Upload
yama
View
147
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Genomika. Fenotips. Augu selekcija. Ģenētiskā karte. Fiziskā karte. Genoma secība. Alēļu daudzveidība. Molekulārie marķieri, genomika un augu selekcija . Gēnu funkcija . Nils Rostoks . Mācību plāns un lekciju saraksts . Atkrustošana ( Backcrossing ) . - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
1
PCR amplification using primers Y14573_F02 5’-cgccagcaaaccagacacac-3’ and Y14573_R01 5’-ttccatgaggacggacacga-3’ (product size - 321 bp)
1500850400
200
50
Detection of allele using I digestion mlo-9 Hha
MW ma
rker
MW ma
rker
Fager
Magda
Alexis
Krona
Barke
Anabel
lPre
stige
Morex
“-” co
ntrol
05.04.2013
Nils Rostoks
MOLEKULĀRIE MARĶIERI, GENOMIKA UN AUGU SELEKCIJA
Geno
mik
a
Augu
sele
kcija
Fenotips
Ģenētiskā karte
Fiziskā karte
Genoma secība
Gēnu funkcija
Alēļu daudzveidība
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
MĀCĪBU PLĀNS UN LEKCIJU SARAKSTS
05.04.2013
2
Datums Lekcijas temats08.02.2013 Iepazīšanās, ievadlekcija15.02.2013 Augu ģenētikas vēsture. Augi kā ģenētikas modeļorganismi. 22.02.2013 Augu genomu struktūra un pētīšanas metodes 01.03.2013 Augu genomu struktūra un evolūcija. Genomu polimorfisms, poliploīdija
08.03.2013 Molekulāro marķieri un to genotipēšanas tehnoloģijas un to pielietojums genoma kartēšanā
15.03.2013 Kartēšana augos izmantojot eksperimentālas un dabiskas populācijas 22.03.2013 Lekcija nenotiek 29.03.2013 Lieldienu brīvdienas05.04.2013 Molekulārie marķieri augu selekcijā. Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija12.04.2013 Seminārs. Augu genoma struktūra un molekulārie marķieri
19.04.2013 Augu abiotiskā stresa izturības un hormonālās regulācijas molekulārā ģenētika
26.04.2013 Lekcija nenotiek (LU Satversmes sapulce)
03.05.2013Transgēno augu iegūšanas vēsture, metodes un pielietojums fundamentālos pētījumos. Latvijas un ES likumdošana ĢMO kultūraugu līdzāspastāvēšanas un ierobežotas izmantošanas jomās Transgēno augu pielietojums biotehnoloģijā. Ģenētiski modificēti kultūraugi.
10.05.2013 Seminārs. Augu abiotiskais un biotiskais stress un ĢMO 17.05.2013 Lekcija nenotiek 24.05.2013 Eksāmens
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
3ATKRUSTOŠANA
(BACKCROSSING)
05.04.2013
Pēcnācēju atkārtota krustošana ar vienu un to pašu vecāku šķirni vai līniju (recurrent parent)
Vienkārši veicama dominantas pazīmes gadījumā, kad iespējama fenotipiskā atlase
Sarežģīta poligēnu kvantitatīvo pazīmju gadījumā
Molekulārie marķieri dod iespēju atlasīt pēcnācējus, ja fenotipiskie testi nav efektīvi
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
4
05.04.2013
P1 A/A
P2 a/a
P2 a/a
XXF1
A/a
P2 a/a XBC1
A/a Fenotipiskā
izlaseBC1a/a
P2 a/a XBC2
A/a Fenotipiskā
izlaseBC2a/a
P2 a/a XBC3
A/a Fenotipiskā
izlaseBC3a/a
P2 a/a XBC4
A/a Fenotipiskā
izlaseBC4a/a
P2 a/a XBC5
A/a Fenotipiskā
izlaseBC5a/a
BC6A/a
Fenotipiskā izlase
BC6a/a
1/2 BC6F2A/a
1/4 BC6F2A/A
1/4 BC6F2a/a
Pašappute
50% P2 genoma
75% P2
87.5% P2
93.75% P2
96.875% P2
98.4375% P2
99.21875% P2
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
5RECESĪVAS ALĒLES BC IZMANTOJOT
FENOTIPISKO ATLASI
05.04.2013
P1 a/a
P2 A/AX
F1A/a
BC1A/a
1/2 F2A/a
1/4 F2A/A
1/4 F2a/a
1/2 BC1F2A/a
1/4 BC1F2A/A
1/4 BC1F2a/a
Pašappute
PašapputeP2 A/A X
X P2 A/A
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
6RECESĪVAS ALĒLES BC AR
MOLEKULĀRO MARĶIERU ATLASI
05.04.2013
P1 a/a
P2 A/A
P2 A/A
XXF1
A/a
P2 A/A XBC1
A/a Molekulāro marķieru izlase
BC1A/A
Molekulāro marķieru izlase
BC6A/a
BC6A/A
1/2 BC6F2A/a
1/4 BC6F2A/A
1/4 BC6F2a/a
Pašappute
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
