CC BY
11DOI https://doi.org/10.47612/1999-9127-2021-31-83-92 УДК 571.27
А. В. Колубако, Е. А. Николайчик
ТРАНСКРИПЦИОННЫЙ ФАКТОР WRKY65 УЧАСТВУЕТ В РЕГУЛЯЦИИ ИММУННОГО ОТВЕТА РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ НА PECTOBACTERIUM VERSATILE
Белорусский государственный университет Республика Беларусь, 220030, Минск, пр. Независимости, 4 e-mail: kolubakoav@yandex.by
В настоящей работе проанализированы паттерны экспрессии защитных генов растений культурного (Solanum tuberosum) и дикого (S. bulbocastanum) видов картофеля при снижении экспрессии гена транскрипционного фактора WRKY65 и в ответ на заражение различными штаммами Pectobacterium versatile. Сделано заключение о роли WRKY65 в модуляции гормонального статуса растений и фенотипических проявлений иммунного ответа.
Ключевые слова: Solanum tuberosum, Solanum bulbocastanum, транскрипционный фактор WRKY65, Pectobacterium versatile.
Введение
Pectobacterium versatile — некротрофный патоген растений семейства Пасленовые, вызывающий гнили различных тканей растений, что вредит продуктивности последних, а также снижает лежкость урожая при хранении. Вид был выделен недавно из группы P. carotovorum в результате анализа геномных последовательностей [1, 2]. Попадая в ткани хозяина, P. versatile секретирует ферменты, разрушающие клеточную стенку, что приводит к высвобождению определенного количества кальция, активации двухкомпонентной системы PhoPQ и синтезу полигалактуроназ, которые активны в слабокислой среде. Активность полигалактуроназ приводит к высвобождению еще больших количеств кальция на поздних этапах заражения, что приводит к репрессии сигнала PhoPQ и, как следствие, активации пектатлиаз, требующих высоких концентраций кальция и щелочной среды [3]. Таким образом, пектобактерии последовательно продуцируют различные гидролитические экзоферменты для последовательной деградации полимеров клеточной стенки растений (и соответствующие мембранные транспортеры) для максимальной утилизации источников энергии [4] при одновременной минимизации индукции защитных реакций растения-хозяина. Помимо гидролитических ферментов бактерии P. versatile для
колонизации растений вводят эффекторный белок DspE прямо в клетки хозяина при помощи системы секреции III типа (ССТТ) [5]. Для экспрессии всего аппарата ССТТ в клетках бактерий и, как следствие, доставки DspE в ткани растений, необходим альтернативный сигма-фактор HrpL [6, 7]. P. versatile, мутантные по генам hrpL и dspE, обладают намного более сниженной способностью вызывать симптомы реакции гиперчувствительности в тканях растений-хозяев [5, 8]. В клетках N. benthamiana эффекторный белок DspE распознается серин-треониновыми рецепторподобными киназа-ми RLK2 и RLK5 [9], что приводит к запуску MAP-киназного сигнального каскада (активации киназ SIPK и WIPK) вследствие активации жасмонатного и репрессии салицилатного сигнального пути [10]. Такие события ведут к запуску эффектор-индуцированного иммунитета и реакции гиперчувствительности, изменению экспрессии защитных генов и некоторых рецепторов [5, 9, 11]. Это способствует колонизации растений, поскольку P. versatile — не-кротрофный патоген, а окислительному взрыву он успешно противостоит. В соответствующих условиях одного лишь DspE уже достаточно для индукции в растениях программируемой клеточной гибели [7].
Интересны компоненты иммунитета, активируемые в сигнальной цепи после рецепторов
и киназ — регуляторы ответа. Особым разнообразием отличаются транскрипционные факторы семейства WRKY. Это семейство многочисленно у растений, они являются конечными звеньями сигнальных цепей, контролирующих самые разнообразные процессы: от поддержания гомеостаза до ответа на стрессы абиотической и биотической природы. Многочисленность транскрипционных факторов этого семейства с учетом возможности модуляции экспрессии генов на разных уровнях и способностью к авто- и перекрестной регуляции дает широкие возможности для тонкой регуляции клеточных процессов [12].
