Perbincangan Pergerakan RNA Rentas Spesies Antara Tumbuhan Hos Cistanche Dan Organisma Berinteraksi
Feb 07, 2023
Perbincangan
Pergerakan RNA silang spesies dilaporkan antara tumbuhan perumah dan organisma yang berinteraksi. Pemindahan RNA tiruan dari perumah kepada patogen telah dilaporkan secara intensif untuk banyak organisma patogen seperti nematod, serangga dan kulat dalam eksperimen HIGS (penyenyapan gen yang disebabkan oleh hos).27Baru-baru ini, RNAi pengantara tuan rumah terhadap gen patogen juga disahkan dalam tumbuhan parasit.11,28,29Kesusasteraan di atas menunjukkan pergerakan berkesan siRNA yang dinyatakan secara ektopik, ciri khas RNAi, dalam interaksi hos-patogen. Berbanding dengan ini, peristiwa pemindahan RNA semula jadi jarang dilaporkan dan kaitan fungsinya lebih kurang disiasat. Jika ada, kajian sedemikian dilaporkan terutamanya untuk RNA kecil seperti nat-siRNA (siRNA semula jadi) dan miRNA.30Sehubungan itu, baru-baru ini ditunjukkan bahawa sRNA bergerak melalui struktur vaskular antara perumah dan patogen termasuk bakteria, kulat, dan tumbuhan parasit.12,13,31,32Beberapa patogen menghantar sRNA ke dalam sel perumah untuk menghalang imuniti. Sebagai contoh, satu set 22 nt miRNA boleh dihantar dari tumbuhan parasitCuscuta campestriskepada tuan rumahA. thalianadanN. benthamianauntuk menyekat ekspresi gen sasaranTIR1, AFB2, AFB3, BIK1danSEOR1untuk mewujudkan parasitisme yang berjaya.12Tambahan pula, pertukaran sRNA berskala besar juga dilaporkan untukArabidopsis-Cuscutasistem parasit.33
Serbuk Ekstrak Cistanche Deserticola
TANYA UNTUK MAKLUMAT LANJUT:
wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950
Berbanding dengan sRNA, sukar untuk menyiasat pemindahan mRNA kerana halangan teknikal untuk membezakan jujukan transkrip panjang antara organisma sumber dan destinasi.2,34Dalam hal ini, tumbuhan parasit menawarkan pilihan yang baik untuk kajian mRNA mudah alih kerana ia jauh secara evolusi dari perumahnya, dan oleh itu variasi jujukan yang mencukupi membolehkan mereka dibezakan antara perumah dan parasit. Pada percubaan awal, pemindahan mRNA mula-mula disahkan untuk gen terhad dari hos ke arah uni-parasit.14Pengenalpastian besar-besaran mRNA mudah alih dicapai melalui analisis microarray dan teknologi penjujukan untuk hos modelArabidopsis, tomato dan dodder parasit yang dikaji dengan baik.14,15Sukar untuk membezakan mRNA antara tisu sumber dan destinasi, terutamanya untuk spesies bukan model yang umumnya kekurangan data genom.35(Westwood & Kim, 2017). Walau bagaimanapun, kini isu ini mula diatasi dengan peningkatan kedalaman penjujukan dan penambahbaikan dalam pendekatan bioinformatik. Menggunakan penjajaran jujukan berbilang dan analisis perbandingan, kami mengenal pasti sekitar sepuluh ribu mRNA mudah alih antara tumbuhan berkayuH. ammodendrondan melekat pada akarC. deserticola. DalamArabidopsis-cuscutasambungan, mRNA mudah alih sebanyak 9,518 dan 8,655 berasal dariArabidopsisdancuscutamasing-masing, menyumbang 45 peratus dan 24 peratus daripada transkrip daripada organisma sumber.15Walau bagaimanapun, dalam laporan yang sama, hanya 347 (1.6 peratus ) dan 288 (1.1 peratus) unigen mudah alih dikenal pasti dalam tomato-cuscutasistem parasit.15Baru-baru ini, Liu et al. melaporkan bahawa 172 (0.06 peratus ) dan 1,416 (0.28 peratus ) mRNA mudah alih telah ditukar antaraArabidopsisdan dodder, manakala mRNA mudah alih hanya 64 (0.12 peratus ) dan 708 (0.19 peratus ) dalam sambungan dodder kacang soya.24Kami melaporkan di sini bahawa 2,370 (3.38 peratus) dan 7,496 (9.66 peratus) unigen berpindah antaraH. ammodendrondanC. deserticola, masing-masing. Oleh itu, skop dan kekhususan pemindahan pemerdagangan RNA berbeza-beza antara sistem parasit yang berbeza. Kajian ini mewakili laporan pertama pemindahan mRNA untuk parasit akar dan ia berbeza daripada dodder tumbuhan parasit batang. Pemindahan lebih konfluen mRNA dalam arah CD→HA daripada arah yang bertentangan mungkin menyumbang kepada perbezaan spesies, namun, ia memerlukan penyiasatan lanjut untuk disahkan.
Isu yang paling mencabar untuk kajian RNA mudah alih ialah pengesahan percubaan peristiwa pemindahan dan pencirian fungsian RNA mudah alih. Penjujukan transkrip adalah mendalam dan berskala besar, dan pengesahan pemindahan mRNA boleh difasilitasi oleh penjajaran jujukan berbilang kerana hos dan parasit berkait jauh antara satu sama lain.15,19Di sini, kami menunjukkan bahawa perbandingan jujukan dengan ortolog dari spesies yang berkait rapat membantu mengenal pasti asal usul mRNA mudah alih, manakala menolak jujukan daripada spesies yang berkaitan jauh yang mewakili organisma destinasi. Walaupun fungsi biologi mRNA mudah alih dikaji dengan baik untuk pelbagai gen dalam organisma, implikasinya dalam sambungan tumbuhan-parasit kurang difahami.2Ini terutamanya terhalang oleh kekurangan alat penyelidikan yang berkesan untuk mRNA mudah alih dan terutama berlaku untuk sistem yang kekurangan pendekatan transgenik. Sehingga kini, pengesahan fungsi mRNA mudah alih hanya dicapai dalam sistem parasit model sepertiArabidopsis-dodder dan soya-dodder di mana kaedah transgenik tersedia, dan untuk gen yang dikaji dengan baik seperti herbisida phosphinothricin acetyltransferase (PAT)36dan florigenFTgen.37Di sini, kami menggunakan bunga matahari-O. cumanasistem untuk memudahkan kedua-dua pengesahan eksperimen dan kajian fungsi mRNA mudah alih dan mengesahkan peranan mereka dalam pembangunan parasit. Ekspresi berlebihan empatC. deserticolagenCdAPM, CdATPA, CdPGIdanCdRPL22ditunjukkan untuk mempercepatkan lampiran haustorium, menunjukkan bahawa empat gen ini mempunyai peranan promotif dalam lampiran parasit dan pembangunan haustorium. Walaupun kurang dikaji, penglibatan gen di atas untuk pembangunan haustorium dilaporkan sedikit. Sebagai contoh, beberapa protein ATP synthase/ATPase jenis V telah diperkaya dalam ruang ekstrahaustorial daun barli yang dijangkiti cendawan serbuk untuk meningkatkan kerentanan penyakit.FgGPI, gen Glukosa-6-isomerase fosfat yang terlibat dalam biosintesis ATP dan penggunaan sumber karbon, diperlukan untuk pertumbuhan hifa dan perkembangan kulatFusarium graminearum.38Secara keseluruhan, kajian kami menunjukkan keberkesanan bunga matahari-O. cumanasistem parasit untuk pengesahan fungsiC. deserticola gen dan strategi ini juga boleh berguna untuk parasit akar yang lain.
Perlu diingatkan bahawaC. deserticolaialah parasit pakar yang hanya mempunyai satu perumah yang dilaporkanH. ammodendron, yang merupakan pokok renek tumbuh pasir dengan biotop terhad dalam alam semula jadi.17Dari aspek evolusi, parasitisme yang berlebihan daripadaC. deserticola akan menyebabkan kegagalan pertumbuhan perumah dan menyebabkan kedua-dua perumah dan parasit kepada keadaan pertumbuhan yang tidak menguntungkan. Oleh itu, adalah munasabah untuk membuat spekulasi bahawa hubungan perumah-parasit yang sempit dalam ekosistem semula jadi mungkin mengembangkan mekanisme keseimbangan yang mana parasit pada perumah tertentu dihadkan kepada bilangan terhad untuk kejayaan pemenuhan kitaran hidup, dan bukannya membunuh perumah untuk mereka. kematian sendiri. Menarik, ekspresi berlebihan daripadaCdNLR1danCdNLR2, duaC. deserticola NBS-LRRgen yang mengekod protein R yang diduga, menyebabkan penurunan dramatik dalam perkembangan tubercle. Oleh itu, pemindahan mRNA mudah alih yang mendorong PCD untukCdNLR2danCdNLR3mungkin menentukan nasib parasit individu dan menghalang parasitisme berlebihan mereka pada perumah. Walaupun tindak balas hipersensitif jarang dilaporkan untuk interaksi tumbuhan hos-parasit berbanding dengan sistem hos-patogen lain, ia juga mungkin menyumbang kepada imuniti tuan rumah terhadap tumbuhan parasit. Dalam parasit batangCuscuta spp. dan persatuan tomato, tindak balas seperti hipersensitif (HLR) dilaporkan berlaku kerana ketidakserasian dan akan dimediasi melalui asid salisilik hormon tumbuhan (SA).39,40Contohnya, Cowpea (Vigna unguiculata) kultivar B301 mengekod VuPOB1, homolog ligase ubiquitin E3 hos yang mengandungi domain BTB-BACK hos, untuk menyebabkan tindak balas hipersensitif di tapak lampiran parasit pada pencerobohan kaum SG4 dan SG3 rumpai parasit akarStriga gesnerioides.41
