ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДВУХ QTL, КОНТРОЛИРУЮЩИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЬНА К ФУЗАРИОЗНОМУ УВЯДАНИЮ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Совместный анализ сегрегантов был применен для анализа популяции F2 от скрещивания двух сортов льна, различающихся по генам устойчивости к фузариозному увяданию. Возбудитель этого заболевания, гриб Fusarium oxysporum f. sp. lini – один из основных патогенов льна, причиняющий огромный экономический ущерб его мировому производству. Секвенирование пулов ДНК сильно устойчивых и чувствительных к фузариозному увяданию растений F2 и их последующий анализ идентифицировали два района на 9-й и 13-й хромосомах, которые обуславливают устойчивость к фузариозному увяданию. Гены-кандидаты для последующего анализа выбраны путем функциональной аннотации генов и анализа экспрессии генов QTL-районов в транскриптомных данных, полученных в результате заражения устойчивого к фузариозу сорта Atalante. В результате объединения двух подходов было идентифицировано по три гена в каждом из QTL-районов, которые по литературным данным участвуют в ответе растения на заражение и дифференциально экспрессировались в транскриптомном экспeрименте.

Об авторах

Т. А Рожмина

Федеральный научный центр лубяных культур

Комсомольский пр., 17/56, Тверь, 170041, Россия

А. А Канапин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251, Россия

М. П Банкин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251, Россия

М. Г Самсонова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: m.g.samsonova@gmail.com
Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251, Россия