Стоит отметить, что в растениях N. benthamiana, по сравнению с S. tuberosum, довольно много охарактеризованных компонентов сигнальных цепей иммунного ответа, в том числе членов семейства WRKY, поскольку в N. benthamiana достаточно просто индуцировать сайленсинг генов при помощи векторов на основе вирусов [13]. Охарактеризованных транскрипционных факторов WRKY в растениях картофеля довольно мало. Известно, что stWRKYl положительно регулирует устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам, в частности к засухе и заражению Phytophthora infestans [14]. Также устойчивость к фитофто-розу обеспечивает stWRKY8, регулирующий биосинтез бензилизохинолиновых алкалоидов, проявляющих антимикробные свойства и укрепляющих клеточные стенки, что останавливает развитие заболевания [15]. Объемная работа по полногеномной идентификации роли транскрипционных факторов WRKY в ответе растений S. tuberosum на стрессы различной природы сконцентрирована в основном на абиотических стрессах и минимально затрагивает роль этих регуляторов в контроле иммунитета [16]. Роль большинства транскрипционных факторов семейства WRKY в растениях картофеля при развитии бактериозов остается неизвестной.
В процессе работы с литературными источниками и базой данных STRING [17] было выбрано 3 кандидата для экспериментального анализа: WRKY6, WRKY65 и WRKY71.
WRKY6 опосредованно связан с биосинтезом рибосом в растительной клетке, а также с WRKY33, для которого показано участие в сигнальной цепи клеток растений резухо-
видки Таля в ответ на внедрение патогена, что посредством передачи сигнала через МАР-киназный каскад и активации нескольких транскрипционных факторов вызывает синтез фитоалексина камалексина [18, 19].
WRKY71 в растении Chimonanthus praecox изменяет экспрессию в ответ на холод, жару, засуху, обработку абсцизовой кислотой, салициловой кислотой и метилжасмонатом [20]. Это дает возможность предположить, что он играет роль в глобальной регуляции ответа на стресс.
Транскрипционный фактор WRKY65 в растениях пионов Paeonia lactiflora отвечает за устойчивость растения к некротрофу Alternaria tenuissima. Показано, что WRKY65 при внедрении патогена модулирует сигнал жасмоновой и салициловой кислоты в растении и отвечает за индукцию экспрессии ряда PR-генов, тем самым повышая устойчивость к патогену [21]. Поскольку P versatile является некротрофным патогеном, механизм ответа сигнальных систем растений на патоген с таким способом питания может быть схож, что обуславливает целесообразность исследования роли WRKY65 в иммунном ответе растений семейства Пасленовые на патоген P versatile.
Материалы и методы
В эксперименте использовались растения Solanum bulbocastanum, выращенные при 20 °C и 16-часовом световом дне; клубни картофеля Solanum tuberosum сорта Рогнеда, которые хранились при температуре 2-7 °C в темноте. Штаммы пектобактерий P versatile JN42 (дикого типа), P versatile VKE (dspE-мутант JN42), а также агробактерий Agrobacterium tumefaciens GV3101 культивировали на среде LB при 28 °C, а E. coli — при 37 °C.
Заражение клубней клетками бактериальных культур проводили следующим образом: для смыва клеток и разведения суспензии использовали NaCl 0,85 моль/л, этот же раствор использовали для уколов клубней в качестве контролей. Хорошие целые клубни промывали, просушивали, затем обрабатывали этиловым спиртом. После просыхания в клубни с помощью дозатора и наконечника вводили 10 мкл суспензии (OD600 = 0,3) бактерий P. versatile JN42 и P versatile VKE или NaCl 0,85 моль/л в качестве контроля. Введение суспензии про-
водили, расположив клубень горизонтально, со стороны столона под углом 45° к поверхности стола. Затем места укола заматывали герметизирующей пленкой PARAFILM и в полиэтиленовых пакетах помещали в термостат (28 °C) на 2 дня. По истечении 48 ч производили отбор образцов тканей, граничащих с пораженными участками с последующим замораживанием при -80 °C.
