ИСТИНА

Гены связанных с патогенезом белков (pathogenesis-related, PR) активируются в растениях в ответ на абиотические и биотические стрессы, индуцируя различные защитные механизмы, в том числе локальную и/или системную приобретенную устойчивость. В настоящее время выделяют 17 семейств PR белков, различающихся по структуре, механизму действия и специфичности к патогенам. В данной работе впервые проведена идентификация в геноме чеснока A. sativum (PRJNA606385, PRJNA607255) генов семейств PR1-5. Было найдено 16 генов, принадлежащих к семейству PR1, по три гена семейств PR2, PR4 и PR5 и семь генов хитиназ класса I, относящихся к семейству PR3. Наличие нескольких паралогов в каждом семействе AsPR (Allium sativum PR) предполагает функциональную избыточность или, наоборот, функциональную дивергенцию PR, такую как участие в дифференциальных ответах на различные стрессы и патогены. Проведенный анализ промоторных областей исследуемых генов выявил 15 гормон- и 10 стресс-чувствительных cis-регуляторных элементов, состав которых у разных генов был различным, что соответствует высказанной выше гипотезе. Также было показано, что паралоги в основном тандемно сгруппированы на хромосомах, что указывает на то, что семейства AsPR генов возникли в результате эволюционных тандемных дупликаций. Анализ аминокислотных последовательностей AsPR показал наличие характерных для каждого из семейств функциональных доменов и консервативных мотивов. В соответствии с данными in silico анализа, по функциональной активности белки семейств AsPR1, AsPR3, AsPR4 и AsPR5 были связаны с защитными реакциями растений, AsPR2 – с процессом углеводного обмена, а AsPR3, помимо катаболизма хитина, связаны с метаболизмом полисахаридов клеточной стенки. Анализ профилей экспрессии в органах растений чеснока показал, что максимальные уровни транскрипции для всех исследуемых генов приходились на корни, листья или проростки. Поскольку идентифицированные гены AsPR предположительно участвуют в защитном ответе растений, их экспрессию оценивали в корнях, стеблях (донцах) и зубках у двух сортов чеснока, устойчивого (сорт Сармат) и восприимчивого (сорт Стрелец) к фузариозной гнили (Fusarium basal rot). Растения были инфицированы изолятом F. proliferatum, уровни экспрессии PR-генов анализировали в двух временных точках (через 24 и 96 ч после заражения). Было выявлено, что у устойчивого сорта Сармат в ответ на заражение в корнях и донце экспрессия отдельных генов семейств PR1, 2 и 5 возрастала в 100 и более раз. У восприимчивого сорта Стрелец транскрипция анализируемых генов активировалась не так значительно, или снижалась. Выявленные изменения паттернов экспрессии анализируемых генов позволяют предположить, что гены AsPR1a-d, g, k, AsPR2a-c, AsPR3b, c, g, AsPR4a(c), b и AsPR5a, c могут определять разницу в PR-опосредованном ответе на инфекцию Fusarium proliferatum между устойчивыми и восприимчивыми растениями чеснока.