7MARĶIERU PIELIETOJUMS
AUGU SELEKCIJĀ
05.04.2013
Marķieru (morfoloģisko, bioķīmisko, molekulāro) pielietojums var paātrināt augu selekciju dodot iespēju veikt izlasi nevis pēc noteiktās pazīmes (raža, slimību izturība), bet gan pēc marķiera īpašībām
Fenotipiskā selekcija ir ilgstoša un dārga
Ideālā gadījumā marķieris dod informāciju par interesējošās pazīmes klātbūtni un tās alēlisko stāvokli (homozigotiska vai heterozigotiska)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
8 MARĶIERI
05.04.2013
Marķieri, kas saistīti ar interesējošo pazīmi
Ģenētiskajā (saistības) kartē starp marķieri un interesējošo pazīmi nav novērojama rekombinācija. Šādā gadījumā marķieris tomēr var būt fiziski ļoti tālu no interesējošo pazīmi nosakošā gēna
Marķieri gēnā, kas nosaka interesējošo pazīmi
Ir noteikts gēns, kas kodē interesējošo pazīmi un šajā gēnā esošie polimorfismi tiek izmatoti, lai identificētu noteiktas funkcionālas gēna alēles krustojumu pēcnācējos
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
9MAS – MARKER-ASSISTED
SELECTION
05.04.2013
Molekulāro marķieru pielietojums noteiktu genotipu atlasē krustojumos
Dubcovsky (2004) Marker-Assisted Selection in Public Breeding Programs – the wheat experience. Crop Sci, 44: 1895
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
10MOLEKULĀRIE MARĶIERI
SELEKCIJAI
05.04.2013
Marķieru kvalitāte (cik precīzi tie nosaka pazīmi)
Tehniskās prasības marķieru pielietošanai (kāda aparatūra nepieciešama, kāds personāls vajadzīgs)
Marķieru pielietošanas izmaksas (vai marķieru pielietojums atsver to izmaksas)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
11AR PAZĪMI KODĒJOŠO
GĒNU SAISTĪTI MARĶIERI
05.04.2013
Linkage map with molecular
markers and trait
Genotyping Phenotyping
M1 M8 M15 M21M2 M9 T M22M3 M10 M16 M23M4 M11 M17 M24M5 M12 M18 M25M6 M13 M19 M26M7 M14 M20 M27
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
12AR PAZĪMI KODĒJOŠO
GĒNU SAISTĪTI MARĶIERI
05.04.2013
Ja starp marķieri un pazīmi kodējošo gēnu novērojama rekombinācija, marķieri iespējams izmantot, bet nāksies pārbaudīt arī izlasīto pēcnācēju fenotipu
Ja marķieris un pazīmi kodējošais gēns nerekombinē, arī tad nepieciešams pārbaudīt ar marķieri atlasīto pēcnācēju fenotipu
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
13
MIEŽU RŪSAS IZTURĪBAS GĒNA RPG1
KLONĒŠANA
Ļoti izturīga līnija Izturīga līnija Uzņēmīga līnija
Miežu stiebru rūsu izraisa sēne Puccinia graminis f. sp. tritici
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
14MIEŽU RŪSAS IZTURĪBAS GĒNA RPG1 KLONĒŠANA
Rpg1 darbojas gēns – pret gēnu veidā
Rpg1
Avr
avr
rpg1
Lai klonētu gēnu balstoties uz tā atrašanās vietu uz ģenētiskās kartes, nepieciešams: - detalizēta ģenētiskā karte; - viegli nosakāms fenotips
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
15RPG1 RAJONA ĢENĒTISKĀ
UN FIZISKĀ KARTE Chromosome 1(7H)
cM Bin Marker 0.0
11.5
21.2
31.8
42.3
56.6
70.3
82.7
94.8 103.7 112.4
124.5
ABG704
ABG320Rpg1
ABC151A
ABG380
ksuA1A
ABC255
ABG701
Amy2
RZ242ABC310ABC305
ABG461A
Cen1
Dor4B 145.4
1 co
1 co 15 co
1 co
2 co
BB172#13
ABG704
Pic20D
Pic20A
Pic20F
Pic20C
ABG077
Pic20B
Telomere Centromere
054i05115 kb
290m12110 kb
607p1980 kb
244m13100 kb
022c13105 kb
495p05125 kb
807c13155 kb
459e17120 kb
Pic20B
Pic20F
Pic20D
Pic20A
m12.21
NRG031
19J10LRR
19J10LRR
RSB228 (
)Rpg1
RSB228B
RSB228A - Rpg1
Pic20C
Brueggeman et al., 2002, PNAS, 99:9328
Rostoks et al., 2002, TAG, 104:129805.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
16RPG1 KANDIDĀTGĒNU
IDENTIFIKĀCIJA Identificē rekombinācijas limitēto Rpg1 rajonu
Veic atbilstošā rajona DNS sekvenēšanu un sekvences analīzi, identificē kandidātgēnus
