Activation of the peroxidase gene in potato plants expressing the gene of antimicrobial peptide MsrA1

A Yu Misyukevich,T A Gapeeva,I D Volotovski,T G Tretyakova,T V Semanyuk

doi:10.29235/1561-8323-2020-64-3-325-331

Abstract

Antimicrobial peptide MsrA1 is a synthetic hybrid molecule based on cecropin A from giant silk moth larvae and on melittin from melliferous bee venom. Transgenic potato plants of the Belarusian variety Odyssey with the constitutive expressiоn of msrA1 gene are shown to exhibit increased resistance to fungal pathogens Phytophthora infestans and Alternaria solani. Peroxidase genes expression studies using cDNA-PCR and DNA sequencing revealed the activation of the POX peroxidase gene in transgenic plants in the absence of pathogens. This may be indirect evidence of the increased formation of reactive oxygen species, which may explain special resistance to fungal pathogens. The data obtained also confirm a possible role of intracellular antimicrobial peptide in making the plants more resistant to oxidative stress by the way of activation of the host plant defense system.

Highlights

Катионные антимикробные пептиды (АМП), которые активно взаимодействуют с мембранами, обладают свойством амфипатичности, т. е. формируют структуры, в которых гидрофобные и гидрофильные части молекулы находятся на противоположных участках действующего домена
Любой антимикробный пептид уникален по способу взаимодействия с живой системой, причем один и тот же пептид способен различно действовать в зависимости от мишени [5]
Antimicrobial peptide expression in a wild tobacco plant reveals the limits of host-microbe-manipulations in the field / A

Summary

GGTTGTGACGCTTCCATTCT poxMM

Праймеры для гена poxMM были использованы при проведении ПЦР на матрице ДНК (результаты не представлены) и кДНК трансгенных и контрольных растений картофеля. Экспрессия гена poxMM пероксидазы картофеля: a – кДНК-ПЦР с праймерами POX4: К – контрольное (нетрансформированное) растение; 1–7 – линии трансгенных растений; b –реамплификация фрагментов, полученных с помощью праймеров POX4: 1, 2, 3 – праймер POX4, POX3, POX2 соответственно (контрольное растение); 4, 5, 6 – праймер POX4, POX3, POX2 соответственно (трансгенное растение). Полученные данные об увеличении базального уровня мРНК-транскриптов гена пероксидазы (в отсутствие фитопатогенной инфекции) в клетках трансгенных растений картофеля с конститутивно экспрессируемым геном антимикробного пептида MsrA1 согласуются с данными [13] по активации генов пероксидаз в клетках трансгенных растений риса. Было установлено, что в клетках трансгенных растений картофеля с геном АМП цекропин-мелиттинового типа, обладающих повышенной устойчивостью к грибным патогенам, в отсутствие фитопатогенной инфекции происходит активация гена пероксидазы. Полученные данные также свидетельствуют в пользу того, что механизмы антибиотического действия гетерологичных антимикробных пептидов в клетках растений могут включать не только прямое воздействие на клетки фитопатогенов, но и активацию защитной системы растения-хозяина

Список использованных источников

Information about the authors