كنترل علف هرز انگلي گل جاليز مصري از طريق افزايش مقاومت ميزبان با روش خاموشي ژن

Control of parasitic weed Egyptian broomrape through inducing resistance to the host by gene silencing strategy

گونه‌هاي گل جاليز تمام‌انگل‌هاي اجباري روي ريشه بسياري از گياهان زراعي مهم بوده و به شدت عملكرد كمي و كيفي آن‌ها را كاهش مي‌دهند. از آنجايي كه روش‌هاي‌ سنتي قادر به كنترل موثر اين انگل نمي‌باشند، بكارگيري روش‌هاي جديد بيوتكنولوژي ضروري به نظر مي‌رسد. در اين مطالعه، ابتدا سازه‌هاي خاموشي براساس RNAi، حاوي يك قطعه اختصاصي از ژن‌‌هاي موردنظر با تكرار معكوس، عليه سه ژن‌ درگير در مصرف ساكارز (PaCWI، PaSUS1، و PaM6PR) ساخته شدند. سپس اين سازه‌ها با استفاده ازآگروباكتريوم به روش تزريق موضعي، به برگ‌هاي گوجه‌فرنگي آلوده به گل جاليز منتقل شدند. سه روز پس از تزريق، از شاخه‌هاي گل جاليز متصل به گوجه فرنگي‌هاي آگرواينفيلتره‌شده نمونه‌برداري صورت گرفت. پس از استخراج RNA و ساخت cDNA، سطح بيان نسبي ژن‌ها در شاخه‌هاي گل جاليز با qPCR‌ تعيين و داده‌ها با نرم‌افزار REST آناليز شدند. بر اساس نتايج، سيگنال‌هاي خاموشي توليدشده توانستند با موفقيت از ميزبان به انگل انتقال يافته و بيان ژن‌هاي PaM6PR، PaSUS1، و PaCWI را به ترتيب 7/58، 54/22 و 84/8 برابر نسبت به شاهد كاهش دهند. اين تحقيق نشان داد كه خاموشي اين ژن‌ها مسئول در انگل مي‌تواند در آينده براي توليد گوجه‌فرنگي‌هاي ترانس‌ژنيك مقاوم به انگل به كار رود. اين راهبرد مي‌تواند به عنوان يك رهيافت نويدبخش براي مديريت غيرشيميايي گل جاليز در نظر گرفته شود.

Broomrape species are holoparasitic weeds on the roots of a wide range of important crops, causing severe losses in yield quality and quantity. Since broomrape is not controlled effectively by traditional methods, using the new biotechnological approaches seems to be needed. In this study, RNAi-based gene silencing constructs containing a specific fragment of the genes of interest in an inverted-repeat configuration were designed against three genes encoding the enzymes involved in sucrose utilization (PaCWI, PaSUS1, and PaM6PR). Then, these constructs were transformed by agroinjection into parasitized tomato leaves. The parasite shoots attached to agroinfiltrated tomatoes were collected on 3 days post injection. The relative genes expression levels in broomrape shoots were determined by qPCR and analyzed using the Rest software. Based on the results, the produced silencing signals have been able to transfer successfully from the host to the parasite and decrease mRNA levels of PaM6PR, PaSUS1, and PaCWI genes than control (58.7-, 22.54-, and 8.84-fold, respectively). This study demonstrated that the silencing of genes responsible for osmoregulation in the parasite can be used in generating transgenic tomato plants resistant to the parasite in the future. This strategy can be considered as a promising approach for nonchemical management of broomrape.