بررسی تغییرات بیان ژن HaRIC_B و عامل رونویسی از تیپ MYB در پاتوسیستم آفتابگردان-اسکلروتینیا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاوزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین. ایران.

2 دانشیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاوزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین. ایران.

3 استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه ارومیه.

چکیده

چکیده
پوسیدگی اسکلروتینیایی یقه ساقه که توسط قارچ Sclerotinia sclerotiorum ایجاد می­شود، یکی از مهم‌ترین بیماری‌های قارچی آفتابگردان در ایران به شمار می­رود. استفاده از ژنوتیپ­های متحمل به بیماری یکی از اقتصادی­ترین روش‌های مقابله با بیماری است. اخیرا در مکان یابی ارتباطی برای مقاومت به بیماری پوسیدگی اسکلروتینیایی در آفتابگردان، ارتباط معنی داری بین بروز کمتر نکروز ناشی از اسکلروتینیا و بیان ژن HaRIC_B مشاهده شده است. از طرف دیگر، بیان ژن های دفاعی به شدت توسط عوامل رونویسی تنظیم می­گردند. در این پژوهش، میزان بیان ژن‌ HaRIC_B و عامل رونویسی از تیپ MYB در لاین های LC1064C/8*A (جزئی مقاوم) و SDR19 (حساس) آفتابگردان بعد از آلودگی با جدایه­ی A37 قارچ عامل بیماری Sclerotinia با روش واکنش زنجیره ای پلی مراز در زمان واقعی بررسی شد. در بررسی الگوی بیان ژن HaRIC_Bدر دو لاین مورد مطالعه مشاهده شد که میزان بیان ژن در لاینLC1064C/8*A  با گذشت زمان بعد از آلودگی با قارچ عامل بیماری رفته رفته افزایش یافته است. همچنین در مقایسه بیان ژن در 2 لاین دیده شد میزان بیان در لاینLC1064C/8*A  در مقایسه با لاین SDR19 در هر یک از زمان های بعد از آلودگی بیشتر است. در مقایسه الگوی بیان ژن HaRIC_B و عامل رونویسی از تیپ MYB ، یک ارتباط منطقی بین میزان بیان دو ژن مخصوصا در ژنوتیپ LC1064C/8*A  مشاهده شد. بنابراین احتمالاً عامل رونویسی از تیپ MYB در تحریک بیان ژن HaRIC_B و بنابراین در القاء مقاومت به پوسیدگی اسکلروتینیایی در آفتابگردان موثر باشد که البته نیاز به بررسی های بیشتر دارد. با تایید مقاومت لاین LC1064C/8*A  در مقابل عامل بیماری اسکلروتینیا در سطح مولکولی، می­توان بالقوه از لاین مذکور در تولید ارقام هیبرید مقاوم در اصلاح نباتات متداول استفاده نمود.
 
 

 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study on differential expression of HaRIC-B gene and MYB-related transcription factor in sunflower-Sclerotinia pathosystem

نویسندگان [English]

  • Noush Afarin Brokanomadlo 1
  • Ramin Hosseini 2
  • Reza Darvishzadeh 3
1 Former MSc student, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Associate Professor, Department of Biotechnology, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
3 Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University, Urmia, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Basal stem rot caused by Sclerotinia sclerotiorum is considered the most important fungal disease of sunflower in Iran. Application of resistant genotypes is one of economic strategies for the disease management. Recently, in association mapping for resistance to sclerotinia rot disease in sunflower, a significant relationship has been observed between the lower Sclerotinia-induced necrosis and HaRIC_B gene expression. On the other hand, expression of defense genes is highly regulated by transcription factors. In this study, using real time PCR technique, the expression level of HaRIC_B gene and MYB-related transcription factor were studied in partial resistant (LC1064C/ 8*A) and susceptible (SDR19) lines of sunflower inoculated with the S. sclerotiorum isolate A37. In studying the expression pattern of HaRIC_B gene in two lines, it was seen that the expression pattern in the LC1064C/8*A line was increased regularly from one sampling time to another and the expression rate at any time was more in LC1064C/8*A line than SDR19. Comparison of HaRIC_B gene expression and MYB-related transcription factor revealed a reasonable relationship between the expression level of both genes, especially in the LC1064C/8*A ine. This finding highlight the possible major role of MYB-related transcription factor in stimulating HaRIC_B gene expression and consequently inducing resistance to Sclerotinia in sunflower which, of course, needs further investigation. By confirming the resistance of the LC1064C/8*A line to Sclerotinia at the molecular level, this line could potentially be used in the production of resistant hybrid cultivars in conventional plant breeding programs.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Gene expression
  • Oily sunflower
  • Partial resistance
  • Quantitative PCR
  • Transcription factors

