Diskuse o mezidruhovém pohybu RNA mezi hostitelskou rostlinou Cistanche a interagujícími organismy

Diskuse

Mezi hostitelskou rostlinou a interagujícími organismy byl hlášen mezidruhový pohyb RNA. Umělý přenos RNA z hostitele na patogen byl intenzivně hlášen u mnoha patogenních organismů, jako jsou háďátka, hmyz a houby v experimentu HIGS (host-induced gen silencing).²⁷Nedávno byla v parazitických rostlinách ověřena také hostitelem zprostředkovaná RNAi vůči genu patogenu.^11,28,29Výše uvedená literatura prokázala účinný pohyb ektopicky exprimované siRNA, což je charakteristický znak RNAi, v interakcích hostitel-patogen. Ve srovnání s tím byl přirozený přenos RNA hlášen jen zřídka a jejich funkční význam byl ještě méně zkoumán. Pokud nějaké byly, takové studie byly hlášeny hlavně pro malé RNA, jako je nat-siRNA (přirozená siRNA) a miRNA.³⁰V souladu s tím se nedávno ukázalo, že sRNA se pohybovaly prostřednictvím vaskulárních struktur mezi hostitelem a patogeny včetně bakterií, hub a parazitických rostlin.^12,13,31,32Několik patogenů dodává sRNA do hostitelských buněk, aby inhibovaly imunitu. Například sada 22 nt miRNA by mohla být dodána z parazitické rostlinyCuscuta campestrisk hostitelůmA. thalianaaN. benthamianak potlačení exprese cílových genůTIR1, AFB2, AFB3, BIK1aSEOR1založit úspěšný parazitismus.¹²Kromě toho byly také hlášeny rozsáhlé výměny sRNA proArabidopsis-Cuscutaparazitní systém.³³

Extrakt z Cistanche Deserticola v prášku

VYŽÁDEJTE SI VÍCE PODROBNOSTÍ:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950

Ve srovnání s sRNA je obtížné zkoumat přenos mRNA kvůli technickým překážkám pro rozlišení dlouhé transkriptové sekvence mezi zdrojovými a cílovými organismy.^2,34V tomto ohledu nabízejí parazitické rostliny dobrou možnost pro studium mobilních mRNA, protože jsou evolučně vzdálené od svého hostitele, a proto jim dostatečné sekvenční variace umožňují rozlišit mezi hostitelem a parazitem. V časném pokusu byl nejprve potvrzen přenos mRNA pro omezené geny z hostitele na parazita jednosměrně.¹⁴Identifikace mobilních mRNA ve velkém měřítku byla dosažena pomocí mikročipové analýzy a technologie sekvenování pro modelové hostiteleArabidopsis, rajče a dobře prostudovaný parazit dodder.^14,15Je obtížné rozlišit mRNA mezi zdrojovou a cílovou tkání, zejména u nemodelových druhů, které obecně postrádají genomická data³⁵(Westwood & Kim, 2017). Nyní se však tento problém začíná překonávat se zvyšováním hloubky sekvenování a zlepšováním bioinformatických přístupů. Pomocí vícenásobného zarovnání sekvencí a srovnávací analýzy jsme identifikovali kolem deseti tisíc mobilních mRNA mezi dřevinamiH. ammodendrona kořenově připojenéC. deserticola. vArabidopsis-cuscutaspojení, mobilní mRNA 9 518 a 8 655 pocházelyArabidopsisacuscutarespektive, což představuje 45 procent a 24 procent přepisů ze zdrojového organismu.¹⁵Ve stejné zprávě však bylo v rajčatech identifikováno pouze 347 (1,6 procenta) a 288 (1,1 procenta) mobilních unigenů.cuscutaparazitní systém.¹⁵V poslední době Liu a kol. oznámili, že meziArabidopsisa dodder, zatímco mobilních mRNA bylo pouze 64 (0,12 procenta) a 708 (0,19 procenta) ve spojení sója-dodder.²⁴Zde uvádíme, že 2 370 (3,38 procenta) a 7 496 (9,66 procenta) unigenů se pohybovalo meziH. ammodendronaC. deserticola, resp. Rozsah a specifita přenosu RNA se proto mezi různými systémy parazitů lišila. Tato studie představuje první zprávu o přenosu mRNA pro kořenového parazita a liší se od kmenových parazitických rostlin. K druhovým rozdílům může přispívat splývavější přenos mRNA ve směru CD→HA než v opačném směru, nicméně vyžaduje další zkoumání, aby bylo potvrzeno.

