Томатный корень Преобразование После прививки с Ralstonia Solanacearum для straightforward генетического анализа бактериальной болезни Wilt

Ralstonia solanacearum, причинно-следственный агент бактериального увядания болезни, является разрушительным почвенных сосудистых патогенов с мировым распространением, которые могут заразить широкий спектр видов растений, в том числе картофель, помидоры, табак, банан, перец и баклажаны, среди других^1,2. Потери урожайности, вызванные Ralstonia может достигать 80-90% производства в томате, картофеле или банане, в зависимости от сорта, климата, почвы и других факторов³. Тем не менее, модель Ralstonia значительно недостаточно изучена по сравнению с другими моделями с участием бактериальных растительных патогенов, таких как Pseudomonas шприцев или Xanthomonas spp. Кроме того, большинство исследований в растительно-микробных взаимодействий сосредоточены на модели завода Arabidopsis thaliana. Хотя исследования с использованием этих моделей в значительной степени способствовали нашему пониманию взаимодействия растений и бактерий, они не решают текущую необходимость понять эти взаимодействия в растениеводстве. Исследования, направленные на понимание взаимодействия между Ralstonia и растениеводства имеет важное значение для разработки устойчивых решений для борьбы с бактериальными болезнями увядания, но в настоящее время препятствует отсутствие простых экспериментальных анализов для характеристики различных компонентов взаимодействия. В частности, помидор, естественный хозяин для Ralstonia, является вторым по значимости овощной культурой во всем мире и зависит от множества заболеваний⁴, в том числе бактериальной болезни увядания. В этой работе мы разработали простой метод для выполнения генетического анализа инфекции Ralstonia помидоров. Этот метод основан на Agrobacteriumrhizogenes-опосредоченной трансформации томатных корней, используя DsRed флуоресценции в качестве маркера отбора⁵, а затем Ralstonia почво-залитой прививки результирующих растений, содержащих преобразованные корни, выражающие конструкцию интереса. Универсальность ассея преобразования корня позволяет выполнять либо генную переэкспрессию, либо заглушку генов, опосредованные РНК.

Потенциальное ограничение этого метода заключается в остаточном росте непреобразованных корней. Это особенно важно в тех случаях, когда плазмида используется не хватает репортера гена, который позволяет выбор преобразованных корней. Для решения этой проблемы мы разработали альтернативный метод, основанный на отборе антибиотиков, который тормозит рост непреобразованных корней, позволяя при этом расти здоровыми устойчивыми к антибиотикам трансформированными корнями. Так как A. rhizogenes не вызывает трансформацию побегов, они восприимчивы к антибиотику, и, следовательно, они должны быть отделены от антибиотикосодержащей среды.

Хотя сопротивление растений против Ralstonia не очень хорошо понимается, несколько докладов связаны изменения клеточной стенки к повышенной устойчивости к бактериальной увядание^6,7,8,9. Было высказано предположение, что эти изменения клеточной стенки влияют на развитие сосудов, важным аспектом для образа жизни Ralstonia внутри растения¹⁰. Мутации в генах, кодирующих целлюлозные синтазы CESA4, CESA7 и CESA8 в Arabidopsis thaliana, как было показано, ухудшают целостность вторичной клеточной стенки, вызывая повышенную устойчивость к Ralstonia, который, как представляется, связан с ABA сигнализации⁸. Таким образом, в качестве доказательства концепции для нашего метода, мы выполнили РНК-опосредованного гена глушить SlCESA6 (Solyc02g0722240), вторичные клеточной стенки целлюлозы синтазы, и орфогирование AtCESA8 (At4g18780). Последующие почво-заливание прививки с Ralstonia показали, что заглушая SlCESA6 повышенной устойчивостью к бактериальным симптомам увядания, предполагая, что клеточная стенка опосредованного сопротивления Ralstonia, вероятно, сохраняется в томатах, и проверки нашего метода для проведения генетического анализа бактериальной устойчивости увядания в томатных корней. Здесь мы подробно описываем этот метод, позволяющий генетическим подходам понимать бактериальное заболевание увядание за относительно короткое время и с небольшими требованиями оборудования и пространства роста растений.