Войти в систему | Регистрация
Казахский национальный аграрный исследовательский университет ISSN 2304-3334 (Print)  ·  ISSN 2304-3334 (Online)
Подать статью
Меню
Подать статью
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОХИМИЯ, КОРМОПРОИЗВОДСТВО, АГРОЭКОЛОГИЯ

ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS

Анна Низкородова 1 , Руслан Крылдаков 1 , Нурлыбек Каримов 1 , Найля Полимбетова 1 , Булат Искаков 1

1 РГП «Институт Молекулярной Биологии и Биохимии им. М.А. Айтхожина»

doi.org/10.37884/3-2024/17 Стр. 151-158 Поступила 29.07.2024 Опубликовано 30.09.2024

Аннотация

Оомицеты являются группой организмов, к которым относятся одни из наиболее опасных патогенов растений, способных вызывать эпифитотии, приводящие к сокращению урожайности и голоду в отдельных странах. Единственный доступный способ борьбы с ними – многократное применение фунгицидов на полях и тщательный отбор посевного материала – малоэффективен для большинства из этих патогенов. В данной работе предлагается использовать подход HIGS (host-induced gene silencing) для того, чтобы генетически модифицированные растения при их заражении фитофторой вызывали бы у патогена сайленсинг генов его эффекторных белков, что препятствовало бы прорастанию патогенного организма в растении и его размножению.

Для реализации метода HIGS против патогена Phytophthora infestans нами разработано две генно-инженерных конструкции, в одной из которых в качестве мишени РНК-интерференции используется ген RXLR-эффектора P. infestans AVR3a-b, а в другой – участок гена эффектора PITG_03155, консервативного и для P. infestans, и для P. cactorum. После агробактериальной генетической трансформации растений картофеля получили четыре трансгенных растения, несущих конструкцию на основе гена AVR3a-b (по два сортов «Милена» и «Гала») и одно сорта «Милена», несущее конструкцию на основе гена PITG_03155. Эти растения будут микроклонально размножены и исследованы на наличие интерферирующих РНК к генам эффекторов P. infestans, после чего линии растений планируется высадить в условиях естественного патогенного фона и провести сравнительный анализ с контрольными растениями на заболеваемость и устойчивость.

Phytophthora infestans, РНК-интерференция, Host Induced Gene Silencing, трансгенные растения, siRNA, Avr3a, PITG_03155.

01 Введение

Полный текст статьи доступен для скачивания в формате PDF на панели справа.