Список литературы

  1. Dean R., Van Kan J. A., Pretorius Z. A., Hammond-Kosack K. E., Di Pietro A., Spanu P. D., Rudd J. J., Dickman M., Kahmann R., Ellis J., Foster G. D. The Top 10 fungal pathogens in molecular plant pathology. Mol. Plant Pathol., 13 (4), 414–430 (2012). doi: 10.1111/j.1364-3703.2011.00783.x
  2. Knowles P. F. and Houston B. R. Inheritance of Resistance to Fusarium Wilt of Flax in Dakota Selection 48–94. Agron. J., 47, 131–135 (1955). doi: 10.2134/agronj1955.00021962004700030006x
  3. Rashid K. Y. and Kenaschuk E. O. Effect of trifluralin on fuarium wilt in flax. Can. J. Plant Sci., 73, 893–901 (1993). doi: 10.4141/cjps93-117
  4. Sánchez-Martín J. and Keller B. Contribution of recent technological advances to future resistance breeding. Theor. Appl. Genet., 132, 713–732 (2019). doi: 10.1007/s00122-019-03297-1
  5. Sanchez-Bayo F. Impacts of Agricultural Pesticides on Terrestrial Ecosystems. In: Ecological Impacts of Toxic Chemicals, Ed. by F. Sánchez-Bayo, P. J. van den Brink, and R. M. Mann (Bentham Science Publishers Ltd, 2011), pp. 63–87.
  6. Рожмина T. A. и Лошакова Н. И. Образцы прядильного и масличного льна (Linum usitatissimum L.) – источники эффективных генов устойчивости к фузариозному увяданию и ее зависимость от температуры. С.-х. биология, 51 (3), 310–317 (2016).doi: 10.15389/agrobiology.2016.3.310rus
  7. Рожмина T. A., Пролётова Н. В. и Ущаповский И. В. Изучение контроля устойчивости к фузариозному увяданию (Fusarium oxysporum f. lini) на начальных этапах селекционного процесса льна-долгунца Кормопроизводство, HYPERLINK “https://elibrary.ru/contents.asp?id=50173285&selid=50173290”9, 22–26 (2022).
  8. Kourelis J. and van der Hoorn R. A. L. Defended to the Nines: 25 Years of Resistance Gene Cloning Identifies Nine Mechanisms for R Protein Function. Plant Cell, 30 (2), 285-299 (2018). doi: 10.1105/tpc.17.00579J.
  9. Jones J. D. G. and Dangl J. L. Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature, 444 (7117), 323–329 (2006). doi: 10.1038/nature05286
  10. Tsuda L., Inoue Y. H., Yoo M. A., Mizuno M., HataM., Lim Y. M., Adachi-Yamada T., Ryo H., Masamune Y., and Nishida Y. A protein kinase similar to MAP kinase activator acts downstream of the raf kinase in Drosophila. Cell, 72, 407–414 (1993).
  11. Künstler A., Bacsó R., Gullner G., Hafez Y. M., and Király L. Staying alive – is cell death dispensable for plant disease resistance during the hypersensitive response? Physiol. Mol. Plant Pathol. 93, 75–84 (2016). doi: 10.1016/j.pmpp.2016.01.003
  12. Zhong Y. and Cheng Z. M. A unique RPW8-encoding class of genes that originated in early land plants and evolved through domain fission, fusion, and duplication. Sci. Rep., 6, 32923 (2016). doi: 10.1038/rep32923
  13. Balint-Kurti P. The plant hypersensitive response: concepts, control and consequences. Mol. Plant Pathol., 20 (8), 1163–1178 (2019). doi: 10.1111/mpp.12821
  14. de Araújo A. C., Fonseca F. C. D. A., Cotta M. G., Alves G. S. C., and Miller R. N. G. Plant NLR receptor proteins and their potential in the development of durable genetic resistance to biotic stresses. Biotechnol. Res. Innovation, 3, 80–94 (2019).
  15. Block A., Alfano J. R. Plant targets for Pseudomonas syringae type III effectors: virulence targets or guarded decoys? Curr. Opin. Microbiol., 14, 39–46 (2011). doi: 10.1016/j.mib.2010.12.011
  16. Dmitriev A. A., Krasnov G. S., Rozhmina T. A., Novakovskiy R. O., Snezhkina A. V., Fedorova M. S., Yurkevich O. Yu., Muravenko O. V., Bolsheva N. L., Kudryavtseva A. V., and Melnikova N. V. Differential gene expression in response to Fusarium oxysporum infection in resistant and susceptible genotypes of flax (Linum usitatissimum L.). BMC Plant Biol., 17 (Suppl. 2), Art. 253 (2017). doi: 10.1186/s12870-017-1192-2
  17. Galindo-González L. and Deyholos M. K. RNA-seq Transcriptome Response of Flax (Linum usitatissimum L.) to the Pathogenic Fungus Fusarium oxysporum f. sp. lini. Front. Plant Sci., 24 (7), 1766 (2016). doi: 10.3389/fpls.2016.01766
  18. Boba A., Kostyn K., Kozak B., Zalewski I., Szopa J., and Kulma A. Transcriptomic profiling of susceptible and resistant flax seedlings after Fusarium oxysporum lini infection. PLoS One, 16 (1), e0246052 (2021). doi: 10.1371/journal.pone
