بيان تراژن aiiA در سيب‌زميني و اثر آن بر كنترل بيماري پوسيدگي نرم باكتريايي

Expression of aiiA gene in potato and its effect on the control of bacterial soft rot disease

حدنصاب حسگري مكانيسم ارتباط سلولي همراه با توليد مولكول‌هاي كوچك پيام‌رسان مانند اسيل هموسرين لاكتون در جمعيت باكتري‌هاست كه وظايف مهمي مانند تحرك، توليد آنتي‌بيوتيك، توليد رنگدانه، تشكيل بيوفيلم و توليد فاكتورهاي بيماري‌زايي را در باكتري‌ها تنظيم مي‌كند. در سال‌هاي اخير ژن‏ هاي مختلفي در باكتري‌هاي آنتاگونيست شناسايي شده‌اند كه عامل تجزيه مولكول‌هاي پيام‏ رسان باكتري‌ها بويژه اسيل هموسرين لاكتون بوده و در حدنصاب حسگري باكتري‌ها اختلال ايجاد مي‌كنند. در اين پژوهش ژن aiiA مربوط به باكتري Bacillus sp. DMS133 توسط آغازگرهاي اختصاصي aiiA-7F و aiiA-7R از همسانه محتواي اين ژن تكثير شد. به منظور بررسي اثر ژن aiiA در گياه سيب‌زميني، دستواره حاوي ژن aiiA تحت پروموتور دائمي CaMV35S در ناقل دوگانه pBI121 تهيه شد. اين دستواره با روش شوك دمايي به استرين Agrobacterium tumefaciens LBA4404 منتقل و در روش كشت گره و ميانگره در محيط‌كشت تغيير يافته MLS به گياه سيب‌زميني رقم اگريا انتقال يافت. در آزمون زيست‌سنجي، گياهان تراريخته مايه‌زني شده با سوسپانسيون باكتري Pectobacterium carotovorum ، شدت بسيار پاييني از علائم بيماري پوسيدگي نرم را بعد از پنج روز در مقايسه با گياه شاهد نشان دادند. اين گياهان تا چهار روز بعد از مايه‌زني همچنان سالم و بدون علائم رشد كردند. به نظر مي‌رسد كه بيان AiiA لاكتوناز در سيب‌زميني باعث بروز مقاومت در مراحل ابتداي شروع بيماري پوسيدگي نرم شده‌ است اما با ادامه يافتن شرايط وقوع بيماري، گياهان تراريخته نيز دچار آلودگي شدند و مراحل اوليه بيماري را به صورت علائم زردي و كم رشدي بدون پوسيدگي نرم نشان دادند.

Quorum sensing is a unique cell-cell communication of bacteria with production of diffusible small signal molecules such as acyl-homoserine lactones (AHLs). This phenomenon regulates the important functions including motility, antibiotic and pigment production, biofilm formation and production of virulence determinants in many bacteria. A potential aiiA homologue gene from Bacillus sp. DMS133 was PCR-amplified using specific PCR primers aiiA-7 F and aiiA-7R. To study the effect of aiiA expression in the potato plant, the aiiA gene was sub-cloned into binary vector, pBI121, under the control of the constitutive CaMV35S promoter to give pBI121/aiiA. The resulting plasmid was heat/shock transformed into Agrobacterium tumefaciens LB4404 and introduced into potato explants through the node and internode culture in modified MLS medium. In bioassay, the modified genetically potato plants were inoculated with Pectobacterium carotovorum suspension at 106 CFU. The results suggested that the expression of AiiA lactonase in the potato plant caused moderate resistance against soft rot bacterium. Transgenic plants showed slightly soft rot disease symptoms at five days after inoculation, while the wild type plant showed severe symptoms. Four days after inoculation, transgenic plants still grew a healthy and without symptoms, and after this period, they showed yellowing with low growth symptoms. It seems that lactonase expression in potato causes resistance against the beginning stage of bacterial infections. However, with continuing disease conditions, transgenic plants also suffered infection and the early stage symptoms (without soft rot) of disease was observed.