Конструкция для сайленсинга гена транскрипционного фактора WRKY65 в растениях S. bulbocastanum была получена путем ам-плификациии участка гена WRKY65 размером 393 п. н. растений S. bulbocastanum с помощью праймеров gaggaattccatccwggtccaaatttgcctaa и tttgtcgacagggatctacaaggattgcctc и клонирования по сайтам EcoRl и Xhol в вектор pTRV2. Проверка корректности конструкций производилась при помощи ПЦР и рестрикции. Иные конструкции, использованные для контроля индукции сайленсинга, а также характеристики штаммов бактерий указаны в [22]. Вирус-индуцированный сайленсинг осуществлялся по методике [23]. После трансформации растения помещались в климатическую камеру
с 16-часовым световым днем и температурой 16-18 °С на 2 дня, затем выставлялась температура 24 °С. Для инфильтрации растений S. bulbocastanum использованы суспензии клеток штаммов P. versatile в концентрации OD600 = 3. Заражение растений и процедура учета результатов по 5-бальной шкале описаны в [10]. Оценка значимости различий в реакциях растений S. bulbocastanum на введение патогенов производилась при помощи критерия Краскела-Уоллиса в программе Statistica (версия 6.0.668.0). Для статистической обработки результатов заражения оценивали реакцию не менее 10 растений в каждой группе.
Методика ОТ-кПЦР описана в [6], последовательности олигонуклеотидов для измерения уровней экспрессии генов в растениях картофеля указаны в таблице 1. Измерение уровней экспрессии генов в растении S. tuberosum производилось относительно референс-ных генов CAC, SAND и EF1a, в растении S. bulbocastanum — относительно CAC и TBP. Подбор наиболее стабильно экспрессирую-щихся генов в растениях производился при помощи алгоритма geNorm.
Таблица 1
Последовательности олигонуклеотидов использованных в работе
Название гена Продукт Последовательности олигонуклеотидов
WRKY65 Транскрипционный фактор WRKY gaggaattccatccwggtccaaatttgcctaa tttgtcgacagggatctacaaggattgcctc
EF-1af Фактор элонгации ttgatgctcttgaccagattaacg acgggcacagttccaatacc
CAC Компонент клатрин-адапторного комплекса cctccgttgtgatgtaactgg attggtggaaagtaacatcatcg
TBP ТАТА-связывающий белок ggagccaaaagtgaacaacag cgtaacttgagaaagcaccgt
WRKY71 Транскрипционный фактор WRKY ggtgcacaagtcaaaagtgcag aagcagcagcagcatttcct
WRKY71.2 Транскрипционный фактор WRKY tgtccagcaactcttagggga ggccgcagaagtaatgaggag
WRKY65 Транскрипционный фактор WRKY ccagccataatcatcctggtcc tggggatttgcagctttgtgt
WRKY71.3 Транскрипционный фактор WRKY agaagcgtgtggagaggtca cattcttgcaacgctaccgc
Окончание таблицы 1
Название гена Продукт Последовательности олигонуклеотидов
WRKY6 Транскрипционный фактор WRKY aaggtgtgctgaggatcgga tcccatctgcacttgacatcg
AAO3 Оксидаза абсцизового альдегида ctgattcgccaggcacaaaca cactgacagcagcgccaaag
NCED3 9-цис-эпоксикаротеноид диоксигеназа tgctgaaccatggccaaaagt accatcgtcttcctccttgct
CYP707A1 Гидроксилаза АБК ggcaatggggttcactcatgtc gcccaccatagaccacctgta
PRla PR белок с неизвестной функцией gggagaagccaaactacaactatg ttgcatgaaatgaaccaccatcc
PR2 Эндоглюканаза ctaatgcggtggtacaagatgg tgacacaacaattcctacagatcc
PR3 Хитиназа aataagccatcatgccacaacg gcagtattcggacccatccc
PR5 Осмотин atttgaggtccataacaactgtcc gcaattagtacgaccccaaatacg
PR6 Ингибитор протеаз gggaaagaatatgctcaagttatc aattctccatcatcttccactg
TGA Транскрипционный фактор, связанный с салицилатной сигнализацией gggtcatcaggagatgcagctta gcaatgtttgttgacgcaggt
COllq «Коронатин нечувствительный» белок tggcgaagggatgccttgaa gtcgagcaaaaccagccgaaa
F-box Белок, содержащий F-бокс и LRR-домен, компонент Е3-убиквитинлигазы gacagtccagcagcacagga tctaagccagagcaaccccat
JAZ Негативный регулятор жасмонат-зависимых генов atcggaaccggaaaaggcac aaggtacttttgcagtcagcct
RLK2 Рецепторподобная киназа accgggttctttgtggttctcc ggactagcggatgttgtggtcac
RLK5s Рецепторподобная киназа tggaattgttgttggatctgtagtg atatgaacccacatcaacagacct
AP2 Транскрипционный фактор ответа на этилен ERF6 gaagggtgtccgtgtttggc tagcaggtggtgatgggacg
Результаты и обсуждение
P. versatile подавляет экспрессию генов транскрипционных факторов семейства WRKY
С целью подбора наилучшего кандидата на
роль вероятного модулятора иммунного ответа из перечня генов транскрипционных факторов WRKY проведена оценка изменений уровней экспрессии этих генов у растений, зараженных бактериями P versatile дикого типа и их dspE-
1 I1 гЬ 1 i I1 i I1 1 i Г
WRKY6 WRKY65 WRKY71 WRKY71.2 WRKY71.3
□ ФР ■ д.т. □ dspE
Рис. 1. Относительные уровни экспрессии генов WRKY в растениях S. tuberosum при инфильтрации 0,85% раствором NaCl (ФР), заражении P. versatile JN42 (д. т.) и заражении P versatile VKE (dspE). Указаны средние
значения с 95% доверительными интервалами
мутантами (рис. 1). Такая оценка показала способность патогена в разной степени подавлять экспрессию этих генов. Максимальная репрессия зафиксирована для гена WRKY71.2, однако наиболее интересным оказался ген транскрипционного фактора WRKY65, поскольку в ответ на заражение P. versatile дикого типа его экспрессия падает в 5 раз по сравнению с растениями с индукцией раневого ответа (ФР), а отсутствие эффектора DspE частично снимает этот эффект, что могло свидетельствовать об участии WRKY65 в сигнализации в ходе детекции патогена растением. На основании этого наблюдения была проведена инактивация гена WRKY65 для более детального исследования его роли в сигнализации при детекции P versatile.
Сравнительный анализ иммунных реакций растений S. tuberosum и S. bulbocastanum
Растения S. tuberosum являются природным хозяином для используемого в настоящей работе штамма P versatile, однако тетраплоид-ный вид культурного картофеля неудобен для генетических манипуляций в целом и в частности устойчив к вирусу TRV, что делает его непригодным для вирус-индуцируемого сай-ленсинга генов (ВИСГ). С другой стороны, растения S. bulbocastanum подходят для инактивации генов с помощью ВИСГ [24], однако их реакции на заражение пектобактериями практически не исследованы. Поэтому для оценки пригодности S. bulbocastanum в качестве модельного объекта для генетических исследований иммунитета мы сравнили изменения уровней экспрессии ключевых генов, связанных с иммунным ответом генов с акцен-
том на PR-гены и компоненты основных гормональных сигнальных путей, контролирующих различные аспекты иммунных реакций.
Суспензии клеток штаммов дикого типа и dspE-мутанта были введены в клубни S. tuberosum, а также в листья S. bulbocastanum. Растения реагировали на введение суспензий патогена типично: прогрессирующим развитием мягкой гнили в клубнях и четко ограниченным зоной инфильтрации некрозом листьев, сходным с симптомами реакции сверхчувствительности (рис. 2). Через 1 или 2 суток после заражения уровни экспрессии генов ключевых компонентов иммунного ответа растений были измерены в образцах тканей клубней и листьев, граничащих с зонами поражения (рис. 3 и 4).
Для обоих видов характерна значительная (в 5-17 раз) репрессия генов DspE-специфичных рецепторподобных киназ RLK2 и RLK5. Сходны также изменения числа транс-криптов трех PR-генов: индукция PR2 и PR5, репрессия PR6. Аналогично (снижая экспрессию при заражении) ведет себя и ген убикви-тинлигазного компонента F-box. В клубнях S. tuberosum зафиксированы существенные изменения уровней экспрессии генов, связанных с метаболизмом абсцизовой кислоты: снижение (в 20-70 раз) для генов биосинтеза АБК AAO3 и NCED3 и активация (в 9 раз у S. tuberosum) для гена гидроксилазы АБК (CYP707A1). Менее выраженные, но той же направленности изменения экспрессии генов метаболизма АБК заметны и в листьях S. bulbocastanum. По активации репрессора жасмонатзависимых генов JAZ3 и репрессии его ингибитора COI1 очевидно ингибирование жасмонатного сигнального
ж
и Ж ID
S
s «
s>
S td
1,4 L2 1
0;8 0,6 0.4 0.2 0
1
z .
Si u 1
JN42
VKE
Контроль Aï.
Контроль
dspE
WRKY65 д.т.
WRKY65 dspE
Рис. 2. Интенсивность поражения тканей в растениях S. tuberosum и S. bulbocastanum с сайленсингом гена WRKY65, инфильтрованных суспензиями штаммов P. versatile JN42 (дикого типа) и VKE (dspE) в сравнении
с контрольными растениями (pTRV2::GFP) Представлены медианы с квартилями («ящик»), максимальные и минимальные значения («усы»). Отличия в реакции групп растений S. tuberosum, зараженных разными штаммами P versatile составляют p = 0,001299. Отличия групп S. bulbocastanum с сайленсингом гена WRKY65 от контрольных в случае заражения P versatile JN42 (p = 0,0018), P versatile VKE (p = 0,0248).
Рис. 3. Относительные уровни экспрессии генов иммунного ответа в растениях S. tuberosum при инфильтрации 0,85% раствором NaCl (ФР), заражении P. versatile JN42 (д. т.) и заражении P versatile VKE (dspE). Указаны средние значения с 95% доверительными интервалами
пути в клубнях S. tuberosum, однако в листьях S. bulbocastanum зафиксированные отличия не выходят за пределы доверительных интервалов. Противоположная ситуация наблюдается у двух видов для маркеров салицилатного сигнального пути SABP2, TGA и PR1 : индукция в листьях S. bulbocastanum, но репрессия в клубнях S. tuberosum. Таким образом, реакция растений двух видов картофеля на контакт с P. versatile имела в целом сходный характер, поэтому S. bulbocastanum можно использовать для генетических исследований иммунных
реакций, актуальных и для S. tuberosum (за исключением салицилатной сигнализации). Следует отметить, что в этих экспериментах не выявлены различия в реакции растений на два разных бактериальных штамма (дикого типа и dspE-мутанта), что, скорее всего, связано с высокими инокулирующими дозами патогена.
Геном S. bulbocastanum содержит ортолог гена WRKY65
Из-за недоступности полной геномной последовательности о наличии в геноме
Рис. 4. Относительные уровни экспрессии генов в контрольных растениях S. bulbocastanum и растениях с сай-ленсингом гена WRKY65, инфильтрованных NaCl 0,8% (ФР), а также суспензиями клеток штаммов P. versatile JN42 (д. т.) и P. versatile VKE (dspE — мутант). Указаны средние значения с 95% доверительным интервалом
S. bulbocastanum ортолога гена WRKY65 не было известно, поэтому мы попробовали ам-плифицировать и клонировать фрагмент соответствующей мРНК. Сравнение нуклеотидной последовательности фрагмента клонированной рамки считывания WRKY65 с ортологич-ным геном (XM 015309496.1) референсного генома картофеля S. tuberosum (рис. 5) показало наличие делеции 6 нуклеотидов, а также 8 транзиций и 1 трансверсии, причем только 3 замены из 9 приводят к заменам аминокислотных остатков, причем только 1 из них неконсервативная (Glu-Lys). В целом выявленный уровень сходства двух последовательностей говорит о том, что клонирован фрагмент ор-толога гена XM 015309496.1 (далее ген обозначен как sbWRKY65). С этим фрагментом была создана плазмидная конструкция на ба-
зе вектора pTRV2 и осуществлен ВИСГ гена sbWRKY65.
Сайленсинг WRKY65 ослабляет реакцию сверхчувствительности, меняет уровни экспрессии генов рецепторных киназ, биосинтеза АБК и PR1
Фенотипический контроль за развитием ВИСГ в растениях S. bulbocastanum проводился визуально по интенсивности развития известных симптомов сайленсинга маркерных генов SGT1 (фенотип сайленсинга в растениях S. bulbocastanum — их гибель) и PDS (фенотип сайленсинга — белые листья). Во время максимального развития симптомов ВИСГ через 42 дня после индукции сайленсинга растения были инфильтрованы суспензиями клеток бактериальных культур P. versatile дикого типа и dspE-мутанта. У подвергнутых сайленсингу
Рис. 5. Выравнивание участка гена sbWRKY65 S. bulbocastanum относительно гомологичного гена S. tuberosum
(XM 015309496.1)
растений интенсивность реакции сверхчувствительности была ослаблена, причем такая разница четче проявлялась при использовании суспензий мутантных бактерий (рис. 2).
Экспрессия гена sbWRKY65 в образцах с сайленсингом уменьшилась в среднем на 50% по сравнению с контрольными (рис. 4). ВИСГ обычно приводит к более существенному снижению экспрессии генов-мишеней, однако наличие обратной связи у компонентов сигнальных цепочек может компенсировать эффекты сайленсинга. Такой компенсаторный эффект мы ранее наблюдали для генов рецеп-торподобных киназ, что, однако, не помешало исследовать их роль в распознавании патогена [9]. В настоящей работе также зафиксирована зависимость от sbWRKY65 уровней экспрессии генов нескольких участников иммунного ответа (рис. 4). Сайленсинг sbWRKY65 выровнял уровни экспрессии генов рецепторных киназ и PR6, уменьшив или полностью нивелировав разницу уровней их экспрессии у контрольных и зараженных P. versatile растений, что может свидетельствовать об участии sbWRKY65 в сигнальной цепочке, ответственной за репрессию RLK2, RLK5 и PR6 в ходе пектобак-териальной инфекции. По-другому сайленсинг sbWRKY65 влияет на экспрессию еще двух генов: как у контрольных, так и у зараженных P. versatile растений происходит усиление экспрессии генов PR1 и F-box. Повышение уровня экспрессии PR1 в результате сайленсинга sbWRKY65 коррелирует со слабо выраженным повышением экспрессии салицилатзависимо-го транскрипционного фактора TGA, однако такой эффект заметен только у контрольных растений. Сайленсинг sbWRKY65 снизил уровень экспрессии гена NCED3 как у контрольных, так и у зараженных штаммом дикого типа растений. Экспрессия AAO3 у контрольных растений не поменялась, но возросла у зараженных, т.е. сайленсинг sbWRKY65 снимает вызываемое пектобактериями ингибирование этого гена. Таким образом, роль sbWRKY65 в АБК-зависимой регуляции несомненна, но итоговый конечный эффект зависит и от других сигнальных систем.
Сайленсинг sbWRKY65 не оказал существенного эффекта на экспрессию маркерных генов жасмонатного и этиленового сигнальных путей JAZ3, COI1 и AP2.
Заключение
На заражение патогеном P. versatile растения двух видов картофеля отвечают снижением экспрессии генов рецепторподобных киназ, активацией салицилатной сигнализации, подавлением жасмонатного и АБК-зависимого сигнальных путей, следствием чего является индукция реакции гиперчувствительности в зоне контакта с патогеном, причем эффектор системы секреции третьего типа DspE P. versatile усиливал визуальные проявления иммунного ответа.
Транскрипционный фактор WRKY65 в растениях S. bulbocastanum отвечает за инги-бирование салицилатзависимого сигнального пути и существенно влияет на работу АБК-зависимого сигнального пути, что позволяет патогену подавлять экспрессию Pectobacterium-специфичных рецепторных киназ. В итоге при взаимодействии с P. versatile WRKY65 облегчает заражение растения не-кротрофным патогеном, для которого погибшие клетки растений являются хорошей питательной средой. Создание растений со сниженной экспрессией этого транскрипционного фактора может повысить их устойчивость к актуальным бактериозам.
