доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
196608 Россия, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, 3
Dr.Sci. (Biology),Leading Researcher
3 Podbelskogo Hwy., Pushkin, St. Petersburg 196608, Russia
доктор биологических наук, профессор РАН, директор института
630090 Россия, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 10
630039 Россия, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160
Dr. Sci. (Biology), Professor of the RAS, Director
10 Akademika Lavrentyeva Ave., Novosibirsk 630090 Russia
160 Dobrolyubova St., Novosibirsk 630039, Russia,
доктор биологических наук, профессор РАН, главный научный сотрудник
196608 Россия, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, 3
Dr. Sci. (Biology), Professor of the RAS, Chief Researcher
3 Podbelskogo Hwy., Pushkin, St. Petersburg 196608, Russia
Актуальность. Известно, что симптоматика больных растений картофеля может быть результатом комплементарных взаимодействий между геномной РНК вироида веретеновидности клубней картофеля (PSTVd) и мРНК некоторых регуляторных генов, которые приводят к РНК-интерференции, синтезу малых интерферирующих РНК (vd-sRNA PSTVd) и нарушению морфогенеза. В то же время степень проявления симптомов при поражении вироидом варьирует у различных сортов картофеля. Впервые рассмотрена возможность предсказания взаимодействий участков 3’ UTR различных аллелей гена StTCP23, кодирующего транскрипционный фактор, с комплементарными участками в составе геномной РНК PSTVd.Материалы и методы. Материалом исследования служили растения восьми районированных сортов картофеля. Было секвенировано по шесть клонов каждого ампликона кДНК участка гена StTCP23, включающего 3’ UTR-область, и охарактеризован аллельный состав таргетных участков 3’ UTR размером 27 нуклеотидов.Результаты. Всего выявлено 11 типов аллелей, которые различаются однонуклеотидными заменами и делециями различной длины. Сорта, имеющие аллель А с нуклеотидной последовательностью, идентичной референсной (‘Gala’, ‘Colomba’, ‘Фаворит’, ‘Фиолетовый’), или высокую дозу аллеля С, имеющего делецию 4-х нуклеотидов (‘Impala’), отличались высокой восприимчивостью уже при первичном заражении PSTVd. Сорта ‘Крепыш’, ‘Labadia’ и ‘Riviera’, отнесенные к толерантным сортам при первичной инокуляции, напротив, характеризуются отсутствием аллеля А и наличием сортоспецифичных мутантных аллелей.Заключение. Высокая степень полиморфизма в сайте-мишени (3’ UТR-области) гена StTCP23 указывает на возможное давление отбора на этот локус. Можно предположить, что сорта с более короткими аллелями, которые имеют меньше оснований, комплементарных vd-sRNA в гипотетических дуплексах, и поэтому меньшую вероятность индуцировать сайленсинг гена-мишени, являются более толерантными к PSTVd при первичном заражении вироидом.
Background. It is known that the pathological phenotype of potato plants can be mediated by complementary interactions between the genomic RNA of PSTVd and mRNA of some regulatory genes, which consequently lead to RNA interference, the synthesis of small interfering RNAs (vd-sRNA PSTVd), and impaired morphogenesis. At the same time, symptoms caused by the viroid may vary in different potato cultivars. Here we predict the interactions between the 3’ UTRs of various alleles of the StTCP23 transcription factor gene and the complementary regions in PSTVd genomic RNA.Materials and methods. We selected eight commercial potato cultivars with different symptoms of viroid infection and disease. For each cultivar, six clones of each cDNA amplicon of StTCP23 with a 3’ UTR were identified, and the allelic compositions of the target regions within their 3’ UTRs were characterized.Results. In total, 11 types of alleles of the 3’ UTR StTCP23 segment complementary to the vd-sRNA PSTVd were identified. Cultivars with the A allele (‘Gala’, ‘Colomba’, ‘Favorit’, and ‘Fioletovy’) identical to the reference genome or a high dose of the C allele with a deletion of four nucleotides (cv. ‘Impala’) were characterized by high susceptibility already at the primary (firstyear) infection with the PSTVd. Cvs. ‘Krepysh’, ‘Labadia’ and ‘Riviera’, classified as tolerant during primary inoculation, on the contrary, were characterized by the absence of the A allele and the presence of cultivar-specific mutant alleles.Conclusion. A high degree of polymorphism in the target site (3’ UTR region) of StTCP23 indicates a possible selection pressure on this locus. It can be assumed that cultivars with shorter alleles, which have fewer bases complementary to vd-sRNA in hypothetical duplexes and therefore less likely to induce target gene silencing, are more tolerant to the PSTVd upon primary viroid infection.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.