تاثیر گیاهان آرابیدوپسیس تراژن بیان‏ کننده آر‏ ان ‏ای ‏های کوتاه مداخله ‏گر ژن‎های پروتئین اصلی اسپرم و اندوگلوکاناز بر فعالیت Heterodera schachtii
کد مقاله : 1153-23IPPC
نویسندگان
1شیراز، باجگاه، دانشکده کشاورزی، بخش گیاه پزشکی
2باجگاه، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز
3عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات ویروس شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز
4گروه بیوتکنولوژی و بیوانفورماتیک، دانشگاه گنت، بلژیک
چکیده
نماتد سیستی چغندر، Heterodera schachtii، سبب ایجاد خسارت جدی و کاهش عملکرد در برخی از محصولات مهم در سراسر جهان میشود. این مطالعه به بررسی اثر سه نوع گیاه تراژن آرابیدوپسیس بر فعالیت بیولوژیک این نماتد ویرانگر پرداخته است. سازه ی خاموشی اول (E1E2-RNAi) دو ژن اندوگلوکاناز نماتد را که در بیمارگری دخالت دارند مورد هدف قرار می دهد. سازه ی خاموشی دوم (MSP-RNAi) دارای قطعه ی مرتبط با ترانوشت پروتئین اصلی اسپرم است، که برای نمو و تولیدمثل نماتد ضروری است. سازه ی خاموشی سوم (E1E2MSP-RNAi) شامل هر سه قطعه ی مورد هدف می باشد. گیاهان آرابیدوپسیس با استفاده از روش غوطه ور سازی گل آذین ترانسفرم شدند. آزمایش ها با استفاده از لاین های هوموزیگوت نسل سه حاوی یک نسخه T-DNA انجام گرفت. داده های زیست سنجی به دست آمده در شرایط آزمایشگاهی، نشان داد که تغذیه از این لاین ها تغییری در فعالیت بیمارگری و توان تولیدمثلی جمعیت اولیه ایجاد نکرد. در حالی که مایه زنی نسل اول به گیاهان تراژن جدید MSP-RNAi و E1E2MSP-RNAi سبب کاهش 31-35 درصدی تعداد تخم درون هر سیست گردید. افزون بر این، لاین های E1E2-RNAi و E1E2MSP-RNAi سبب کاهش رخنه به میزان 18 تا 25 درصد و افزایش بیش از دو برابر نسبت نر/ماده گردید. پروفایل بیان ترانوشت ژن های هدف در تمام مراحل بیولوژیکی نماتد در جمعیت اولیه و نسل به وجود آمده بررسی گردید و سرکوب بیان این ژن ها تأیید شد. همچنین کاهش بیان ژن های اندوگلوکاناز در تخم ها (که حاوی تعداد زیادی لاروهای تفریخ نشده است) و لاروهای سن دو پیش بیمارگر حاصل از جمعیت اولیه، نشان داد که اثرات RNAi به نسل بعد انتقال یافته است و نتاج منشأ گرفته از لاین های E1E2-RNAi و E1E2MSP-RNAi دچار اختلال در توانایی رخنه به گیاهان تیپ وحشی شدند.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Effect of transgenic Arabidopsis expressing siRNAs targeting major sperm protein and endoglucanase genes on Heterodera schachtii activity
Authors
Reza Behzadi Amin, Akbar Karegar, Alireza Afsharifar, Mansour Karimi
Abstract
The beet cyst nematode (BCN), Heterodera schachtii, causes serious damage and yield losses in some important crops worldwide. This study examined the efficacy of three types of transgenic Arabidopsis RNAi lines to decrease the biological activity of this devastating nematode. The first RNAi construct (E1E2-RNAi) targets two nematode endoglucanase genes, which are involved in BCN pathogenicity, the second construct (MSP-RNAi) contains a fragment corresponding to the major sperm protein transcript necessary for BCN development and reproduction, and the third construct (E1E2MSP-RNAi) comprises all three target fragments. Arabidopsis plants were transformed using floral dip. Experiments were conducted with homozygous T3 lines that carry a single copy of T-DNA. Bioassay data under in vitro aseptic cultivation indicated that feeding on these lines did not affect pathogenic activity and reproductive capacity of the initial population, whereas inoculating the progeny recovered from transgenic plants into the new MSP-RNAi and E1E2MSP-RNAi plants reduced 31-35% of the number of eggs per cyst. Moreover, the E1E2-RNAi and E1E2MSP-RNAi lines caused an 18-25% reduction in the penetration, and the male/female ratio increased more than the double. Transcript expression profiles of the target genes in all biological stages of the nematode were determined in the initial inoculated population and resulting progeny, which confirmed the suppression of the expression of these genes. In addition, reduced expression of endoglucanase genes in eggs (including a large number of unhatched larvae) and pre-parasitic J2s, originated from the initial population, showed that the effect of RNAi has been transferred to the next generation, and the progeny recovered from E1E2-RNAi and E1E2MSP-RNAi plants showed an impaired ability to infect wild-type plants.
Keywords
cyst nematode, floral dip, gene silencing, parental RNAi