Выявленная в настоящей работе потенциальная взаимосвязь двух гормональных сигнальных путей растений картофеля, а также детали салицилат- и АБК-зависимой регуляции экспрессии генов рецепторных киназ заслуживают более детального исследования.
Список использованных источников
1. Elevation of Pectobacterium carotovorum subsp. odoriferum to species level as Pectobacterium odoriferum sp. nov., proposal of Pectobacterium brasiliense sp. nov. and Pectobacterium actinidiae sp. nov., emended description of Pectobacterium carotovorum and description of Pectobacterium versatile sp. nov., isolated from streams and symptoms on diverse plants / P. Portier [et al.] // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. - 2019.
- Vol. 69, № 10. - P. 3207-3216.
2. Draft Genome Sequences of New Genomo-species "Candidatus Pectobacterium maceratum" Strains, Which Cause Soft Rot in Plants / F. V. Shirshikov [et al.] // Genome Announc. - 2018.
- Vol. 6, № 15. - P. e00260-18.
3. The PhoPQ Two-Component System Is
the Major Regulator of Cell Surface Properties, Stress Responses and Plant-Derived Substrate Utilisation During Development of Pectobacterium versatile — Host Plant Pathosystems / U. Kravchenko [et al.] // Front. Microbiol. - 2020.
- Vol. 11 - P. 621391.
4. Reverchon, S. Chapter Three — Virulence Program of a Bacterial Plant Pathogen: The Dick-eya Model / S. Reverchon, G. Muskhelisvili, W. Nasser // Progress in Molecular Biology and Translational Science: Host-Microbe Interactions / eds. M. San Francisco, B. San Francisco. - Academic Press, 2016. - Vol. 142. - Chapter Three
- Virulence Program of a Bacterial Plant Pathogen. - P. 51-92.
5. Транслокация белка DspE фитопатоген-ными бактериями Erwinia carotovora subsp. atroseptica в клетки Nicotiana tabacum и его необходимость для индукции реакции гиперчувствительности / Е. А. Николайчик [и др.] // Доклады НАН Беларуси. - 2005. - Т. 49, № 5.
- С. 81-85.
6. Николайчик, Е. А. Фитопатоген Pecto-bacterium carotovorum использует аппарат секреции III типа для блокирования системного защитного ответа растения-хозяина / Е. А. Николайчик, Л. Л. Хомская, Е. И. Игнатенко // Труды Белорусского Государственного Университета. - 2009. - № 4. - С. 189-196.
7. The Type III Secreted Effector DspE Is Required Early in Solanum tuberosum Leaf Infection by Pectobacterium carotovorum to Cause Cell Death, and Requires Wx(3-6)D/E Motifs / C.S. Hogan [et al.] // PLOS ONE. - 2013. - Vol. 8, № 6. - P. e65534.
8. Pectobacterium carotovorum Elicits Plant Cell Death with DspE/F but the P. carotovorum DspE Does Not Suppress Callose or Induce Expression of Plant Genes Early in Plant-Microbe Interactions / H.-S. Kim [et al.] // Mol. Plant-Microbe Interactions®. - 2011. - Vol. 24, № 7. -P. 773-786.
9. Бадалян, О. А. Рецепторподобные киназы RLK2 и RLK5 Nicotiana benthamiana участвуют в регуляции экспрессии генов ключевых компонентов иммунной системы растения при контакте с Pectobacterium carotovorum / О. А. Бадалян, Е. А. Николайчик // Известия Национальной Академии Наук Беларуси. -2014. - Т. 4 - С. 75-80.
10. Бадалян, О. А. Участие MAP-киназ
WIPK и SIPK растений Nicotiana benthamiana в детекции фитопатогена Pectobacterium carotovorum / О. А. Бадалян, Е. А. Николайчик // Доклады НАН Беларуси. - 2013. - Т. 57, №» 6.
- С. 75-81.
11. Radojicic, A. Salicylic Acid: A Double-Edged Sword for Programed Cell Death in Plants / A. Radojicic, X. Li, Y. Zhang // Front. Plant Sci. - 2018. - Vol. 9 - P. 1133.
