نقش پروتئازهای تولید شده در بیماریزایی قارچ های بیمارگر گوجه فرنگی با تجزیه کتینازهای میزبان

عنوان دوره: بیست و دومین کنگره گیاهپزشکی ایران

دریافت و تشخیص مولکولهای آزاد شده از بیمارگرها موجب تحریک سیستم دفاع پایه ای گیاهان و ایجاد مقاومت می گردد. یکی از مهمترین اجزای این مقاومت، تجمع پروتئین های مرتبط با بیماریزایی هستند. کتینازها یکی از این پروتئین ها هستند که دارای خواص ضدقارچی بوده و با خاصیت آنزیمی پلی مرهای کتین موجود در دیواره سلولی قارچها را هدف قرار داده و آنها را تجزیه می نمایند. در پاسخ، قارچ های بیمارگر پروتئین های مختلفی ترشح می نمایند تا در مقابل کتینازها از خود دفاع نمایند. برخی از این قارچها مانند Cladosporium fulvum، بیمارگر برگی گوجه فرنگی، از خود پروتئینی بنام Avr4 تولید می نماید که سطوح خارجی دیواره سلولی قارچ را از دسترسی کتینازها حفظ می نماید و چنانچه این محافظت کامل نبود و قسمتی از کتین مورد هدف کتینازها قرار گرفت، ذرات آزاد شده کتین را توسط پروتئین دیگری بنام Ecp6 جمع آوری نموده تا گیرنده های سلولی گیاه و در نتیجه دفاع گیاه برانگیخته نگردد. ژن های همولوگ کدکننده این پروتئین ها در دیگر قارچ های بیمارگر گوجه فرنگی وجود ندارد، اما این بیمارگرها قادرند تا در مقابل کتینازهای گوجه فرنگی از خود دفاع نمایند. به منظور شناسایی مکانیسم مقابله این قارچ ها با کتینازهای گیاه میزبان، فرضیه هدف قرار گرفتن آنها توسط پروتئازهای بیمارگرهای گوجه فرنگی با استقاده از ترکیبی از روشهای بیوشیمیایی، پروتئومیکس، بیوانفورماتیک مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، تمامی ژنهای کد کننده کتیناز در ژنوم گیاه شناسایی شد و چهار مورد از آنها که پروتئین هایی با قسمت اضافی چسبنده به کتین قارچ (chitin binding domain) کد می نمودند کلون کرده و با استقاده از سیستم مخمر Pichia pastoris، پروتئین های مورد نظر تولید و خالص گردیدند. سپس خاصیت آنزیمی ترشحات هفت قارچ بیمارگر گوجه فرنگی بر روی این چهار پروتئین کتیناز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سه مورد از این قارچ ها به نامهای Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (F. oxysporum), Verticillium dahliae, and Botrytis cinerea, قادر به تولید پروتئازهایی هستند که دو مورد از این کتیناز ها را هدف قرار داده و تجزیه می نماید. همچنین مطالعات نشان داد که خاصیت ضد قارچی کتینازهای تجزیه شده شدیداً کاهش می یابد. به منظور شناسایی پروتئازهای عامل، پروتئین های موجود در ترشحات قارچ F. oxysporum بر اساس اندازه تفکیک و نمونه های دارای خاصیت آنزیمی توسط Mass Spectrometry آنالیز گردید. ژنهای کد کننده پروتئازهای شناسایی شده از ژنوم قارچ حذف گردیدند و در نتیجه ترشحات بدست آمده از کلونی های قارچ موتانت فاقد توانایی تولید پروتئاز و تجزیه کتیناز گیاه در محیط آزمایشگاهی بودند. در گلخانه نیز نتایج به خوبی نشان داد که بیماریزایی موتانت های F. Oxysporum بر روی گیاهچه های گوجه فرنگی بطور معنی داری کاهش یافت که نشاندهنده نقش این پروتئازها در بیماریزایی این قارچ می باشد.

بیمارگر؛ میزبان؛ پروتئاز؛ کتیناز؛ گوجه فرنگی؛ بیماریزایی