Indukovaná rezistence rostlin hrachu vůči infekci virem semenem přenosné mozaiky hrachu (PSbMV)

Zuzana Korbášová

Bachelor's thesis

Induced rezistance of pea plants to Pea seed-borne mosaic virus (PSbMV)

Anotácia:

Virové infekce způsobují velké ztráty na výnosech a kvalitě rostlin. Některé rostliny se ale proti virovým infekcím dokážou bránit svými přirozenými mechanismy, pomocí pasivní nebo aktivní rezistence. Při pasivní rezistenci se rostlina nestává hostitelem pro patogen, protože patogen není schopen proniknout do rostliny díky tuhé buněčné stěně, nebo rostlina postrádá faktor, který je nepostradatelný pro infekční cyklus viru. Při aktivní rezistenci se rostlina stává hostitelem pro patogen, ale využívá své přirozené mechanismy (dominantní či recesivní geny rezistence) k navození ochrany proti virové infekci. Pokud rostliny nemají přirozené mechanismy rezistence, je možné indukovat rezistenci rostlin vůči virové infekci uměle, za pomocí metod transgenoze. Mezi základní mechanismy takové rezistence patří například od patogenu odvozená rezistence, kdy se část patogenního genetického materiálu využívá pro navození obrany proti samotnému patogenu. Od patogenu odvozená rezistence se dělí na proteinem zprostředkovanou ochranu (k indukci se využívají proteiny) či RNA umlčování (ústřední molekulou je samotná RNA). Kromě proteinem zprostředkované rezistence existují i alternativní transgenní strategie k navození virové rezistence, např. navození rezistence pomocí ´plantibodies´ (exprese antivirových protilátek). Virus semenem přenosné mozaiky hrachu (PSbMV) napadá luštěniny, především pak hrách, který je v některých zemích důležitou zemědělskou plodinou. PSbMV patří do čeledi Potyviridae a infekce na rostlinách hrachu se projevuje prosvětlováním žilek, svinutkou, mozaikou, nekrózami a deformacemi semen. Jako zdroj přirozené rezistence byly u hrachu popsány čtyři recesivní geny rezistence sbm-1, sbm-2, sbm-3 a sbm-4, které zprostředkovávají rezistenci proti různým patotypům PSbMV. V praktické části jsem se zabývala studiem indukované rezistence u hrachu a stanovením míry odolnosti transgenních rostlin hrachu T3 generace vůči infekci PSbMV pomocí kvantitativní Real-Time RT-PCR. V transgenních rostlinách kultivaru ´Raman´ infikovaných virem PSbMV, jsem detekovala pokles koncentrace viru ve srovnání s infikovanou netransgenní kontrolou, což ukazovalo, že v transgenních rostlinách docházelo k posttranskripčnímu umlčování genů (PTGS). Testované rostliny tedy vykazovaly rezistenci

Abstract:

Viral infections cause major losses in the yields and in the quality of plants. Some plants are able to defend against the viral infection by their natural mechanisms which can be passive or active. During the passive resistance, the plant does not become the host for the pathogen because the pathogen is unable to penetrate the plants through the rigid cell wall, or the plant does not have a factor that is indispensable for the virus infectious cycle. During the active resistance, the plant becomes the host to the pathogen, but it uses its natural mechanisms (dominant or recessive resistance genes) to induce the protection against the viral infection. If the plants don´t have the natural resistance mechanisms, it is possible to induce the plant resistance with the methods of transgenosis. The basis of these methods is the pathogen-derived resistance, when the part of the pathogenic genetic material is used for the induction of the defense against the pathogen itself. The pathogen derived resistance can be divided into the protein-mediated protection (protein is an inductor molecule) or in ti the RNA silencing (the central molecule is RNA alone). In addition to the protein-mediated resistance, there are alternative transgenic strategies to induce the viral resistance, for example induction of resistance by the ´plantibodies´ (expression of the antiviral antibodies). Pea seed-borne mosaic virus (PSbMV) attacks the legumes, especially the peas, which is an important agricultural crop. PSbMV belongs to the Potyviridae family and the infection of the pea plants is reflected by the vein clearing, the down-ward leafrolling, the mosaic, the necrosis and the seed deformation. In the peas, there were described four recessive resistance genes sbm-1, sbm-2, sbm-3 and sbm-4, which mediate resistance against the different races of the PSbMV. In the experimental part, I was engaged in the study of the induced resistance in the peas and evaluation of resistance of the T3 generation transgenic pea plants to the PSbMV infection by quantitative Real-Time RT-PCR. In the transgenic plants of ´Raman´ cultivar infected by PSbMV, I detected a decrease in the concentration of virus compared with the infected nontransgenic control. This showed that in the transgenic plants, post-transriptional gene silencing (PTGS) was activated. The tested plants showed the induced resistance

Kľúčové slová

Virus semenem přenosné mozaiky hrachu, přirozená rezistence, indukovaná rezisten- ce, posttranskripční umlčování genů

Keywords

Pea seed-borne mosaic virus, natural resistance, induced resistance, post-transcriptional gene silencing

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 5. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 6. 2010
• Vedúci: Dana Šafářová
• Oponent: Lenka Švábová

Univerzita Palackého

Přírodovědecká fakulta

Bachelor programme / odbor:
Biologie / Molekulární a buněčná biologie