Odszyfrowanie genetycznych mechanizmów naturalnej odporności roślin w celu zwalczania szkodników
Guzaki to poważne zagrożenie dla korzeni drzew pestkowych, w tym dla popularnych drzew brzoskwiniowych i migdałowych oraz śliw. Zakażenie powoduje opuchliznę korzeni, przez co drzewo pozbawione jest składników odżywczych. Twórcy finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu IMMUNE pracują nad genem odporności, Ma, pozwalającym chronić się przed tym zagrożeniem. Zespół pracujący w Narodowym Instytucie Badań nad Rolnictwem, Żywnością i Środowiskiem we Francji, będącym gospodarzem projektu, wyizolował ten gen w śliwie, Prunus cerasifera, gdzie zapewnia on pełną odporność na liczne gatunki guzaków. Co ważne, gen Ma należy do rodziny genów TNL cechującej się dużym i wyjątkowym rozszerzeniem w postaci pięciu powtórzonych egzonów końcowych. Każda z tych pięciu tak zwanych domen PL lub ich powiązania mogą działać jako oryginalne receptory wykrywające białka wydzielane przez nicienie.
Zmiana domeny genów pozwoli ustalić, co jest niezbędne
Zespół opracował metodę transformacji korzeni śliwy, która umożliwia ustalenie funkcjonalnej roli danego połączenia domen. Nie udało się jednak uzyskać korzeni transgranicznych zawierających określone połączenia. „Nie doceniliśmy, jak wiele czasu potrzeba na wygenerowanie pełnej gamy powiązań modułowych, a tym samym wykrycie, co jest niezbędnym elementem”, wyjaśnia Daniel Esmenjaud, koordynator projektu. Badacze skupili się też na tym, w jaki sposób pięć powtórzonych domen PL w Ma przyczynia się do odporności śliw na nicienie. Naukowcy odkryli, jak mogą one oddziaływać ze sobą i innymi domenami TNL na poziomach wewnątrzkomórkowych i międzykomórkowych w celu aktywowania odporności rośliny. „Na tym etapie naszych badań wyniki nie są wystarczająco kompletne, by umożliwić nam dalsze dopracowywanie tych rozwiązań w sposób inny niż klasyczne techniki hodowli oparte na hybrydyzacji”, wyjaśnia Esmenjaud. „Hybrydyzacja umożliwia waloryzację Ma oraz innych genów odporności, które zidentyfikowaliśmy w gatunkach Prunus, na potrzeby utworzenia wysoko wydajnych materiałów roślinnych”.
Lepsze zrozumienie specyficzności odporności
Obecnie zespół robi sobie przerwę od projektu IMMUNE. Naukowcy rozpoczęli prace nad uzupełniającym kierunkiem badań. „Zamierzamy opracować metodę porównawczą wykorzystującą analizę asocjacyjną genów”, wyjaśnia Esmenjaud. Mapowanie asocjacyjne to badania nad identycznymi genami w całej populacji. W przypadku gatunku P. cerasifera sekwencje genu Ma kontrolują albo wszystkie badane gatunki guzaków, albo żaden z nich. Zespół odkrył niedawno w niektórych genotypach migdałów sekwencje ortologicznych genów Ma charakteryzujące się niepełnym spektrum odporności. Teraz naukowcy szukają maksymalnej liczby takich ortologicznych sekwencji Ma wśród gatunków śliw. Porównanie tych sekwencji powinno ujawnić regiony uczestniczące w budowaniu odporności na jeden lub wiele gatunków guzaków. Jak przewiduje Esmenjaud: „Odszyfrowanie lokalizacji i specyficzności kluczowych czynników (motywów) leżących u podstaw spektrum odporności na guzaki powinno utorować drogę do opracowania nowych form odporności”. Prace badawcze w ramach projektu zostały zrealizowane dzięki wsparciu w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Słowa kluczowe
IMMUNE, gen, Prunus, włochate korzenie, spektrum odporności, drzewa pestkowe, gen Ma, guzaki
