteration of candidate rice MiRNAs in response to sheath blight disease / S. T. Sasani, B. M. Soltani, R. Mehrabi, H. Samavatian, F. Padasht-Dehkaei // Iranian J. Biotech. - 2020. - Vol. 18(4). - DOI: 10.30498/IJB.2020.2451.
9. Feng, H. The target gene of tae-miR164, a novel NAC transcription factor from the NAM subfamily, negatively regulates resistance of wheat to stripe rust / H. Feng, X. Duan, Q. Zhang, X. Li, B. Wang, L. Huang, X. Wang, Z. Kang // Mol. Plant.Pathol. - 2014. - Vol. 15(3). - P. 284-96. - DOI: 10.1111/mpp.12089.
10. Zhang, Y. Catalase (CAT) Gene family inwheat (Triticum aestivum L.): evolution, expression pattern andfunction analysis / Y. Zhang, L. Zheng, L. Yun, L. Ji, G. Li, M. Ji, Y. Shi, X. Zheng // Int. J. Mol. Sci. - 2022. - Vol. 23. -P. 542. - DOI: https://doi.org/10.3390/ijms23010542.
11. Natarajan, B. MiRNA160 is associated with local defense and systemic acquired resistance against Phytophthora infestans infectionin potato / B. Natarajan, H.S. Kalsi, P. Godbole, N. Malankar, A.Thiagarayaselvam, S. Siddappa, H. V. Thulasiram, S. K. Chakrabarti, A. K. Banerjee // Journal of Experimental Botany. - 2018. - Vol. 69(8). - P. 2023-2036. - DOI:10.1093/jxb/ery025.
12. Mur, L. A. Nitric oxide interacts with salicylate to regulate biphasic ethylene production during the hypersensitive response / L. A. Mur, L. J. Laarhoven, F. J. Harren, M. A. Hall, A. R. Smith // Plant Physiol. - 2008. - Vol. 148. - P. 1537-1546. - DOI: 10.1104/pp.108.124404.
13. Zhao, J. P. Involvement of microRNA-mediated gene expression regulation in the pathological development of stem canker disease in Populus trichocarpa /j. P. Zhao, X. L. Jiang, B. Y. Zhang, X. H. Su // PLoS One. - 2012. - DOI: 10.1371/journal.pone.0044968.
14. Yadav, A. microRNA 166: an evolutionarily conserved stress biomarkerin land plants targeting HD-ZIP family / A. Yadav, S. Kumar, R. Verma, C. Lata, I. Sanyal, S.P. Rai // Physiol. Mol. Biol. Plants. - 2021. - Vol. 27(11). - P. 2471-2485. - DOI: https://doi.org/10.1007/s12298-021-01096-x.

Авторы:

1. Нужная Татьяна Владимировна, канд. биол. наук, ФГБНУ «Уфимский институт биологии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
2. Бурханова Гузель Фанилевна, канд. биол. наук, ФГБНУ «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
3. Веселова Светлана Викторовна, канд. биол. наук, ФГБНУ «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
4. Шеин Михаил Юрьевич, , ФГБНУ «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».
5. Максимов Игорь Владимирович, д-р биол. наук, профессор, ФГБНУ «Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук».