The Enhancement of Potato (Solanum Tuberosum L. Cv. Odyssey) Resistance to Bacterial Soft Rot Disease Through Transformation of the Glyphosate-Resistant Gene from Dickeya Dadanti.
Iran J Biotechnol · 2024 · 22:e3934 · PMID 40225297 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 미생물
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목표: 식물병원성 세균에 대한 저항성을 향상시키기 위해 박테리아 종 *Dickeya dadantii*의 aroA 유전자를 포함하는 플라스미드 p485를 이용한 아그로박테리움 매개 형질전환 방법을 통해 효율적인 프로토콜이 개발되었다. 본 연구는 글리포세이트 살포와 식물에 영향을 미치는 두 가지 세균 병원체에 대한 감자의 저항성 향상 간의 관계를 조사하는 것을 목표로 하였다. 재료 및 방법: 형질전환된 감자 품종에 1.8 mg·L⁻¹의 최적 농도의 글리포세이트가 살포되었다. 오디세이(Odyssey) 품종의 잎은 두 병원성 균주인 *Pectobacterium atrosepticum* 21A 및 *D. dadantii* ENA49에 대한 저항성을 보였다. 중합효소 연쇄 반응(PCR)과 역전사-PCR(RT-PCR) 검증을 통해 aroA 유전자의 감자 게놈 내 성공적인 통합 및 이종 발현이 입증되었다. 또한, 전사 분석을 통해 병원성 관련 유전자와 감자 방어 반응과 관련된 유전자들의 발현이 확인되었다. 결과: 본 연구는 글리포세이트 처리 후 병원성 세균 감염에 노출된 형질전환 감자 잎에서 병원성 관련 유전자(PR-2, PR-3 및 PR-5)와 방어 반응 유전자(HSR-203j 및 HIN1)의 발현이 유의하게 증가하였음을 보여주었으며, 특히 HSR-203j의 상향 조절에 중점을 두었다. 비교 분석을 통해 실험군과 대조군의 이러한 유전자 평균 발현 수준을 평가하였다. 반면, 글리포세이트 처리를 받지 않은 세균 감염 식물에서는 유전자 발현의 변화가 미미하게 관찰되었다. 결론: 본 연구는 감자에 대한 글리포세이트 처리가 병원성 관련 및 방어 반응 유전자를 상향 조절함으로써 세균 병원체에 대한 전신 획득 저항성을 향상시킬 수 있음을 시사한다. 이러한 접근법은 연부 부패를 포함하여 감자의 세균성 질병을 해결하는 데 잠재력을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
OBJECTIVE: An efficient protocol was developed via the Agrobacterium-mediated transformation method with the plasmid, p485, harboring the aroA gene from the bacterial species Dickeya dadantii, to improve resistance to potato bacterial soft rot disease. The study aimed to investigate the relationship between glyphosate application and the enhancement of potatoes' resistance to two bacterial pathogens affecting the plants. MATERIALS AND METHODS: An optimal concentration of 1.8 mg.L-1 of glyphosate was applied to transgenic potato varieties. The leaves of the Odyssey cultivar demonstrated resistance to two pathogenic strains, Pectobacterium atrosepticum 21A and D. dadantii ENA49. Polymerase chain reaction (PCR) and reverse transcription-PCR (RT-PCR) validation demonstrated the successful integration and heterologous expression of the aroA gene in the potato genome. Additionally, the transcriptional analysis revealed the expression of pathogenesis-related genes and genes associated with the potato defence response. RESULTS: The study revealed a significant increase in the expression of pathogenesis-related genes (PR-2, PR-3, and PR-5) and defence response genes (HSR-203j and HIN1 in transgenic potato leaves after glyphosate treatment and subsequent exposure to pathogenic bacterial infection, with a particular emphasis on the upregulation of HSR-203j. A comparative analysis assessed the average expression levels of these genes in both experimental and control samples. In contrast, minimal changes in gene expression were observed in plants infected with bacteria but not treated with glyphosate. CONCLUSION: The study suggests that glyphosate treatment in potatoes can enhance systemic acquired resistance to bacterial pathogens by upregulating pathogenesis-related and defence response genes. This approach shows potential for addressing bacterial diseases in potatoes, including soft bacterial rot.| 저자 | Pasalari, H.; Roeintan, A.; Ercisli, S.; Kahrizi, D.; Hemmati, C. |
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| 저널 | Iranian journal of biotechnology |
| 권·호·쪽 | 22(4), e3934 |
| PMID | 40225297 |
| DOI | 10.1021/jf0110699 |