مراجع

آهنگر ل،  رنجبر غ ع، بابایی زاد  و، نجفی زرینی ح و بیابانی ع، 1393. بررسی بیان فنیل آلانین آمونیالیاز و ژن­های مرتبط با بیماریزایی در گندم همزیست شده با قارچ اندومیکوریز Piriformospora indica  پس از آلودگی با سفیدک پودری. بیماری گیاهی، 4(50): 384-396.
اصغری ع، بابایی زاد و، تاجیک قنبری م ع و مهدیان ص ع، ۱۳۹۲، ارزیابی پاسخهای مولکولی دو رقم گندم به قارچ عامل زنگ قهوه ای، دوفصلنامه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی، 2(1): 81-90.
حبیبی م، میرآخورلی ن، شیران ب و مردی م، 1392. بررسی الگوی بیان ژن‌های مرتبط با مقاومت به بیماری سپتوریوز برگی در گندم نان (Triticum aestivum). فصلنامه علمی ژنتیک نوین. 8(2): 149-158.
محمدیان فارسانی آ، حاتمی ملکی ح، درویش زاده ر و هوشیاردل ف، 1393. مطالعه تغییرات رونوشت ژن های فنیل آلانین آمونیا-لیاز۲ (PAL۲) و پروتئین شبه توماتین (TLP) در ژنوتیپ های آفتابگردان در پاسخ به جدایه های قارچ عامل بیماری ساقه سیاه . مجله زیست فناوری گیاهان زراعی، دوره 7: 15-23.
موسی خلیفانی خ، درویش زاده ر و ابرین بنا م، 1397. نوع قدرت تهاجمی جدایه های Sclerotinia sclerotiorum و S. minor  در استان آذربایجان غربی و برهمکنش اختصاصی لاین های آفتابگردان با جدایه های این بیمارگرها. پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی، دوره 7، شماره 1: 135-150.
نجف زاده ر، درویش زاده ر، نوری آ و موسی خلیفانی خ، 1396. بررسی الگوی بیان عوامل رونویسی مرتبط با مقاومت به بیماری پوسیدگی اسکلروتینیایی یقه ساقه در آفتابگردان. مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی. دوره 6، شماره 1: 131-142.
نوری آ، درویش زاده ر و عبدالهی مندولکانی ب، 1396. مطالعه بیان ژن های فنیل آلانین آمونیالیاز و پروتئین شبه توماتین در گیاه آفتابگردان آلوده به بیماری پوسیدگی اسکلروتینیایی یقه ساقه. مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی. دوره 6، شماره 1: 11-23.
هوشیاردل ف، حاتمی ملکی ح، درویش زاده ر و جعفری م، 1393. مطالعه بیان عوامل رونویسی مرتبط با مقاومت به بیماری ساقه سیاه در آفتابگردان. مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی. دوره 3، شماره 2: 87-95.
Abdel Monaim MF, Abo Elyousr KAM and Morsy KM, 2011. Effectiveness of plantextracts onsuppression of damping-off and wilt diseases of lupine (Lupinustermis Forsik). Crop Protection, 30: 185-191.
Adams PB and Ayers WA, 1979. Ecology of Sclerotinia species. Phytopathology, 69: 896-899.
Aharoni A, Dixit S, Jetter R, Thoenes E, Arkel GV and Pereira A, 2004. The shine clade of AP2 domain transcription factors activates wax biosynthesis, alters cuticle properties, and confers drought tolerance when overexpressed in Arabidopsis. Plant Cell, 16: 2463-2480.
Alignan M, Hewezi T, Petitprez M, Dechamp Guillaume G and Gentzbittel L, 2006. A cDNA microarray approach to decipher sunflower (Helianthus annuus L.) responses to the necrotrophic fungus Phoma macdonaldii. New Phytologist, 170: 523-536.
Bardin SD and Huang HC, 2001. Research on biology and control of Sclerotinia diseases in Canada. Canadian Journal of Plant Pathology, 23: 88-98.
Bashi ZD, Hegedus DD, Buchwaldt L, Rimmer R and Borhan MH, 2010. Expression and regulation of Sclerotinia sclerotiorum necrosis and ethyleneinducing peptides (NEPs). Molecular Plant Pathology, 11: 43-53.
Bhutta AR, 1998. Biological studies on some fungi associated with sunflower in Pakistan. PhD Thesis, Sindh Agriculture University, Tandojam, Pakistan.
Boland GJ and Hall R, 1994. Index of plant hosts of Sclerotinia sclerotiorum. Journal of Plant Pathology, 16: 93-108.
Bolton MD, Thomma BP and Nelson BD, 2006. Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary: biology and molecular traits of a cosmopolitan pathogen. Molecular Plant Pathology, 7: 1-16.
Brunner E, Domhof S and Langer F, 2002. Nonparametric Analysis of Longitudinal Data in Factorial Experiment. New York: Wiley.
Chew W, Hrmova M, Lopato S, 2013. Role of homeodomain leucine zipper (HD-Zip) IV transcription factors in plant development and plant protection from deleterious environmental factors. International Journal of Molecular Sciences, 14: 8122–8147.