02 Список литературы

  1. 1. Fawke S. Oomycete interactions with plants: infection strategies and resistance principles [Text] / S. Fawke, M. Doumane, S. Schornack // Microbiol Mol Biol Rev. – 2015. – V. 79(3). – P. 263-280. doi:10.1128/MMBR.00010-15
  2. 2. Kamoun S. The Top 10 oomycete pathogens in molecular plant pathology [Text] / S. Kamoun, O. Furzer, J.D.G. Jones, H.S. Judelson, A.G. Shad, R.J.D. Dalio, S.G. Roy, L. Schena, A. Zambounis, F. Panabieres, D. Cahill, M. Ruocco, A. Figueiredo, X.-R. Chen, J. Hulvey, R. Stam, K. Llamour, M. Gijzen, B.M. Tyler, N.J. Grunwald, M.S. Mukhtar, D.F.A. Tome, M. Tor, G. van den Ackerveken, J. Mcdowell, F. Daayf, W.E. Fry, H. Lindqvist-Kreuze, H.J.G. Meijer, B. Petre, J. Ristaino, K. Yoshida, P.R.J. Birch, F. Govers // Mol. Plant Pathology. – 2015. – V. 16(4). – P. 413-434. doi:10.1111/mpp.12190
  3. 3. Wiik L. Study on Biological and Economic Considerations in the Control of Potato Late Blight and Potato Tuber Blight [Text] / L. Wiik, H. Rosenqvist, E. Liljeroth // J Hortic. – 2018. – V. 5. – P. 226. doi:10.4172/2376-0354.1000226
  4. 4. Haverkort A.J. Societal costs of late blight in potato and prospects of durable resistance through cisgenic modification [Text] / A.J. Haverkort, P.M. Boonekamp, R. Hutten, E. Jacobsen, L.A.P. Lotz // Potato Res. – 2008. – V. 51. – P. 47-57. doi.org/10.1007/s11540-008-9089-y
  5. 5. Haq I. Relative efficacy of various fungicides, chemicals and biochemicals against late blight of potato. Pakistan [Text] / I. Haq, A. Rashid, S.A. Khan // Journal of Phytopathology. – 2008. – V. 21. – P. 129-133.
  6. 6 Haldar K. Common infection strategies of pathogenic eukaryotes [Text] / K. Haldar, S. Kamoun, N.L. Hiller, S. Bhattacharje, C. van Ooij // Nature Reviews. Microbiology. – 2006. – V. 4. – P. 922-931. DOI: 10.1038/nrmicro1549
  7. 7 Ghag S.B. Host induced gene silencing, an emerging science to engineer crop resistance against harmful plant pathogens [Text] / S.B. Ghag // Physiological and Molecular Plant Pathology. – 2017. – V. 100. – 242e254. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2017.10.003
  8. 8 Baum J.A. Progress towards RNAi-mediated insect pest management [Text] / J.A. Baum, J.K. Roberts // Advances in Insect Physiology. – 2014. – V. 47. – P. 249-295. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-800197-4.00005-1
  9. 9 Chen X. Plant and animal small RNA communications between cells and organisms [Text] / Chen, X., Rechavi, O. // Nat Rev Mol Cell Biol. – 2022– V. 23. – P. 185-203. https://doi.org/10.1038/s41580-021-00425-y
  10. 10 Jin H. Endogenous small RNAs and antibacterial immunity in plants [Text] / H. Jin // FEBS Letters. – 2008. – V. 582. – P. 2679-2684. doi:10.1016/j.febslet.2008.06.053
  11. 11 Nowara D. HIGS: Host-Induced Gene Silencing in the obligate biotrophic fungal pathogen Blumeria graminis [Text] / D. Nowara, A. Gay, C. Lacomme, J. Shaw, C. Ridout, D. Douchkov, G. Hensel, J. Kumlehn, P. Schweizer // The Plant Cell. – 2010. – V. 22. – P. 3130-3141. doi/10.1105/tpc.110.077040
  12. 12 Jahan S.N. Plant-mediated gene silencing restricts growth of the potato late blight pathogen Phytophthora infestans [Text] / Jahan S.N., Еsman A.K.M., Corcoran P., Fogelqvist J., Vetukuri R.R., Dixelius C. // Journal of Experimental Botany. – 2015. – V. 66(9). – P. 2785-2794. doi:10.1093/jxb/erv094
  13. 13. Bruce M.A. Agrobacterium-Mediated Transformation of Solanum tuberosum L., Potato [Text] / Bruce MA, Shoup Rupp JL // Methods Mol Biol. – 2019. – V. 1864. – P. 203-223. doi: 10.1007/978-1-4939-8778-8_15
  14. 14. Smith N.A. Total silencing by intron-spliced hairpin RNAs [Text] / N.A. Smith, S.P. Singh, M.B. Wang, P.A. Stoutjesdijk, A.G. Green, P.M. Waterhouse // Nature. – 2000. – V. 407(6802). – P. 319-320. doi:10.1038/35030305
  15. 15. M.W. Choudry RNA based gene silencing modalities to control insect and fungal plant pests – Challenges and future prospects [Text] / M.W. Choudry, P. Nawaz, N. Jahan, R. Riaz, B. Ahmed, M. H. Raza, Z. Fayyaz, K. Malik, S. Afzal // Physiological and Molecular Plant Pathology. – 2024. – V. 130. – P. e102241. doi.org/10.1016/j.pmpp.2024.102241.
  16. 16. Yu W. Comprehensive analysis of the Catalase (CAT) gene family and expression patterns in rubber tree (Hevea brasiliensis) under various abiotic stresses and multiple hormone treatments [Text] / Yu W, Kong G, Ya H, He L, Wu Y, Zhang H. // International Journal of Molecular Sciences. – 2024. – V. 25(1). – P. 70. https://doi.org/10.3390/ijms25010070
  17. 17. Akbarimotlagh M. Chapter Four - Critical points for the design and application of RNA silencing constructs for plant virus resistance [Text] / M. Akbarimotlagh, A. Azizi, M. Shams-bakhsh, M. Jafari, A. Ghasemzadeh, P. Palukaitis // Editor(s): Margaret Kielian, Marilyn J. Roossinck, Advances in Virus Research: Academic Press. – 2023. – V. 115. – P. 159-203. doi.org/10.1016/bs.aivir.2023.02.001.
  18. 18. Rose A.B. Introns as Gene Regulators: A Brick on the Accelerator [Text] / A.B. Rose // Front.Genet. – 2019. – V. 9. – P. 672. doi: 10.3389/fgene.2018.00672

Ссылки для цитирования

[1]2024. ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS. Izdenister natigeler. 3(103) (Sep. 2024), 151–158. DOI:https://doi.org/10.37884/3-2024/17.
(1)ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS. Izdenister natigeler 2024, No. 3(103), 151-158. https://doi.org/10.37884/3-2024/17.
ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS. (2024). Izdenister Natigeler, 3(103), 151-158. https://doi.org/10.37884/3-2024/17
ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS. Izdenister natigeler, [S. l.], n. 3(103), p. 151–158, 2024. DOI: 10.37884/3-2024/17. Disponível em: https://kazvetjournal.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/681. Acesso em: 15 sep. 2026.
“ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ‘HIGS’ В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS”. 2024. Izdenister Natigeler, no. 3(103) (September): 151-58. https://doi.org/10.37884/3-2024/17.
“ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ‘HIGS’ В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS” (2024) Izdenister natigeler, (3(103), pp. 151–158. doi:10.37884/3-2024/17.
[1]“ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ‘HIGS’ В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS”, Izdenister natigeler, no. 3(103), pp. 151–158, Sep. 2024, doi: 10.37884/3-2024/17.
“ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ‘HIGS’ В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS”. Izdenister Natigeler, no. 3(103), Sept. 2024, pp. 151-8, https://doi.org/10.37884/3-2024/17.
“ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ‘HIGS’ В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS”. Izdenister natigeler, no. 3(103) (September 30, 2024): 151–158. Accessed September 15, 2026. https://kazvetjournal.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/681.
1.ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS. Izdenister natigeler [Internet]. 2024 Sep. 30 [cited 2026 Sep. 15];(3(103):151-8. Available from: https://kazvetjournal.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/681
1.ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА “HIGS” В РАМКАХ БОРЬБЫ С PHYTOPHTHORA INFESTANS. Izdenister natigeler. 2024;(3(103):151-158. doi:10.37884/3-2024/17