Egy szuperoxid (paraquat) toleráns, nagy antioxidáns kapacitású dohány fokozott fogékonysága szisztemikus vírusfertızéssel szemben Király Lóránt1, Nádai Tímea2 és Künstler András1
1MTA
ATK, Növényvédelmi Intézet, Budapest 2BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, Budapest
Növényvédelmi Tudományos Napok 2014 2014. február 18. Király Lóránt
Összefoglalás Korábbi kutatások szerint egy szuperoxid (paraquat) toleranciára szelektált, nagy antioxidáns kapacitású dohány biotípus fokozottan ellenáll abiotikus és biotikus stressz által okozott szöveti nekrózisnak (lásd: Barna et al., Naturwissenschaften 80, 420-422, 1993). Kíváncsiak voltunk arra, hogy ez a nekrotikus tüneteknek ellenálló dohány hogyan reagál egy szisztemikus mozaikos tüneteket okozó vírusfertızésre (Tobacco mosaic virus, TMV)? A TMV felhalmozódást elıször az inokulált (tünetmentes) levelekben mértük. A vírus-inokuláció utáni elsı 24 órában a TMV szint a paraquat szenzitív (PS) dohányban kissé nagyobb volt, mint a paraquat toleráns (PT) növényekben. A szisztemikus mozaikos tüneteket mutató levelekben a TMV felhalmozódást az inokuláció utáni késıi idıpontokban (20, 30 és 76 nap) mérve viszont azt tapasztaltuk, hogy a TMV szint a PT dohányban többszöröse a PS növényekben mért értéknek. A szisztemikus mozaikos tünetek ugyanakkor a PT növényekben jóval enyhébbek voltak, mint a PS dohányban. A növényi vírusrezisztenciában és a tünetek kialakulásában is szerepet játszó reaktív oxigénfajták (szuperoxid /O2.-/, hidrogén-peroxid /H2O2/) közül a szisztemikusan fertızött levelekben a szuperoxid szintje inkább a TMV felhalmozódással, míg a hidrogén-peroxid mennyisége a mozaikos tünetek erısségével korrelált. Három, ún. védekezési gén (NtGSTPhi, NtSGT, NtPR1a) expresszióját vizsgálva azt tapasztaltuk, hogy a génexpresszió mindegyik esetben jól követte a TMV felhalmozódását. Eredményeink szerint a nagy antioxidáns kapacitású, nekrotikus tüneteknek ellenálló PT dohány fokozottan fogékony a szisztemikus mozaikot okozó TMV-vel szemben. (A kutatást az OTKA K84002 pályázata támogatta)
2014. február 18. Király Lóránt
Elızmények paraquat toleranciára (erıs oxidatív stressz toleranciára) szelektált dohány biotípus (Nicotiana tabacum, cv. Samsun, ‘PT’): - fokozott rezisztencia abiotikus és biotikus stressz által okozott nekrotikus tünetekkel szemben - magasabb antioxidáns kapacitás (Furusawa et al., 1984; Tanaka et al.1988; Barna et al., 1993)
Egy nekrotikus tüneteknek ellenálló dohány biotípus (Nicotiana tabacum, cv. Samsun, ‘PT’): - hogyan reagál egy szisztemikus mozaikos tüneteket okozó vírusfertızésre (TMV, Tobacco mosaic virus)? 2014. február 18. Király Lóránt
A TMV felhalmozódás változása paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohány inokulált leveleiben
Valós idejő RT-qPCR
TMV felhalmozódás változása az inokuláció utáni korai idıpontokban (3, 6, 9, 24 h) TMVCP = TMV köpenyfehérje génje kontroll-inokulált = „mock” (mechanikai stressz) 2014. február 18. Király Lóránt
A TMV felhalmozódás változása paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohány szisztemikusan fertızött leveleiben
Valós idejő RT-qPCR
TMV felhalmozódás változása késıi idıpontokban (20, 30, 76 nap) TMVCP = TMV köpenyfehérje génje 2014. február 18. Király Lóránt
TMV által okozott szisztemikus tünetek, paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohánynövényeken, 20 nappal a vírus inokuláció után
Erıs mozaikos tünetek
PS
PT
2014. február 18. Király Lóránt
Védekezési gének expressziójának változása paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohány inokulált leveleiben
Génexpresszió változás az inokuláció utáni korai idıpontokban (3, 6, 9, 24 h) (Valós idejő RT-qPCR)
NtGSTPhi = Phi osztályú glutation-S-transzferáz
NtSGT = szalicilsav glükozil-transzferáz kontroll-inokulált = „mock” (mechanikai stressz) 2014. február 18. Király Lóránt
Védekezési gének expressziójának változása paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohány szisztemikusan fertızött leveleiben Génexpresszió változás késıi idıpontokban (20, 30, 76 nap) Valós idejő RT-qPCR
NtGSTPhi = Phi osztályú glutation-S-transzferáz
NtSGT = szalicilsav glükozil-transzferáz
NtPR1a = patogenezissel kapcs. 1a gén 2014. február 18. Király Lóránt
Szuperoxid felhalmozódás változása paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohány TMV-vel szisztemikusan fertızött leveleiben PS fertızetlen + NBT
PS TMV + NBT
Fokozott szuperoxid felhalmozódás PT dohánylevelekben, elsısorban vírusfertızés hatására - korreláció a TMV-felhalmozódással
PT fertızetlen + NBT
PT TMV + NBT
Szuperoxid felhalmozódás változása a TMV-inokuláció után 40 nappal (nitro blue tetrazolium /NBT/ szövetfestéssel detektálva) 2014. február 18. Király Lóránt
Hidrogén-peroxid felhalmozódás változása paraquat szenzitív (PS) és paraquat toleráns (PT) dohány TMV-vel szisztemikusan fertızött leveleiben PS fertızetlen + DAB
PS TMV + DAB
Fokozott H2O2 felhalmozódás PS dohánylevelekben, elsısorban vírusfertızés hatására - korreláció a szisztemikus mozaikos tünetekkel
PT fertızetlen + DAB
PT TMV + DAB
Hidrogén-peroxid (H2O2) felhalmozódás változása a TMV-inokuláció után 40 nappal
(diamino-benzidin /DAB/ szövetfestéssel detektálva) 2014. február 18. Király Lóránt
Következtetések Paraquat toleráns (PT) dohány: - tüneti rezisztencia egy mozaikos tüneteket okozó vírus (TMV) fertızésekor is. - DE: jóval nagyobb vírusmennyiség a szisztemikusan fertızött, kevésbé mozaikos levelekben (PS dohányhoz képest) Védekezési gének (NtGSTPHI1, NtSGT, NtPR1a) expressziója: - jól követte a TMV felhalmozódását, mind az inokulált, mind a szisztemikusan fertızött levelekben. Reaktív oxigénfajták (szuperoxid, hidrogén-peroxid) mennyisége a szisztemikusan fertızött levelekben : - szuperoxid: korreláció a TMV-felhalmozódással - hidrogén-peroxid: korreláció a mozaikos tünetekkel (A kutatást az OTKA K84002 pályázata támogatta)
2014. február 18. Király Lóránt
