Cold-Enhanced gene expression of the foliar thiolspecific antioxidant protein in Triticaie (x Triticosecale Wittm.) seedlings resistant to Microdochium Nivale (Samuels & I.C. Hallett) infection

Polish. Różowa pleśń śniegowa wywołana przez fitopatogenny grzyb microdochium nivale (Samuels & I.C. Hallett) jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych i znacznie obniżających plon chorób zbóż ozimych. Patogen ten poraża także pszenżyto (x triticosecale, Wittm.), gatunek zboża wytworzony w warunkach laboratoryjnych, o dużym potencjale plonowania przejawiającym się nawet w trudnych warunkach środowiskowych. Celem przedstawianych badań była identyfikacja genotypów pszenżyta ozimego o podwyższonej odporności na infekcję m. nivale oraz genu/-ów potencjalnie z nią powiązanych. Do analiz użyto dwóch odmian rodzicielskich oraz czterech potomnych linii podwojonych haploidów (DH) o najwyższej i najniższej indukowanej niską temperaturą odporności na pleśń śniegową, obserwowanej w wieloletnich testach komory chłodniowej. W liściach siewek wymienionych genotypów badano wpływ hartowania niską temperaturą (4 tygodnie w 4°C) na względną ekspresję genów: katalazy 1 (cat1), białka związanego z patogenezą 1 (Pr1) oraz tiol-specyficznego białka antyoksydacyjnego (tsa), przy wykorzystaniu ilościowej reakcji odwrotnej transkryptazy Real-Time PCR (qPCR). Otrzymane wyniki wskazują na istotny wpływ genotypu oraz interakcji genotyp–hartowanie na średnią względną ekspresję wszystkich badanych genów. Względna ekspresja genów cat1 i tsa mierzona w liściach kontrolnych niehartowanych siewek pszenżyta wykazała słabą dodatnią korelację z podatnością roślin na różową pleśń śniegową. Natomiast w liściach hartowanych niską temperaturą siewek obserwowano ujemną korelację względnej ekspresji genów Pr1 i tsa z podatnością roślin na m. nivale. Wyniki przeprowadzonych analiz sugerują, że wzmocniona chłodem ekspresja genu tsa w liściach pszenżyta ozimego może być potencjalnie powiązana z lepszym przygotowaniem rośliny do obrony przed infekcją m. nivale, jednakże konieczna jest weryfikacja tej tezy w dalszych eksperymentach z zastosowaniem inokulacji grzybnią. Zgodnie z naszym stanem wiedzy, jest to pierwsza praca dokumentująca ekspresję genu tsa u pszenżyta.

English. Pink snow mould resulting from microdochium nivale (Samuels & I.C. Hallett) infection is one of the most wide spread and serious diseases of winter cereals and amongst them triticale (x triticosecale, Wittm.), the man-made crop with great yielding potential even in poor environmental conditions. Therefore, we aimed to identify snow mould-resistant genotypes and gene/s potentially involved in the increased resistance. In our experimental design we have used two parental cultivars and four descendent doubled haploid (DH) lines, with the highest and the lowest cold-induced snow mould resistance in our multi-season cold chamber tests. In seedlings leaves of those genotypes we verified the effect of cold-hardening (4 weeks at 4°C) on the relative expression of selected genes: catalase 1 (cat1), pathogenesis-related protein 1 (Pr1) and thiol-specific antioxidant protein (tsa), using quantitative reverse transcriptase Real-Time PCR (qPCR). In present analysis, the genotype and the interaction of genotype–hardening had significant effects on the mean relative expression of all genes studied. The relative cat1 and tsa genes expression measured in non-hardened plants showed weak positive correlation with triticale seedlings pink snow mould susceptibility. Contrary, in cold-hardened plants we found negative correlation of the relative Pr1 and tsa genes expression with the susceptibility. Based on our results, we suggest that cold-enhanced tsa gene expression in leaves of winter triticale seed-lings could be possibly involved in plant preparing against following m. nivale infection but it should be verified during further inoculation experiments. According to our knowledge, the expression of tsa gene in triticale was for the first time confirmed by us.

Polish. zboża, hartowanie niską temperaturą, tolerancja krzyżowa, peroksyredoksyny

English. cereals, cold-hardening, cross-tolerance, thiol-specific peroxidases

9

97-117

22