Жаныбекович Оптимизация условий трансформации картофеля Магистерский проект на соискание степени магистра технических наук по
Транспорт вирусов в растениях и методы выявления вирусоустойчивости растений картофеля
жүктеу/скачать 7,32 Mb.
|
Каримов Нурлыбек антиплагиат
| 1.3 Транспорт вирусов в растениях и методы выявления вирусоустойчивости растений картофеля
Различают три вида транспорта вирусов в растениях: внутриклеточный, «ближний» – медленное (мкм/ч) распространение от клетки к клетке и «дальний» − более быстрое (см/ч) передвижение по проводящей системе на большие расстояния. Считается, что транспорт вирусов, в общих чертах, сохраняет последовательность этапов, характерных для транспорта ассимилятов: передвижение по плазмодесмам от клетки к клетке, загрузка флоэмных окончаний, транспорт во флоэме и выход из флоэмы в органах-рецепторах [Мэтьюз, 1973; Курсанов, 1976; Журавлев, 1979б]. Распространение вирусов по растению зависит от их взаимодействия с транспортными системами растения и растительных защитных механизмов. Работы с мутантами ВТМ показали, что «ближний» транспорт вируса, в значительной мере, определяется функционированием вирус-кодируемого белка с м. м. 30 кДа. Эти работы могут иметь важное значение для понимания механизмов устойчивости растений к вирусам, так как в результате мутации гена ВТМ, кодирующего этот белок, чувствительная реакция растений N. sylvestris на определенный штамм ВТМ сменялась на сверхчувствительную. Однако экспрессия встроенного гена белка 30 кДа ВТМ не вызывала некротизации сверхчувствительных трансгенных растений табака сорта Ксанти. Транспортные белки вирусов таких групп как потекс-,карла-, гордеи- и некоторых других транслируются тремя открытыми рамками считывания, названными тройным блоком генов. Два низкомолекулярных белка (TGBp2 и TGBp3) имеют гидрофобные участки и связываются с внутриклеточными мембранными компартментами. Показано [Ju et al., 2007], что белок TGBp2, кодируемый Х-вирусом картофеля, индуцирует образование гранулярных везикул, необходимых для транспорта вируса. Больший по размеру белок TGB1 способен связываться с РНК, имеет АТФазную активность и домены, характерные для РНК хеликазы [Habili, Symons, 1989; Rouleauetal., 1994; Kalininaetal., 2002; Leshchineretal.,2006]. Он способен изменять пропускную способность плазмодесм [Angell et al., 1996]. Все три белка участвуют в транспорте вирусов [Lawrence, Jackson, 2001; Morozov, Solovyev, 2003]. Вероятно, транспорт вирионов и вирусных компонентов в цитоплазме осуществляется за счет ее постоянного движения. Однако, новые данные свидетельствуют о том, что такой способ является не единственным. Показано, что вирусы образуют репликативные образования, расположенные на эндоплазматическом ретикулуме и состоящие из вирусных нуклеиновых кислот и белков, а также растительных белков [Schaad et al., 1997; Heinleinetal., 1998; Reichel, Beachy, 1998; Más, Beachy, 1999; Solovyevetal., 2000; Gorshkovaetal., 2003; Kargeretal., 2003; Asurmendietal., 2004;Hauptetal., 2005; Juetal., 2005; Paapeetal., 2006; Samuelsetal., 2007]. Эти же образования являются и транспортными комплексами [Hagiwara et al., 2003;Kawakamietal., 2004; Boevink, Oparka, 2005]. Была выявлена ассоциация 30 кДа белка ВТМ с эндоплазматическим ретикулом [Heinleinetal., 1998; Reichel, Beachy, 1998; Wrightetal., 2007]. Эндоплазматический ретикулум проходит через плазмодесмы (см. ниже), поэтому он является прямым каналом для попадания вирусного материала в плазмодесмы и через плазмодесмы в соседние клетки. Белки, ассоциированные с мембранами эндоплазматического ретикулума, транспортируются очень быстро и скорость их движения зависит от актин-миозиновой системы. Если актин деполяризован, то белки диффундируют очень медленно [Runions et al., 2006]. Помимо эндоплазматического ретикулума и цитоскелета в транспорте вирусного материала могут участвовать трубчатые структуры, частично или полностью сформированные из транспортных белков [Perbal et al., 1993; Wellinketal., 1993; Wieczorek, Sanfaçon, 1993]. Они образовывались внутри и на поверхности изолированных протопластов вигны, зараженных вирусом мозаики вигны [vanLentetal., 1990, 1991; Kasteeletal., 1993, 1996], протопластов табака и томатов, зараженных ВТМ и вирусом мозаики томатов, соответственно [Heinleinetal., 1995, 1998; Takahashietal., 1999]. Было выявлено связывание вирусных транспортных белков по периферии клеток в местах соединения плазмалеммы и эндоплазматического ретикулума с клеточной стенкой, а также с плазмодесмами [Boevink, Oparka, 2005]. «Ближний» транспорт вирусного материала осуществляется по плазмодесмам – цитоплазматическим мостикам, соединяющих протопласты клеток в единую систему (симпласт). Ю.Н. Журавлевым [1979б] было высказано предположение о возможности транспорта вирусов по апопласту, так как вирусный материал очень быстро обнаруживался в мезофилле механически инокулированных листьев. Вероятно, в переносе через плазмодесмы вирусных транспортных белков и нуклеиновых кислот принимают участие клеточные белки шапероны семейства Hsp70. Эти белки кроме своей основной функции, а именно укладки полипептидов в стабильные структуры, также участвуют в транспорте белков [Pilon, Schekman, 1999; Mayer, Bukau, 2005]. Было выявлено новое субсемейство клеточных Hsp70 белков, способных перемещаться по плазмодесмам и влиять на их размеры [Aoki et al., 2002]. Распространение вирусного материала из первично инфицированных листьев системных хозяев по растению происходит по проводящей системе. Проводящая система листа представлена жилками разного порядка. Жилки расположены так, чтобы обеспечить все клетки листа необходимыми веществами и отток от клеток ассимилятов. Транспорт ассимилятов в листе строго ориентирован: ассимиляты перемещаются из каждой микрозоны клеток мезофилла радиусом 70-130 мкм в сторону ближайшего к ней малого пучка и далее по клеткам флоэмы в сторону крупной жилки [Полевой, 1989]. Флоэмная часть проводящего пучка состоит из ситовидных трубок, клеток-спутников, переходных клеток и паренхимных клеток. Ксилемная часть пучка содержит трахеи и паренхимные клетки. В мелких пучках флоэмные и ксилемные сосуды заканчиваются паренхимными клетками. Общепризнано, что дальний транспорт вирусного материала происходит по сосудам флоэмы, причем загрузка и разгрузка ситовидных элементов происходит через плазмодесмы [Carrington et al., 1996]. Вирусы могут распространяться только в растениях-хозяевах. В обоих случаях ограничения в транспорте вирусов могут преодолеваться (комплементироваться) с помощью вирусов-помощников, в качестве которых могут служить родственные штаммы и даже неродственные вирусы. Комплементация вирусного транспорта является довольно распространенным феноменом. Распространение вирусов по растению зависит и от их способности противодействовать защитным механизмам растения. Одним из них является интерференция РНК (РНК-сайленсинг или умолкание генов), которая приводит к гидролизу вирусной РНК. Защита вирусной РНК от деградации происходит в результате сборки вирионов и компартментализации, то есть размещения вирусного генетического материала в специфических участках клетки (компартментах). Так, репликация РНК вируса желтой мозаики турнепса осуществляется в мембранных пузырьках, образующихся на поверхности хлоропластов. Кроме того, некоторые вирус-кодируемые белки являются супрессорами умолкания генов. Их действие приводит к усилению накопления и транспорта вирусного материала и тем самым способствует повышению чувствительности растений к вирусной инфекции [Дорохов, 2007]. В настоящее время нет единого мнения о том, в какой форме вирусы распространяются по растению. Обнаружение вирусных частиц в плазмодесмах, ситовидных элементах флоэмы и флоэмных эксудатах привело к заключению, что транспортной формой вируса являются вирусные частицы. Не исключена возможность участия свободной вирусной РНК в распространении инфекционного материала в растении, так как штаммы ВТМ, дефектные по белку оболочки, и РНК 1 (лишенная гена белка оболочки, который находится в РНК 2) вируса погремковости табака системно заражали растения. Возможно, РНК образует какие-то комплексы с растительными белками, предположили, что транспортной формой вируса являются вирусспецифические информосомоподобные рибонуклеопротеиды (вРНП), которые были обнаружены в растениях и отличались от вирионов и РНК по плавучей плотности и морфологическим признакам. В состав вРНП входили субгеномные вирусные РНК, клеточные и вирусспецифические белки. Возможно, транспортной формой Х-вируса картофеля является комплекс вирусной РНК, белка оболочки и транспортного белка, способный к трансляции. жүктеу/скачать 7,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|