Экспрессия генов R1 и PR1 в листьях картофеля (Solanum tuberosum L.) сортов белорусской селекции, различных по устойчивости к фитофторозу

Проведено исследование динамики экспрессии генов R1 и PR1 в тканях листьев картофеля (Solanum tuberosum L.) высокоустойчивого к фитофторозу сорта Вектар и низкоустойчивого сорта Уладар в норме и при их заражении в течение 3 суток Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, определены общие и сортоспецифические закономерности в защитных ответах на уровне относительной экспрессии изученных генов. Обнаружено, что в отсутствии заражения в листьях сорта Вектар детектируется экспрессия R1, которая незначительно возрастает после заражения листьев фитофторой. В неустойчивом сорте Уладар экспрессия R1 не зафиксирована ни в здоровых, ни в зараженных листьях. Экспрессия PR1 в сорте Вектар присутствует в клетках незараженных листьев и увеличивается при заражении. Сорт Уладар характеризуется существенно более низким уровнем экспрессии PR1 в незараженных и зараженных листьях по сравнению с сортом Вектар, однако более существенной в сравнении с ним ее активацией в ответ на атаку патогена. Обнаружено, что экзогенный донор этилена этефон оказывает стимулирующее влияние на экспрессию R1 в сорте Вектар и экспрессию PR1 в обоих сортах. Салициловая кислота оказывает существенное положительное влияние на экспрессию R1 и PR1 в сорте Вектар, но ингибирует накопление транскриптов PR1 в сорте Уладар. Синтетический брассиностероид эпин оказывает отрицательное действие на транскрипцию R1 и PR1 в обоих сортах. Полученные профили экспрессии генов R1 и PR1 у чувствительного и устойчивого сортов картофеля к действию фитофторы на фоне одновременного действия фитогормонов могут стать основой для ранней оценки чувствительности селекционных сортов картофеля к действию указанного фитопатогена.

1. Global expression patterns of R-genes in tomato and potato / J. K. von Dahlen, K. Schulz, J. Nicolai, L. E. Rose // Frontiers in Plant Science. – 2023. – Vol. 14. – Art. 1216795. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1216795

2. Plant NBS-LRR proteins: adaptable guards / L. McHale, X. Tan, P. Koehl, R. W. Michelmore // Genome Biology. – 2006. – Vol. 7. – Art. 212. https://doi.org/10.1186/gb-2006-7-4-212

3. A genetic analysis of quantitative resistance to late blight in potato: towards marker-assisted selection / P. Oberhagemann, C. Chatot-Balandras, R. Schäfer-Pregl [et al.] // Molecular Breeding. – 1999. – Vol. 5. – P. 399–415. https://doi.org/10.1023/A:1009623212180

4. The R1 gene for potato resistance to late blight (Phytophthora infestans) belongs to the leucine zipper/NBS/LRR class of plant resistance genes / A. Ballvora, M. R. Ercolano, J. Weiß [et al.] // Plant Journal. – 2002. – Vol. 30, N 3. – P. 361–371. https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.2001.01292.x

5. Результаты по созданию нового исходного материала картофеля / В. А. Козлов, А. В. Чашинский, Н. В. Русецкий [и др.] // Картофелеводство. – 2022. – Т. 30. – С. 61–68. https://doi.org/10.47612/0134-9740-2022-30-61-68

6. The function of plant PR1 and other members of the CAP protein superfamily in plant-pathogen interactions / Z. Han, D. Xiong, R. Schneiter, C. Tian // Molecular Plant Pathology. – 2023. – Vol. 24, N 6. – P. 651–668. https://doi.org/10.1111/mpp.13320

7. Expression profiling of pathogenesis-related Protein-1 (PR-1) genes from Solanum tuberosum reveals its critical role in phytophthora infestans infection / M. Zaynab, J. Peng, Y. Sharif [et al.] // Microbial Pathogenesis. – 2021. – Vol. 161, Part B. – Art. 105290. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2021.105290

8. Exploring the vital role of phytohormones and plant growth regulators in orchestrating plant immunity / A. Shafqat, S. Abbas, M. Ambreen [et al.] // Physiological and Molecular Plant Pathology. – 2024. – Vol. 133. – Art. 102359. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2024.102359

9. О механизмах формирования устойчивости картофеля (Solanum tuberosum L.) к фитофторозу на различных этапах фенилпропаноидного метаболизма / А. А. Смирнов, Е. М. Кабачевская, С. В. Суховеева, И. Д. Волотовский // Ботаника. Исследования. – 2024. – Вып. 54. – С. 316–325.

10. Оценка первичных дигаплоидов S. tuberosum на наличие генов устойчивости к болезням и вредителям методом ПЦР-анализа / В. И. Лукша, Е. В. Воронкова, О. Н. Гукасян, А. П. Ермишин // Молекулярная и прикладная генетика. – Мн., 2012. – Т. 13. – С. 82–87.

11. Клименко, Н. С. Генетическое разнообразие сортов картофеля отечественной селекции, изученное с использованием различных типов ДНК-маркеров: дис. ... канд. биол. наук: 03.02.07 / Клименко Наталья Станиславовна. – СПб., 2022. – 225 с.

12. Expression of late blight resistance gene markers in potato varieties and wild Solanum species / E. Sokolova, M. Beketova, O. Kazakov, V. Martynov // Journal of Applied Biology and Biotechnology. – 2025. – Vol. 13, N 3. – P. 82–88. https://doi.org/10.7324/JABB.2025.220736

13. Systemic acquired resistance is induced by R gene-mediated responses independent of cell death / P.-P. Liu, S. Bhattacharjee, D. F. Klessig, P. Moffett // Molecular Plant Pathology. – 2010. – Vol. 11, N 1. – P. 155–160. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2009.00564.x

14. Van Loon, L. C. Ethylene as a modulator of disease resistance in plants / L. C. van Loon, B. P. J. Geraats, H. J. M. Linthorst // Trends in Plant Science. – 2006. – Vol. 11, N 4. – P. 184–191. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2006.02.005

15. Glazebrook, J. Contrasting mechanisms of defense against biotrophic and necrotrophic pathogens / J. Glazebrook // Annual Review of Phytopathology. – 2005. – Vol. 43. – P. 205–227. https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.43.040204.135923