REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Rastline so nenehno izpostavljene različnim okoljskim stresorjem. Okužbe s povzročitelji bolezni lahko prizadenejo gospodarsko pomembne pridelke in vplivajo na svetovno proizvodnjo hrane. Za preprečevanje razvoja in širjenja bolezni moramo pridobiti podrobno znanje o njeni patogenezi ter o mehanizmih, na katerih temelji imunski odziv rastlin. Interakcije med rastlinami in patogeni se večinoma odvijajo na molekularnem nivoju in vključujejo vrsto molekularnih procesov ter interakcij med biološkimi molekulami, ki so edinstvene vsakemu patosistemu. Raziskovanje teh zapletenih mehanizmov vključuje uporabo različnih pristopov funkcionalne analize, od visoko zmogljivih analiz sekvenciranja do testov interakcije proteinov in vitro. V okviru te doktorske naloge smo prilagodili in uporabili različne metodologije za preučevanje molekularnih procesov okužbe vinske trte s fitoplazmo ter mehanizmov imunskega odziva krompirja na okužbo z virusom krompirja Y (PVY).
Pri preučevanju patosistema vinska trta-fitoplazme smo najprej optimizirali protokol izolacije RNA za učinkovito izolacijo skupne RNA, vključujoč male RNA, iz vzorcev vinske trte, okužene s fitoplazmo 'Candidatus Phytoplasma solani'. Naš optimizirani postopek je omogočil izolacijo čiste RNA visoke integritete in koncentracije, ki smo jo uporabili za pripravo knjižnic in sekvenciranje z visoko zmogljivostjo. V nadaljevanju smo za iskanje rastlinskih proteinskih tarč domnevnega efektorja fitoplazme 'Candidatus Phytoplasma solani' uporabili test »pull down« v kombinaciji z masno spektrometrijo in nato interakcije med efektorjem in identificiranimi tarčami potrdili s ko-imunoprecipitacijo in planta. Rezultati te študije podajajo pomembne funkcionalne informacije o slabo poznanih mehanizmih patogenosti fitoplazem, posredovanih z efektorji.
Da bi izboljšali naše razumevanje imunskega odziva krompirja na okužbo s PVY, smo raziskali vlogo krompirjevih transkripcijskih faktorjev TGA, regulatornih proteinov, ki so v modelni rastlini navadni repnjakovec (Arabidopsis thaliana) znani po svoji vlogi v rastlinski imunosti, posredovani s salicilno kislino. Naše analize proteinskih zaporedij krompirjevih TGA (StTGA) in silico so pokazale prisotnost skrajšanih proteinov, ki smo jih poimenovali mini-TGA. Ker proteini mini-TGA v navadnem repnjakovcu niso poznani, smo izvedli različne funkcionalne analize, da bi okarakterizirali krompirjev mini-TGA StTGA2.1. Rezultati te študije so pokazali, da lahko StTGA2.1 kompenzira pomanjkanje salicilne kisline pri imunskem odzivu krompirja na PVY in se povezuje z drugimi proteini StTGA, polne dolžine, za modulacijo transkripcije. Pokazali smo, da je StTGA2.1 vključen v uravnavanje izražanja genov peroksidaz razreda III, in uporabili napredno računalniško modeliranje za vpogled v strukturne vidike delovanja proteinov mini-TGA.
Rezultati, predstavljeni v tej disertaciji, prikazujejo uporabo metodologij funkcionalne analize v rastlinah in prinašajo nova spoznanja o mehanizmih interakcij med rastlinami in patogeni pri dveh gospodarsko pomembnih rastlinskih vrstah, vinski trti in krompirju. Novo pridobljeno znanje izboljšuje naše razumevanje molekularne biologije rastlinskih bolezni, kar je ključnega pomena za razvoj učinkovitih strategij za zaščito poljščin.