Na vzniku rezistence k rizomanii se mohou podílet indukované proteiny s ß-1,3-glukanasovou a chitinasovou aktivitou

Possible participation of proteins with â-1,3-glucanase and chitinase activities in induced resistance

to rhizomania

Na vzniku rezistence k rizomanii se mohou podílet indukované proteiny s â-1,3-glukanasovou a chitinasovou aktivitou

Kateřina ŠTILLEROVÁ1, Lenka BURKETOVÁ2

1 KOR AF ČZU, 2 Ústav experimentální botaniky, AV ČR

Souhrn, klíčová slova

Rizomanie je závažné onemocnění cukrové řepy, ochrana je kvůli perzistenci spor přenašeče velmi složitá. V kořenech mladých rostlin byly lokalizovány BNYVV a P. betae společně s bazickou chitinasou IV a bazickou â-1,3-glukanasou v prim.kůře a rhizodermis. Tyto proteiny mohou hrát roli ve vzniku rezistence proti rizomanii. Podobně jako patogeny také chemické induktory jsou schopné indukovat tyto proteiny v kořenech rostlin.

Rizomanie, získaná rezistence, chemické induktory BTH a SA, bazická chitinasa (Ch4), bazická â-1,3-glukanasa

Summary, keywords

Rizomanie represents a serious disease of sugar beet with limited possibility of protection considering the long persistence of resting spores of its vector in soil. In roots of young sugar beet plants the co-localisation of BNYVV and its vector Polymyxa betae with basich chitinase (Ch4) and basic â-1,3-glucanase (Glu2) was found in cortex and rhizodermis tissues suggesting their role in resistance against rhizomania. Similarly to the pathogen, chemical inductor were found to be capable of inducing these proteins in same root tissues.

Rizomania, acquired resistance, chemical inductors, SA, BTH, basic chitinase (Ch4), basic â-1,3-glucanase

Úvod

Rizomanie je závažné onemocnění cukrové řepy (Beta vulgaris L.), je způsobováno benyvirem žluté nekrotické žilkovitosti řepy (Beet necrotic yellow vein virus - BNYVV) a také Beet soil-born pomovirem (BSBV), oba jsou přenášeny půdním organismem Polymyxa betae Keskin (Plasmodiopheraceae). Virové částice mohou po dlouhou dobu přežívat v půdě v trvalých sporách přenašeče P. betae, z tohoto důvodu je ochrana proti rizomanii velmi složitá. Jednou z možných metod ochrany by se mohla stát systémová získaná rezistence (systemic acquired resistance -SAR). SAR vzniká v rostlinách po napadení patogeny nebo po ošetření chemickými induktory např.: kyselina isonikotinová (INA), kyselina salicylová (SA), benzothiadiazol (BTH). Vznik SAR bývá doprovázen syntézou “pathogenesis related proteins” (PR-proteinů). Tyto proteiny hrají důležitou roli v obranných schopnostech rostliny.

Metody

Rostliny cukrové řepy (Beta vulgaris) cv. Hilma byly pěstovány v kultivační místnosti v sadbovačích naplněných Perlitem, v následujích podmínkách: 16 h fotoperioda, teplota 24°C/18°C a zalévány dle potřeby Steinerovým živným roztokem. Ve stáří 3 týdnů byly rostliny inokulovány homogenátem z kořenů obsahujících BNYVV a P.betae. Přibližně ve stejném stáří byly take ošetřovány chemickými induktory, rostliny byly ponořeny na 30 s do roztoku induktoru a poté omyty pod tekoucí vodou. Jako induktory jsme používali bezothiadiazol (1,2 mM) (Bion ®), kyselinu salicylovou (20 mM) a glycin betain (0,3 M) (Greenstim ®). Po čtyřech dnech byly od indukce odebrány kořeny, fixovány v 3% paraformaldehydu a 0,5% glutaraldehydu a dehydratovány v sachrosové řadě (0,1 M až 1,76 M) při 4°C a potom zmrazeny v -80°C. 6 m m řezy byly nařezány v 15% želatině na zmrazovacím mikrotomu. Vzorky byly převedeny sacharosovou řadou (1,76 M až 0,1 M). Potom byly inkubovány v 1% kozím séru 30 min a následovala inkubace se specifickou polyklonální protilátkou (proti Ch4 a Glu2, dar od Danisco, Dánsko). Po promytí TBS, byly řezy inkubovány se sekundární kozí protikráličí protilákou konjugovanou s alkalickou fosfatasou. Vizualizace aktivity alkalické fosfatásy byla provedena pomocí substátu NBT/BCIP. Obsah viru byl take zjišťován DAS-ELISOU. Příromnost Ch4 a Glu2 byla zjišťována take pomocí elektroforesy a western blotu. SDS-PAGE system Laemmli, používán byl 4% stacking a 10% resolving gel o tloušťce 1mm, proteiny byly přeblotovány na nitrocelulosovou membránu (Hybond C+) a detekovány za použití specifických protilátek a protikráličího konjugátu s alkalickou fosfatasou. Gely byly barveny stříbrem.

Výsledky - diskuse

Polymyxa betae a BNYVV indukují v rostlinách syntézu bazické chitinasy (Ch4) a bazické â-1,3-glukanasy (Glu2) a to zejména v místech blízkých infikovaným buňkám. Ch4 a Glu2 jsou v kořenech lokalizovány především v mezibuněčných prostorách primární kůry a také ve stěnách buněk. Chemické induktory benzothiadiazole (BTH), kyselina salicylová SA a glycine betaine (GB) indukují v rostlinách syntézu stejných proteinů při aplikaci na kořeny. BTH snižuje multiplikaci BNYVV v rostlinách. S ohledem na fungicidní aktivitu chitinas a â-1,3-glukanas, mohou tyto chemicky indukovatelné proteiny hrát důležitou roli nejenom v obraně proti chorobám vyskytujících se na listech, ale i proti chorobám, které postihují kořeny.

Použitá literatura

K dispozici u autorů.

Řešeno v rámci grantu GA ČR , č. 522/00/0602.