12. Phukan, U. J. WRKY Transcription Factors: Molecular Regulation and Stress Responses in Plants / U. J. Phukan, G. S. Jeena, R. K. Shukla // Front. Plant Sci. - 2016. - Vol. 7 - P. 760.
13. Can WRKY transcription factors help plants to overcome environmental challenges? / T. Finatto [et al.] // Genet. Mol. Biol. - 2018. -Vol. 41, № 3. - P. 533-544.
14. Overexpression of potato transcription factor (StWRKY1) conferred resistance to Phytoph-thora infestans and improved tolerance to water stress / R. Shahzad [et al.] // Plant Omics. - 2016.
- Vol. 9, № 2. - P. 149-158.
15. StWRKY8 transcription factor regulates benzylisoquinoline alkaloid pathway in potato conferring resistance to late blight / K. N. Yo-gendra [et al.] // Plant Sci. - 2017. - Vol. 256 -P. 208-216.
16. Genome-wide identification of the potato WRKY transcription factor family / C. Zhang [et al.] // PLOS ONE. - 2017. - Vol. 12, № 7. -P. e0181573.
17. The STRING database in 2021: customizable protein-protein networks, and functional characterization of user-uploaded gene/measurement sets / D. Szklarczyk [et al.] // Nucleic Acids Res. - 2020. - Vol. 49, № D1. - P. D605-D612.
18. Phosphorylation of a WRKY transcription factor by two pathogen-responsive MAPKs drives phytoalexin biosynthesis in Arabidopsis / G. Mao [et al.] // Plant Cell. - 2011. - Vol. 23, № 4. - P. 1639-1653.
19. PRR2, a pseudo-response regulator, promotes salicylic acid and camalexin accumulation during plant immunity / C. Cheval [et al.] // Sci. Rep. - 2017. - Vol. 7, № 1. - P. 6979.
20. CpWRKY71, a WRKY Transcription Factor Gene of Wintersweet (Chimonanthus praecox), Promotes Flowering and Leaf Senescence in Arabidopsis / R. Huang [et al.] // Int. J. Mol. Sci. - 2019. - Vol. 20, № 21. - P. 5325.
21. The WRKY transcription factor Pl-
WRKY65 enhances the resistance of Paeonia lactiflora (herbaceous peony) to Alternaria ten-uissima / X. Wang [et al.] // Hortic. Res. - 2020.
- Vol. 7, № 1. - P. 1-12.
22. Колубако, А. В. Роль NDR1 в реакции растений Nicotiana benthamiana на заражение бактериями Pectobacterium carotovorum / А. В. Колубако, Е. А. Николайчик // Молекулярная и прикладная генетика. - 2017. - Т. 23
- С. 60-66.
23. Liu, Y. Virus-induced gene silencing in to-
mato / Y. Liu, M. Schiff, S. P. Dinesh-Kumar // Plant J. Cell Mol. Biol. - 2002. - Vol. 31, № 6. - P. 777-786.
24. Колубако, А. В. Использование Solanum bulbocastanum для моделирования взаимодействий между патогеном Pectobacterium carotovorum и растением-хозяином / А. В. Колубако, О. А. Бадалян, Е. А. Николайчик // Известия Национальной Академии Наук Беларуси Серия Биологических Наук. - 2016. -№ 2. - С. 95-100.
N. V. Kalubaka, Y. A. Nikolaichik
TRANSCRIPTION FACTOR WRKY65 PARTICIPATES IN THE REGULATION OF A POTATO PLANT IMMUNE RESPONSE TO PECTOBACTERIUM VERSATILE
Belarusian State University 4 Nezavisimosty Ave., 220030 Minsk, Republic of Belarus e-mail: kolubakoav@yandex.by
In this work, we have measured and analyzed the expression patterns of defence genes in two species of potato plants upon decreasing the expression of the WRKY65 transcription factor gene and in response to the infection with various strains of Pectobacterium versatile. A conclusion was made about the role of WRKY65 in modulating the hormonal status of plants and phenotypic manifestations of an immune response.
Keywords: Solanum tuberosum, Solanum bulbocastanum, transcription factor WRKY65, Pectobacterium versatile.
Дата поступления в редакцию: 03 сентября 2021 г.
