Оценка влияния трансгенного компонента привойно-подвойной комбинации на устойчивость к вирусу шарки сливы | Evaluation of the effect of the transgenic component of the graft-twin combination on resistance to the plum pox virus

Russian. У косточковых плодовых культур устойчивость к вирусу шарки сливы (PPV) может быть достигнута за счет специфической деградации вирусной РНК по механизму РНК-интерференции (RNAi). Исследование решает следующий вопрос: в какой степени сигналы сайленсинга малые интерферирующие РНК (siRNA) передаются из трансгенного подвоя в прививку коммерческого сорта и насколько это влияет на его устойчивость к PPV? Были изучены две комбинации, NT:GM и GM:NT (привой:подвой), с акцентом на первую комбинацию. Инокуляцию вирусом проводили либо на привое, либо на подвое. Форму клонового подвоя косточковых культур 'Элита' [(Prunus pumila L.xP. salicina Lindl.)x(P. cerasifera Ehrh.)] использовали как подвой для домашней сливы сорта Стартовая (Prunus domestica L.). Трансгенные формы подвоя и привоя экспрессировали конструкцию РНК-шпильки, генерирующую малые интерферирующие РНК (siRNA) комплементарные гену белка оболочки PPV (CP), и демонстрировали высокую вирусную устойчивость. Данные о последовательностях пулов малых РНК (sRNA) показали, что накопление специфичной для конструкции малой интерферирующей (siRNA) в трансгенном подвое сливы достигло более 2% от общего количества. Повышенный уровень siRNA обеспечивал устойчивость к PPV и блокировал перемещение вируса через GM-ткани к NT-партнеру при инокуляции трансгенных тканей. Сигнал мобильной siRNA не перемещался от GM-подвоя к целевой NT-ткани привоя до уровня, достаточного для запуска сайленсинга транскриптов PPV и обеспечения надежной вирусной устойчивости. Отсутствие подвижности молекул siRNA, полученных из трансгена, сопровождалось переносом различных эндогенных специфичных для подвоя siRNA в NT-привой, что указывает на исключительное нарушение транзитивности исследуемого сигнала РНК интерференции. Представленные данные показывают, что результаты трансплантация косточковых плодовых культур пока непредсказуемы, транспорт siRNA в комбинации подвой/привой требует дальнейшего изучения на молекулярном уровне.

English. In stone fruit trees, resistance to Plum pox virus (PPV) can be achieved through the specific degradation of viral RNA by the mechanism of RNA interference (RNAi). Transgenic virus-resistant plants, however, raise serious biosafety concerns. The present study was aimed at answering the following question: To what extent are molecular RNAi silencing signals transmitted across graft junctions in transgrafted plum trees and how much does it affect PPV resistance in genetically modified (GM)/non-transgenic (NT) counterparts? Two combinations, NT:GM and GM:NT (scion:rootstock), were studied, with an emphasis on the first transgrafting scenario. Viral inoculation was carried out on either the scion or the rootstock. The interspecific rootstock 'Elita' [(Prunus pumila L.x.P. salicina Lindl.)x(P. cerasifera Ehrh.)] was combined with cv. 'Startovaya' (Prunus domestica L.) as a scion. Transgenic plum lines of both cultivars were transformed with a PPV-coat protein (CP)-derived intron-separate hairpin-RNA construct and displayed substantial viral resistance. High-throughput sequence data of small RNA (sRNA) pools indicated that the accumulation of construct-specific small interfering RNA (siRNA) in transgenic plum rootstock reached over 2%. The elevated siRNA level enabled the resistance to PPV and blocked the movement of the virus through the GM tissues into the NT partner when the transgenic tissues were inoculated. At the same time, the mobile siRNA signal was not moved from the GM rootstock to the target NT tissue to a level sufficient to trigger silencing of PPV transcripts and provide reliable viral resistance. The lack of mobility of transgene derived siRNA molecules was accompanied by the transfer of various endogenous rootstock-specific siRNAs into the NT scion, indicating the exceptional transitivity failure of the studied RNAi signal. The data presented indicate that transgrafting in woody fruit trees remains unpredictable, it needs further in-depth examination to deliver molecular silencing signals.