Auga imunitātes marķiergēnu identifikācija un sistēmisko aizsargreakciju aktivācija āra bērza Betula pendula un hibrīdapses Populus tremula x Populus tremuloides lapās

Abstract

Līdz ar pašreizējo klimatisko pārmaiņu tendenču turpināšanos un augošu pieprasījumu pēc kokmateriāliem pieaug ātri augošu un pret dažādiem biotiskiem un abiotiskiem stresiem noturīgu koku audzēšanas aktualitāte Ziemeļeiropā. Par potenciāliem, šiem parametriem atbilstošiem kandidātiem Latvijā ir noteikti āra bērzs Betula pendula un hibrīdapse Populus tremula x Populus tremuloides. Papildus prognozētajām laikapstākļu izmaiņām, klimata pārmaiņu ietekmē tiek prognozēta arī reģiona mežos dominantās ektomikorizālās simbiozes izpaltības samazināšanās un arbuskulārās mikorizas izplatības pieaugums. Neskatoties uz šo pārmaiņu iespējams negatīvo ietekmi uz mežu CO2 sekvestrēšanas potenciālu, arbuskulārā mikoriza varētu līdztekus potenciāli veicināt augu aizsargspēju efektivitāti pret patogēniem un/vai kaitēkļiem. Šis darbs tika veikts ar mērķi atrast labi raksturotu tāla sīkplikstiņa Arabidopsis thaliana imūnreakcijās iesaistītu marķiergēnu homologus āra bērza un hibrīdpses genomos, izveidot attiecīgajiem homologiem praimerus RT-qPCR mērījumiem un noteiktu izvēlēto gēnu ekspresijas izmaiņas pie atšķirīgiem stimuliem, lai noskaidrotu potenciālos kandidātus nākotnes eksperimentiem mikorizētās sistēmās Darba rezultātā tika ievākts un izolēts mRNS no barotnēs kultivētiem hibrīdapses un āra bērza kloniem, kas apstrādāti ar flagelīnu, ievainojumu, flagelīnu un ievainojumu vai ūdeni. Tika atlasīti potenciālie āra bērza un hibrīdapses homologi 15 A. thaliana gēniem: PR1, PAD4, EDS1, MPK3, ACT2, SAND, TUB5, GAPDH2, LOX2, JAZ10, VSP2, EIN2, MYB51, FRK1 un NHL10. Katram no šiem homologiem tika iegūts praimeru pāris, kas tika izmantots RT-qPCR transkripcionālās aktivitātes analīzei. Apkopotie dati tiks izmantoti turpmākos pētījumos par imūnreakciju ierosināšanu un starpaugu signālu pārraidi, ko mediē arbuskulārā mikoriza, kas iesaistīta potenciālās imunitātes nodrošināšanā āra bērzam un hibrīdapsei.

With the continuation of current climate change trends and growing demand for timber, the relevance of fast-growing trees resistant to various biotic and abiotic stresses in Northern Europe is increasing. Silver birch Betula pendula and hybrid aspen Populus tremula x Populus tremuloides have been identified as potential candidates meeting these parameters in Latvia. In addition to the predicted changes in the weather under the influence of climate change, a decrease in the proportion of the dominant ectomycorrhizal symbiosis in the forests of the region and an increase in the prevalence of arbuscular mycorrhiza are also predicted. Despite the potentially negative impact of this change on the CO2 sequestration potential of forests, arbuscular mycorrhizal symbiosis could potentially contribute to the effectiveness of plant defenses against pathogens and/or pests. This work was carried out with the aim of finding well-characterized homologs of marker genes involved in the immune responses of Arabidopsis thaliana in the genomes of silver birch and hybrid aspen, to create corresponding primers for further studies on the activity of plant immune responses and to observe changes in expression of selected genes with different stimuli to identify potential candidates for future experiments in AM systems As a result of this work mRNA was isolated from micropropagated hybrid aspen and silver birch clones treated with flagelin, injury, flagelin and injury or water. Potential silver birch and hybrid aspen homologs were selected for 15 A. thaliana genes: PR1, PAD4, EDS1, MPK3, ACT2, SAND, TUB5, GAPDH2, LOX2, JAZ10, VSP2, EIN2, MYB51, FRK1 and NHL10. For each of these homologs, a pair of primers was obtained, which was used to analyze transcriptional activity. The gathered data will be used in further studies on the induction of immune reactions and the transmission of interplant signals mediated by arbuscular mycorrhiza involved in providing potential immunity in silver birch and hybrid aspen.