Nejnáročnějším problémem pro studium mobilních RNA je experimentální ověření přenosových událostí a funkční charakterizace mobilních RNA. Sekvenování transkriptomu je hloubkové a rozsáhlé a potvrzení transferové mRNA by mohlo být usnadněno zarovnáním více sekvencí, protože hostitel a parazit jsou navzájem vzdáleně příbuzní.^15,19Zde jsme ukázali, že srovnání sekvencí s orthology z blízce příbuzných druhů pomohlo identifikovat původ mobilní mRNA, zatímco vyloučilo sekvenci ze vzdáleně příbuzných druhů, které představují cílový organismus. Ačkoli je biologická funkce mobilní mRNA dobře prostudována pro různé geny v organismu, jejich implikace ve spojení rostlina-parazit nejsou dostatečně pochopena.²Tomu brání především nedostatek účinných výzkumných nástrojů pro mobilní mRNA a platí to zejména pro systém, ve kterém chybí transgenní přístup. K dnešnímu dni bylo funkční ověření mobilních mRNA dosaženo pouze v modelovém parazitním systému, jako je napřArabidopsis- dodder a soybean-dodder, ve kterých jsou dostupné transgenní metody, a pro dobře prostudované geny, jako je herbicid fosfinotricin acetyltransferáza (PAT)³⁶a florigenFTgen.³⁷Zde jsme použili slunečniciO. cumanaSystém pro usnadnění experimentální validace a funkční studie mobilních mRNA a potvrdil jejich roli ve vývoji parazitů. Nadměrná exprese čtyřC. deserticolagenyCdAPM, CdATPA, CdPGIaCdRPL22Ukázalo se, že urychluje připojení haustoria, což naznačuje, že tyto čtyři geny měly promotorové role v přichycení parazita a vývoji haustoria. Ačkoli bylo méně studováno, zapojení výše uvedených genů pro vývoj haustoria bylo hlášeno okrajově. Například několik proteinů ATP syntáza/ATPáza typu V bylo obohaceno v extrahaustoriálním prostoru listů ječmene infikovaných padlím, aby se zvýšila náchylnost k onemocnění.FgGPI, gen glukóza-6-fosfát izomerázy, který se podílí na biosyntéze ATP a využití zdroje uhlíku, je nezbytný pro růst hyf a vývoj plísníFusarium graminearum.³⁸Celkově naše studie prokazuje účinnost slunečnicovýchO. cumanaparazitní systém pro funkční validaciC. deserticola genů a tato strategie by mohla být užitečná i pro jiné kořenové parazity.

Je třeba poznamenat, žeC. deserticolaje specializovaný parazit, který má pouze jednoho hlášeného hostiteleH. ammodendron, což je písčitý keř omezeného biotopu v přírodě.¹⁷Z evolučního hlediska nadměrné parazitováníC. deserticola by způsobilo selhání růstu hostitele a způsobilo by nepříznivou růstovou situaci hostitele i parazita. Proto je rozumné spekulovat, že tento úzký vztah mezi hostitelem a parazitem v přirozeném ekosystému by mohl vyvinout rovnovážný mechanismus, kterým je parazit na daném hostiteli omezen na omezený počet pro úspěšné naplnění životního cyklu, místo aby zabil hostitele kvůli svému vlastní smrt. Zajímavé, nadměrné vyjádřeníCdNLR1aCdNLR2, dvaC. deserticola NBS-LRRgeny kódující domnělé R proteiny způsobily dramatický pokles ve vývoji tuberkul. Proto přenos mobilních mRNA indukujících PCD proCdNLR2aCdNLR3může určit individuální osud parazita a zabránit jejich nadměrnému parazitování na hostiteli. Ačkoli hypersenzitivní reakce byla zřídka hlášena pro interakce hostitel-parazitická rostlina ve srovnání s jiným systémem hostitel-patogen, mohla by také přispět k imunitě hostitele proti parazitickým rostlinám. U kmenového parazitaCuscuta spp. a rajčatové asociaci, bylo hlášeno, že se objevila hypersenzitivní reakce (HLR) pro nekompatibilitu a byla zprostředkována rostlinným hormonem kyseliny salicylové (SA).^39,40Například Cowpea (Vigna unguiculata) kultivar B301 kóduje VuPOB1, hostitelský homolog ubikvitin E3 ligázy obsahující doménu BTB-BACK, který způsobuje hypersenzitivní reakci v místě připojení parazita na invazi ras SG4 a SG3 kořenového parazitického pleveleStriga gesnerioides.⁴¹