Darvishzadeh R, Hewezi T, Gentzbittel L and Sarrafi A, 2007. Differential expression of defence-related genes between compatible and partially compatible sunflower–Phoma macdonaldii interactions. Crop Protection, 27: 740-746.
Davar R, Darvishzadeh R and Majd A, 2011. Genotype-isolate interaction for resistance to Sclerotinia sclerotiorum in sunflower. Phytopathologia Mediterranea, 50: 442-449.
Emamgholi A, Zaefizadeh M and Imani A, 2015. The proteomic analysis of resistance to Sclerotinia Sclerotiorum fungus in sunflower seedling stage. Trends in Life Sciences, 4: 2319-5037.
FAO, 2010. Agribusiness handbook: sunflower crude and refined oils. FAO/EBRD, Rome.
FAO, 2017. Agribusiness handbook: sunflower crude and refined oils. FAO/EBRD, Rome.
Fusari CM, Di-Rienzo JA, Troglia C, Nishinakamasu V, Moreno MV, Maringolo C, Quiroz F, Álvarez D, Escande A, Hopp E, Heinz R, Lia VV and Paniego NB, 2012. Association mapping in sunflower for sclerotinia head rot resistance. BMC PlantBiology, 12: 93. Doi: 10.1186/1471-2229-12-93.
Gulya TJ, Rashid KY, Masirevic SM, 1997. Sunflower Diseases. In: Schneiter AA (ed) Sunflower technology and production. Soil Science Society of America Inc.. Madison. pp 263–379.
Heiser CB, Smith DM, Clevenger SB and Martin WC, 1969. The North American sunflowers (Helianthus). Bulletin of the Torrey Botanical Club, Pp, 218-221.
Huang HC and Hoes JA, 1980. Importance of plant spacing and sclerotial position to development of sclerotinia wilt of sunflower. Plant Disease, 64: 81-84.
Javelle M, Klein-Cosson C, Vernoud V, Boltz V, Maher C, Timmermans M, Depège-Fargeix N, and Rogowsky PM, 2011. Genome-wide characterization of the HD-ZIP IV transcription factor family in maize: preferential expression in the epidermis. Plant Physiology, 157: 790-803.
Livak KJ, Schmittgen TD, 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods, 25: 402-408.
Mare C, Mazzucotelli E, Crosatti C, Francia E, Stanca AM and Cattivelli L, 2004. HvWRKY38: a new transcription factor involved in cold and drought-response in barley. Plant Molecular Biology, 55: 399-416.
Morall RA, Duzek LJ, Me Kenzie DL and McGee DC, 1976. Some aspects Sclerotinia sclerotiorum in Saskatchewan. 1970-75. Canadian Plant Disease Survey, 56: 56.
Murphy DJ, 1994. Designer Oil Crops: Breeding, processing and Biotechnology. VCH Weinheies New York.
Purday LH, 1979. Sclerotinia sclerotiorum. History, diseases and symptomatology. Phytopathology, 69: 875-880.
Schneiter AA and Miller JF, 1981. Description of sunflower growth stages. Crop Science, 21: 901-903.
Shah DA and Madden LV, 2004. Nonparametric analysis of ordinal data in designed factorial experiments. Phytopathology, 94: 33-43.
Willetter HJ and Wong JAL, 1980. The biology of Sclerotinia sclerotiorum, S. trifoliorum and S. minor with emphasis on specific nomtenclature. Bot Rev, 46: 101-165.
Wu J, Zhao Q, Yang Q, Liu H, Li Q, Yi X, Cheng Y, Guo L, Fan C, Zhou Y, 2016. Comparative transcriptomic analysis uncovers the complex genetic network for resistance to Sclerotinia sclerotiorum in Brassica napus. Scintfic Reports, 6: 19007.
Yamaguchi Shinazaki K and Shinozaki K, 2005. Organization of cisacting regulatory elements in osmotic and cold-stress responsive promoters. Trends in Plant Science, 10: 88-94.
Zhang Y, Lubberstedt T and Xu M, 2013. The Genetic and Molecular Basis of Plant Resistance to Pathogens. Journal of Genetics and Genomics, 40: 23e35.
Zhang G, Chen M, Li L, Xu Z, Chen X, Guo J and Ma Y, 2009. Overexpression of the soybean GmERF3 gene, an AP2/ERF type transcription factor for increased tolerances to salt, drought, and diseases in transgenic tobacco. Journal of Experimental Botany, 13: 3781-3796. 
پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی
دوره 9، شماره 2
شهریور 1399
صفحه 1-14

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 شهریور 1399
  • تاریخ پذیرش: 26 شهریور 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار