Prooxidáns és antioxidáns növényi gének a nem-gazda betegségrezisztenciában - funkció meghatározás géncsendesítéssel = Prooxidant and antioxidant plant genes in non-host resistance - functional identification by gene silencing

Abstract

Prooxidáns, antioxidáns és programozott sejthalállal kapcsolatos gének mRNS-szintű kifejeződését vizsgáltuk az ún. nem-gazda rezisztenciában (=rezisztencia a más növényfajokat fertőző kórokozókkal szemben), vírus-, baktérium- és gomba kórokozókkal fertőzött dohányfélékben (Nicotiana spp.) és árpában. Kimutattuk, hogy a prooxidáns/antioxidáns egyensúly ebben a hatékony, gyors lefolyású rezisztenciaformában is döntő szerepet játszik: a prooxidánsok - elsősorban a szuperoxid - korai felhalmozódását antioxidáns (pl. szuperoxid-dizmutáz, glutation-S-transzferáz) és sejthalál-gátló (BAX inhibitor) gének által termelt fehérjék ellensúlyozzák. Kutatásaink szerint tehát a nem-gazda rezisztencia egyik kulcslépése lehet a kórokozókat gátló korai prooxidáns-felhalmozódás, ill. ezzel egyidőben a megtámadott növény antioxidáns kapacitásának gyors indukciója. Igazoltuk, hogy egy vírus kórokozó (TMV) ellen ható rezisztencia gén (N) terméke egy nem-gazda rezisztenciát előidéző másik vírus (TNV) fertőzésekor pontosan ellenkező hatást válthat ki, ugyanis fogékonysági faktorként hathat. Az N gént Nicotiana edwardsonii növényekben csendesítve (expresszióját gátolva) ugyanis a TMV-vel szembeni rezisztencia sérült, a TNV-vel szembeni nem-gazda rezisztencia viszont fokozódott. A vírusokkal szembeni nem-gazda rezisztenciát befolyásoló növényi gének azonosítása/jellemzése a jövő rezisztencia-nemesítését teheti még eredményesebbé. | We have investigated expression of plant genes involved in prooxidant and antioxidant effects and inhibition of programmed cell death during non-host resistance (i.e. resistance to pathogens that infect other plant species) to viral, bacterial and fungal pathogens in Nicotiana spp. and barley. We have shown the pivotal role of prooxidant/antioxidant balance during this quick and effective form of resistance: the early accumulation of prooxidants - primarily superoxide - is counteracted by proteins encoded by antioxidant (e.g. superoxide dismutase and glutathione S-transferase) and cell death inhibitor (BAX inhibitor) genes. According to our research a key component of non-host resistance could be the early prooxidant accumulation that inhibits pathogens and the quick induction of the antioxidant capacity of attacked plants. We have pointed to the fact that the product of a plant resistance gene (N) effective against a virus (TMV) could have a completely opposite effect during infection by a virus (TNV) that elicits non-host resistance: in the latter case the same product may function as a susceptibility factor. Following silencing of the N gene in Nicotiana edwardsonii resistance to TMV was compromised, while non-host resistance to TNV was enhanced. Identification and characterization of plant genes that influence non-host resistance to viruses could provide valuable information for resistance breeding in the future