Veic kandidātgēnu anotāciju balstoties uz to DNS un aminoskābju sekvences homoloģiju un identificē DNS polimorfismus, kas diferencē uzņēmīgās un izturīgās miežu šķirnes
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
17RPG1 GĒNA
RAKSTUROJUMS
Rpg1 ir receptorkināzei līdzīgs proteīns ar diviem kināzes domēniem
1
A
B
ATGTSS
1 400
433
710
837
TGA
poly(A)
2 3 4 5 6 7 8Rpg1 gDNA
Rpg1 cDNA
Rpg1 protein
9 10 11 12 13 14
pkinase 1 pkinase 2
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
18MOLEKULĀRAIS
MARĶIERIS RPG1 GĒNAM
05.04.2013
Eckstein et al. (2003) Allele-Specific Markers within the Barley Stem Rust Resistance Gene (Rpg1). Barley Genetics Newsletter, 33: 7
SCAR (sequence characterized amplified region) marķieris, kas atšķir Rpg1 gēna alēles, kas nodrošina slimību izturību
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
19MLO GĒNS – MLO-9 UN
MLO-11 ALĒLES
05.04.2013
mlo-9
mlo-11
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
MLO GĒNS – MLO-11 ALĒLES
05.04.2013
20
Piffanelli et al. (2004) A barley cultivation-associated polymorphism conveys resistance to powdery mildew. Nature, 430: 887
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
APKOPOJUMS PAR KLONĒTAJIEM AUGU QTL
05.04.2013
21
Takeda and Matsuoka (2008) Nat Rev Genet 9:444
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
22QTL
ATKRUSTOŠANA
05.04.2013
QTL atkrustošana reāli iespējama tikai ar marķieru palīdzību, jo fenotipiskā atlase prasītu pārāk ilgu laiku
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
23MOLEKULĀRIE MARĶIERI
QTL PĀRNESEI
05.04.2013
Ziemeļamerikas audzēšanas apstākļiem piemērotas miežu šķirnes ar augstu iesala iznākumu parasti nav tik ražīgas kā lopbarības mieži
Pārnest ražības QTL no lopbarības šķirnes Baronesse uz alus miežu šķirni Harrington
Schmierer et al. (2004) Molecular marker-assisted selection for enhanced yield in malting barley. Mol Breeding, 14: 463 (http://www.springerlink.com/content/l126052674943021/fulltext.pdf)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
24 MOL. MARĶIERI QTL PĀRNESEI
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
25 05.04.2013
Nils Rostoks
AUGU UN TO PATOGĒNU MOLEKULĀRĀ ĢENĒTIKA
AUGU IMŪNĀ SISTĒMA
05.04.2013MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
26
Jones and Dangl (2006) The plant immune system. Nature, 444: 323
http://www.tsl.ac.uk/research/jonathan-jones/ “Plants, unlike mammals, lack mobile defender cells and a somaticadaptive immune system. Instead, they rely on the innate immunity of each cell and on systemic signals emanating from infection sites”
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
27AUGU IMŪNĀ
SISTĒMA II
05.04.2013
Ausubel FM (2005) Are innate immune signaling pathways in plants and animals conserved? Nat Immunol, 6: 973
Although adaptive immunity is unique to vertebrates, the innate immune response seems to have ancient origins. Common features of innate immunity in vertebrates, invertebrate animals and plants include defined receptors for microbe-associated molecules, conserved mitogen-associated protein kinase signaling cascades and the production of antimicrobial peptides. It is commonly reported that these similarities in innate immunity represent a process of divergent evolution from an ancient unicellular eukaryote that pre-dated the divergence of the plant and animal kingdoms. However, at present, data suggest that the seemingly analogous regulatory modules used in plant and animal innate immunity are a consequence of convergent evolution and reflect inherent constraints on how an innate immune system can be constructed.
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
28 AUGU PATOGĒNI
05.04.2013
Vīrusi Baktērijas Mikroskopiskās sēnes Kukaiņi Nematodes
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
29PATOGĒNU KONTAKTS AR
AUGU
05.04.2013
Patogēni izplatās dažādā veidā – pa gaisu, ar ūdens pilienu palīdzību, caur augsni
Patogēni nonāk augā dažādā veidā – caur ievainojumu vietām, ar insektu palīdzību, caur atvārsnītēm, vai arī tieši caur augu epidermas šūnām
Patogēniem ir atšķirīgs dzīves cikls un barošanās veids, piemēram, biotrofie un nekrotrofie patogēni
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
30IZTURĪBA PRET
PATOGĒNIEM
05.04.2013
Runājot par augu slimību izturību uzmanība parasti tiek pievērsta specifiskai izturībai, kad augs ar noteiktu slimības izturības gēna alēli uzrāda izturību pret noteiktu patogēna rasi
Bet... Lielākā daļa augu ir izturīga pret lielāko daļu ‘patogēnu’!
(http://www.pngg.org/pp590_790/1-27-10-slides/1-27-10.html)
To nodrošina non-host izturība un kvantitatīvā izturība, kas piemīt arī uzņēmīgām augu šķirnēm
Atsevišķi patogēni pielāgojas noteiktām augu sugām un šķirnēm, it īpaši kultūraugu gadījumā, kuri neaug savā dabiskajā vidē
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
31SLIMĪBU IZTURĪBAS
VEIDI
05.04.2013
Non-host slimību izturība – izturība pret patogēniem, kas nav dabiskie noteiktās augu sugas ienaidnieki
Horizontālā (kvantitatīvā) slimību izturība, jeb rases nespecifiskā slimību izturība (non-race specific)
Vertikālā slimību izturība, jeb gēns – pret – gēnu slimību izturība, jeb rases specifiskā slimību izturība
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
32 PAMPS UN MAMPS
05.04.2013
Augi atpazīst dažādus patogēnu izdalītas molekulas, piemēram, baktēriju flagellīnu, vai mikroskopisko sēņu hitīnu
PAMP – Pathogen-associated molecular pattern
MAMP – Microbial-associated molecular pattern
Augi uztver PAMP/MAMP klātbūtni ar PRR (transmembrānu pattern recognition receptors) un aktivizē bazālo aizsargreakciju, kas darbojas arī virulentu patogēnu gadījumā
Patogēnu efektori, kurus augu šūnā nogādā III tipa sekrēcijas sistēma, palīdz pārvarēt PAMP izraisīto imunitāti
Ja auga NBS-LRR proteīni atpazīst efektora molekulas, iestājas efektoru izraisītā imunitāte, kurai raksturīga hipersensitīvā atbilde
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
33HIPERSENSITĪVĀ
ATBILDE
05.04.2013
Augu hipersensitīvā atbilde (HR) ir aizsargreakcija pret patogēna infekciju
HR parādās izturīgas auga šķirnes un avirulenta patogēna mijiedarbības gadījumā
Auga šūnas tiešā infekcijas vietas tuvumā iet bojā un tādējādi novērš infekcijas tālāku izplatību
Efektīva aizsardzības sistēma pret biotrofiem patogēniem
Stakman EC (1915) Relation between Puccinia graminis and plants highly resistant to its attack. J Agric Res 4: 193
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
34AUGU IMŪNĀS SISTĒMAS
DARBĪBAS PAKĀPES
05.04.2013
PAMP – Pathogen-associated molecular patterns PTI – PAMP triggered immunity ETS – Effector triggered susceptibility ETI – Effector triggered immunity
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
35AUGU UN AUGU
PATOGĒNU KOEVOLŪCIJA
05.04.2013
Augu un augu patogēnu koevolūciju bieži apraksta kā “arms race”
Patogēnam mutāciju ceļā izmainās avirulences gēns, kas tam ļauj inficēt augus, kas līdz šim bija izturīgi
Pēc tam augi sāk pielāgoties šim patogēnam un mutāciju un izlases ceļā atkal var izveidoties izturība
Augu patogēnu epidemioloģija Tomēr... daži slimību izturības gēni nodrošina
ilgstošu izturību pret vairākām patogēna rasēm gadu desmitu garumā
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
36AUGU UN AUGU
PATOGĒNU KOEVOLŪCIJA
05.04.2013
Mutācija patogēnā
Mutācija augā
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
37GĒNS – PRET – GĒNU
TEORIJA
05.04.2013
Gene – for – gene teorija Harold Henry Flor – pētījumi par linu un linu rūsas sēnes
mijiedarbībām, izmantojot gan augu patoloģijas, gan ģenētikas pieeju
Noteiktiem slimību izturības gēniem augos atbilst noteikti patogēna avirulences faktori. Noteikta R gēna un Avr gēna kombinācija noved pie slimības izturības. Visas citas kombinācijas noved pie slimības
Flor (1947) Inheritance of reaction to rust in flax. J Agr Res, 74: 241
Flor (1956) The complementary genic systems in flax and flax rust. Adv Genet, 8: 29
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
38MIEŽU RŪSA – MIEŽU RŪSAS
IZTURĪBAS GĒNS RPG1
Rpg1 darbojas gēns – pret gēnu veidā
Rpg1
Avr
avr
rpg1
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
39NEKROTISKIE MUTANTI
HR PĒTĪJUMOS
05.04.2013
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
40AVIRULENCES
PROTEĪNI
05.04.2013
Avirulences gēni sākotnēji tika identificēti, kā patogēna faktori, kas nosaka to nespēju inficēt noteiktu saimniekorganismu
Avirulences gēni kodē efektorus, kurus izdala patogēni infekcijas laikā
Samērā labi izpētīti baktēriju avirulences faktori, kuri nonāk augu šūnā caur III tipa sekrēcijas sistēmu
Eikariotisko patogēnu (mikroskopisko sēņu) avirulences faktori arī bieži vien nonāk augu šūnā, taču transporta mehānisms ir nezināms
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
41AUGU SLIMĪBAS IZTURĪBAS
GĒNI
05.04.2013
Pirmais gēns Hm1 – toksīna reduktāze (Johal and Briggs (1992) Reductase activity encoded by the HM1 disease resistance gene in maize. Science, 258: 985). Klonēts izmantojot transpozonu tagging
Arabidopsis Rps2 gēns, kodē NBS-LRR proteīnu (Kunkel et al. (1993) RPS2, an Arabidopsis disease resistance locus specifying recognition of Pseudomonas syringae strains expressing the avirulence gene avrRpt2. Plant Cell, 5: 865
Tabakas N gēns, kodē NBS-LRR proteīnu (Dinesh-Kumar et al. (1995) Transposon tagging of tobacco mosaic virus resistance gene N: its possible role in the TMV-N-mediated signal transduction pathway. PNAS, 92: 4175)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
42GALVENĀS SLIMĪBAS
IZTURĪBAS (R) GĒNU KLASES
05.04.2013
Dangl and Jones (2001) Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature, 411: 826 (http://www.tsl.ac.uk/research/jonathan-jones/pdf/NatureDanglJones2001.pdf)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
43NBS-LRR TIPA SLIMĪBU
IZTURĪBAS GĒNI
05.04.2013
McHale et al. (2006) Plant NBS-LRR proteins: adaptable guards. Genome Biol, 7:212
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
44R GĒNU DAŽĀDĪBA –
MIEŽU RPG1 GĒNS
05.04.2013
Brueggeman et al. (2002) The barley stem rust-resistance gene Rpg1 is a novel disease- resistance gene with homology to receptor kinases. PNAS, 99: 9328
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
45R GĒNU DAŽĀDĪBA –
MIEŽU RPG5 GĒNS
05.04.2013
Brueggeman et al. (2008) The stem rust resistance gene Rpg5 encodes a protein with nucleotide-binding-site, leucine-rich, and protein kinase domains. PNAS, 105: 14970
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
46R GĒNU DAŽĀDĪBA – KVIEŠU LR34 GĒNS
05.04.2013Krattinger et al. (2009) A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple fungal pathogens in wheat. Science, 323, 1360-1363
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
47R GĒNU DAŽĀDĪBA –
KVIEŠU YR36 (WSK1) GĒNS
05.04.2013Fu et al. (2009) A kinase-START gene confers temperature-dependent resistance to wheat stripe rust. Science
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
48DAŽU R PROTEĪNU STRUKTŪRA
AUGOS UN DZĪVNIEKOS
05.04.2013Dangl and Jones (2001) Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature, 411: 826 (http://www.tsl.ac.uk/research/jonathan-jones/pdf/NatureDanglJones2001.pdf)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
49KĀ DARBOJAS AUGU
SLIMĪBAS IZTURĪBAS GĒNI?
05.04.2013
Hm1 – inaktivē augu patogēna toksīnu Transmembrānu proteīni ar ārpusšūnas LRR domēnu var
kalpot kā patogēnu un to izdalīto molekulu receptori Proteīni ar iekššūnas LRR domēnu var kalpot kā patogēnu
izdalīto elicitoru receptori. Ir pierādītas tiešas Avr un R proteīnu mijiedarbības Ellis et al. (2007) Flax rust resistance gene specificity is based on direct resistance-avirulence protein interactions. Annu Rev Phytopathol, 45: 289
R proteīni ar kināzes domēnu visdrīzāk piedalās signālu pārneses ceļos
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
50
05.04.2013
SARGA (GUARD) TEORIJA
Dangl and Jones (2001) Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature, 411: 826 (http://www.tsl.ac.uk/research/jonathan-jones/pdf/NatureDanglJones2001.pdf)
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
51 SARGA (GUARD) TEORIJA
05.04.2013
Marathe and Dinesh-Kumar (2003) Plant defense: one post, multiple guards?! Mol Cell, 11: 284
R gēnu kodētie proteīni ne vienmēr ir tiešā kontaktā ar patogēna Avr proteīnu. R proteīni ‘sargā’ kādu citu augu šūnas proteīnu X. Kad Avr proteīns nonāk šūnā un izmaina X proteīnu (proteolītiska šķelšana, fosforilācija u.c.), R proteīns ‘sajūt’ šo izmaiņu un dod signālu, kas noved pie hipersensitīvās atbildes
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
52
05.04.2013Mackey et al. (2002) RIN4 interacts with Pseudomonas syringae type III effector molecules and is required for RPM1-mediated resistance in Arabidopsis. Cell, 108: 743
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
53SISTĒMISKĀ IEGŪTĀ
IZTURĪBA
05.04.2013
Systemic Acquired Resistance
Systemic acquired resistance (SAR) is a mechanism of induced defense that confers long-lasting protection against a broad spectrum of microorganisms. SAR requires the signal molecule salicylic acid (SA) and is associated with accumulation of pathogenesis-related proteins, which are thought to contribute to resistance
Durrant and Dong (2004) Systemic acquired resistance. Annu Rev Phytopathol, 42: 185
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
54SISTĒMISKĀ IEGŪTĀ
IZTURĪBA
05.04.2013
Ross AF. (1961) Systemic acquired resistance induced by localized virus infections in plants. Virology 14: 340–58
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
55
05.04.2013
SAR UN R GĒNI
MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS KATEDRA
56AUGU AIZSARDZĪBAS
MEHĀNISMI
05.04.2013
Augi sintezē dažādus savienojumus, kas palīdz tiem aizsargāties pret patogēniem
Fitoaleksīni – terpenoīdi, glikosteroīdi un alkaloīdi ir efektīvi pret dažādiem patogēniem
Defensīni – peptīdi ar antifungālu aktivitāti (Thomma et al. (2002) Plant defensins. Planta, 216: 193)