  19. Spielmeyer W., Green A., Bittisnich D., Mendham N., and Lagudah E. S. Identification of quantitative trait loci contributing to Fusarium wilt resistance on an AFLP linkage map of flax (Linum usitatissimum). Theor. Appl. Genet., 97, 633–641 (1998). doi: 10.1007/s001220050939
  20. Spielmeyer W., Lagudah E. S., Mendham N., and Green A. G. Inheritance of resistance to flax wilt (Fusarium oxysporum f.sp. lini Schlecht) in a doubled haploid population of Linum usitatissimum L. Euphytica, 101, 287–291 (1998).
  21. Kanapin A., Bankin M., Rozhmina T., Samsonova A., and Samsonova M. Genomic regions associated with Fusarium wilt resistance in flax. Int. J. Mol. Sci., 22, 12383 (2021). doi: 10.3390/ijms222212383
  22. Takagi H., Abe A., Yoshida K., Kosugi S., Natsume S., Mitsuoka C., Uemura A., Utsushi H., Tamiru M., Takuno S., Innan H., Cano L. M., Kamoun S., and Terauchi R. QTL-seq: rapid mapping of quantitative trait loci in rice by whole genome resequencing of DNA from two bulked populations. Plant J., 74, 174–183 (2013). doi: 10.1111/tpj.12105
  23. Magwene P. M., Willis J. H., and Kelly J. K. The statistics of bulk segregant analysis using next generation sequencing. PLoS Comput. Biol., 7, e1002255 (2011).
  24. Рожмина T. A. Селекционно-ценные гены устойчивости к фузариозному увяданию у льна. Достижения науки и техники АПК, 29 (12), 47–49 (2015).
  25. Li H. and Durbin R. Fast and accurate short read alignment with Burrows-Wheeler transform. Bioinformatics. Bioinformatics, 25 (14), 1754-1760 (2009). doi: 10.1093/bioinformatics/btp324
  26. Tello D., Gil J., Loaiza C. D., Riascos J. J., Cardozo N., and Duitama J. NGSEP3: accurate variant calling across species and sequencing protocols. Bioinformatics, 35 (22), 4716–4723 (2019). doi: 10.1093/bioinformatics/btz275
  27. Singh V. K., Khan A. W., Jaganathan D., Thudi M., Roorkiwal M., Takagi H., Garg V., Kumar V., Chitikineni A., Gaur P. M., Sutton T., Terauchi R., and Varshney R. K. QTL-seq for rapid identification of candidate genes for 100-seed weight and root/total plant dry weight ratio under rainfed conditions in chickpea. Plant Biotechnol. J., 14 (11), 2110–2119 (2016). doi: 10.1111/pbi.12567
  28. Chen Y., Chen Y., Shi C., Huang Z., Zhang Y., Li S., Li Y., Ye J., Yu C., Li Z., Zhang X., Wang J., Yang H., Fang L., and Chen Q. Soapnuke: a mapreduce acceleration-supported software for integrated quality control and preprocessing of high-throughput sequencing data. GigaScience, 7 (1), 1–6 (2018). doi: 10.1093/gigascience/gix120
  29. Ewing B., Hillier L., Wendl M. C., and Green P. Basecalling of automated sequencer traces using phred. I. Accuracy assessment. Genome Res., 8 (3), 175–185 (1998). doi: 10.1101/gr.8.3.175
  30. You F. M. and Cloutier S. Mapping quantitative trait loci onto chromosome-scale pseudomolecules in flax. Methods Protoc., 3, 28 (2020). doi: 10.3390/mps3020028
  31. D. R. Metcalfe and S. B. Helgason. Inheritance of loose smit resistance. Can. J. Plant Sci., 42, 472–480 (1962). doi: 10.4141/cjps62-075
  32. Sun X., Han G., Meng Z., Lin L., and Sui N. Roles of Malic Enzymes in Plant Development and Stress Responses. Plant Signal. Behav., 14 (10), e1644596 (2019). doi: 10.1080/15592324.2019.1644596
  33. Romeis T. Protein kinases in the plant defence response. Curr. Opin. Plant Biol., 4 (5), 407–414 (2001). doi: 10.1016/s1369-5266(00)00193-x
  34. Liu Z., Hou S., Rodrigues O., Wang P., Luo D., Munemasa S., Lei J., Liu J., Ortiz-Morea F. A, Wang X., Nomura K., Yin C., Wang H., Zhang W., Zhu-Salzman K., He S. Y., He P., and Shan L. Phytocytokine signalling reopens stomata in plant immunity and water loss. Nature, 605 (7909), 332–339 (2022). doi: 10.1038/s41586-022-04684-3
  35. Berkey R., Zhang Y., Ma X., King H., Zhang Q., WangW., and Xiao S. Homologues of the RPW8 Resistance Protein Are Localized to the Extrahaustorial Membrane that Is Likely Synthesized De Novo. Plant Physiol., 173 (1), 600–613 (2017). doi: 10.1104/pp.16.01539
  36. C. Zheng, K. Y. Rashid, S. Cloutier, et al., In: The FlaxGenome. Compendium of Plant Genomes. Ed by F.M. You and B. Fofana (Springer, 2023), pp. 121–148.
  37. Yao N. and Greenberg J. T. Arabidopsis ACCELERATED CELL DEATH2 modulates programmed cell death. Plant Cell, 18 (2), 397–411 (2005). doi: 10.1105/tpc.105.036251
  38. He K. and Wu Y. Receptor-like kinases and regulation of plant innate immunity. Enzyme, 40, 105–142 (2016). doi: 10.1016/bs.enz.2016.09.003

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах