vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2019-326-2-50-56vetpress-743Research ArticleЗАЩИТА РАСТЕНИЙCROP PROTECTIONМолекулярные механизмы толерантности растений к вирусным патогенам: изменения транскрипционных программ экспрессии факторов аутофагии и RQC (RNA quality control) в процессе персистентной аллексивирусной инфекцииMolecular mechanisms associated with plant tolerance to virus infection: transcriptional reprogramming of autophagy and rqc (rna quality control) factors expression during persistent allexivirus infectionАрхиповА. В.ArkhipovA. V.noemail@neicon.ruВишниченкоВ. К.VishnichenkoV. K.vish@iab.ac.ruФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной биотехнологииРоссияAll-Russian Research Institute of Agricultural BiotechnologyRussian Federation20192602202025056Copyright © Архипов А.В., Вишниченко В.К., 20202020Архипов А.В., Вишниченко В.К.Arkhipov A.V., Vishnichenko V.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/743

Толерантность к патогенам, включая вирусы, - одна из двух (наряду с резистентностью) основных форм иммунного ответа растений [1]. В отличие от резистентности, эта форма антивирусного иммунитета сопряжена со значительным снижением давления отбора в направлении возникновения новых, более вирулентных, вариантов вируса, более широким антивирусным спектром, фенотипической стабильностью и повышением способности растений адаптироваться к субоптимальным условиям окружающей среды [2]. Полученные нами ранее результаты [3,4] позволили предположить, что толерантная реакция растения на вирусную инфекцию может быть, в частности, обусловлена транскрипционным репрограммированием двух механизмов врожденной (innate) иммунной системы растения, а именно. аутофагии и RNA-decay. В соответствии с этой гипотезой, целью настоящей работы было исследование изменений транскрипционных программ экспрессии ключевых факторов аутофагии и RQC (RNA QUALITY CONTROL) в условиях толерантной реакции растения-хозяина на вирусную инфекцию. Работа проводилась в Лаборатории молекулярной вирусологии ВНИИСБ РАН на модели персистентной инфекции Х вируса шалота (ХВШ) [5]. При проведении данной работы были решены следующие задачи: 1. Обнаружены и идентифицированы транскрипты, кодирующие комплекс факторов аутофагии и RNA-decay в растениях шалота; 2. Создана система специфических праймеров, позволяющих определять уровни представленности указанных транскриптов-мишений методом полимеразной цепной реакции в реальном времени; 3. Определены уровни представленности транскриптов, кодирующих базовые факторы аутофагии и RQC на разных этапах персистентной вирусной инфекции шалота. Результаты, полученные в настоящей работе, свидетельствуют о том, что толерантная реакция растений шалота в условиях персистентной вирусной инфекции специфическим образом сопряжена с изменениями транскрипционных программ экспрессии базовых факторов аутофагии и RQC. Дальнейшие исследования молекулярных механизмов, обусловливающих состояние толерантности растений к вирусной инфекции, позволят выяснить, как эти процессы могут быть перепрограммированы с целью конструирования форм с.-х. растений, находящихся во взаимовыгодных симбиотических отношениях с инфицирующими их вирусами [20].

The two major mechanisms of plant defense against pathogens including viruses are resistance (the host’s ability to limit pathogen multiplication) and tolerance (the host’s ability to reduce the effect of infection on its fitness regardless of the level of pathogen multiplication) [1]. Tolerance is evolutionary more stable defense response and is effected against a larger spectrum of virus isolates compared to resistance; the selection pressure for emergence of virulent strains is also reduced in tolerant cultivars compared to resistant one, and persistent virus infection can improve the plant resilience in sub-optimal environmental conditions [2]. On the basis of our preliminary results [3, 4] we hypothesized that the plant tolerant reaction against virus infection may be in particular the consequence of transcriptomic reprogramming of autophagy and RNA-decay, the key processes of innate plant immunity. So, the task of this study is the experimental verification of this hypothesis by quantitative real-time PCR ascertainment of the autophagy and ROC (RNA quantity control) factors expression changes during persistent shallot virus X infection [5]. The research has been conducted at Molecular Virology Laboratory and Center of collective sharing of the All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology. In this context the autophagy and RNA-decay factors coding transcripts have been identified and their representation levels were determined in shallot plants. It was drawn a conclusion that persistent Shallot virus infection correlates with the specific autophagy and ROC factors expression changes. Further research on the molecular mechanisms associated with tolerance may identify novel targets for engineering tolerance to improve agriculture practices.

allexivirusesshallot virus XAllium cepa L. var. aggregatum L.G. Donpersistent infectiontoleranceinnate & adaptive immune systemsPTI (Pattern-triggered immunity)ETI (effector-triggered immunity)RNA-silencingautophagytranscriptomic reprogrammingаллексивирусыХ вирус шалотаAllium cepa L. var. aggregatum L.G. Donперсистентная инфекциятолерантностьврожденная и адаптивная иммунные системы растенийPTI (Pattern-triggered immunity)ETI (effector-triggered immunity)РНК-сайленсингаутофагияRNA-decayтранскрипционное репрограммированиеReferences

The authors declare that there are no conflicts of interest present.