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Publication datasheet
Title:
Induzione del silenziamento genico post-trascrizionale per la resistenza al Plum pox virus (PPV).
Authors:
Ilardi, V.; Di Nicola-Negri, E.
Year:
2009
Languages:
ITA, eng
Journal:
Resistenza indotta per il controllo di malattie delle piante : efficacia e meccanismi di azione di uno strumento sostenibile. Ancona, 18 giugno 2009. Petria
Kind of publication:
Elettronico
Location:
Roma
Editor:
CRA-PAV
Abstract in Italian:
Una delle funzioni del silenziamento genico nelle piante è la difesa dalle infezioni virali mediante degradazione sequenza-specifica dell’RNA. La presenza di RNA a doppia elica (dsRNA) nelle cellule vegetali è in grado di indurre e pilotare questo meccanismo molecolare. La Sharka è una grave malattia delle drupacee. L'agente eziologico è il Plum pox virus (PPV), patogeno da quarantena per il quale è prevista la lotta obbligatoria. In natura esistono sei ceppi di PPV (M, D, Rec, EA, W e C) benché i più importanti da un punto di vista economico siano M, D e Rec. A tutt'oggi non è possibile curare le piante malate né sono disponibili in natura fonti utili di resistenza genetica. Facendo esprimere in piante modello quattro molecole di dsRNA con sequenza omologa al genoma di PPV (UTR/P1, P1/HCPro, HCPro e HCPro/P3) si è ottenuta immunità nei confronti dell’isolato ISPaVe 44 (ceppo M) a partire dal quale sono stati prodotti i geni sintetici (Di Nicola-Negri et al., 2005). Per l’induzione di tale immunità si è visto essere sufficiente la presenza di un singolo locus con una singola copia del gene (Ilardi et al., 2007). Al fine di verificare la capacità di resistenza ad ampio spettro sono state effettuate prove d’infezione con isolati di PPV afferenti ai ceppi D, M, Rec, EA e C prelevati da diverse matrici vegetali in differenti aree geografiche. Tutti i costrutti sono stati in grado di indurre immunità verso gli isolati dei ceppi D, M e Rec; il costrutto UTR/P1 anche nei confronti dei ceppi EA e C, più lontani filogeneticamente (Di Nicola-Negri and V. Ilardi, 2006). Confrontando la sequenza nucleotidica dei costrutti e delle relative sequenze nel genoma dei diversi isolati si è trovata una correlazione diretta tra capacità di indurre resistenza e presenza di regioni di omologia superiori ad una ventina di nucleotidi. Dati presenti in letteratura indicano che il silenziamento è inibito a basse temperature (Szitta et al., 2003). Per controllare la capacità di indurre resistenza al variare della temperatura sono stati effettuati esperimenti di infezione a 15°, 25° e 30°C con una linea T2 di piante esprimente il costrutto UTR/P1. Le piante sono risultate immuni all’infezione di PPV a tutte le temperature, anche quando ripetutamente inoculate con il virus (Di Nicola-Negri et al., 2007). Così come le piante hanno evoluto il silenziamento genico per difendersi dai virus, i virus hanno coevoluto proteine, i soppressori del silenziamento, per inibire tale meccanismo. Per appurare se la presenza di soppressori funzionali fosse in grado di inibire il silenziamento del PPV, piante UTR/P1 sono state inoculate con PPV e Cucumber mosaic virus (CMV) e con PPV e Potato virus Y (PVY). Nonostante la presenza dei soppressori eterologhi 2b e HCPro, espressi rispettivamente da CMV e da PVY, il costrutto UTR/P1 è riuscito ad indurre immunità a PPV. Visti i risultati conseguiti in pianta modello è lecito pensare che l’induzione del silenziamento genico post-trascrizionale ad opera del costrutto UTR/P1 possa essere una delle migliori strade da percorrere per l’ottenimento di resistenza alla sharka nelle drupacee.
Abstract in English:
Gene silencing in plant, among other functions, acts as defence mechanism against viral infections. Double stranded RNA (dsRNA) triggers degradation of homologous RNAs in the cell. Plum pox virus (PPV) is the causal agent of sharka, one of the most detrimental diseases of stone fruits. There are six PPV strains (M, D, Rec, EA, W e C) but D, M and Rec are the most important from an economical point of view. Until now it is not possible to recover virus infected plants by treating the same with chemicals, and breeding programs for PPV resistance have met with limited success. In order to obtain resistance to PPV infection we have developed four PPV-M derived gene constructs (UTR/P1, P1/HCPro, HCPro e HCPro/P3) based on the hairpin RNAi technology. In model plants all the constructs were able to induce immunity to the transgene-homologous PPV isolate (Di Nicola-Negri et al., 2005). The production of plant resistant to a wide range of PPV isolates is essential for effective control of the virus. R1 plants were challenged with PPV isolates belonging to M, D, Rec, C and EA strains collected from Prunus species in different geographic areas (Italy, Hungary, Greece and Egypt). All the lines were resistant to the PPV-D, M and Rec isolates. Moreover, the line 6 transformed with the UTR/P1 sequence was also resistant to the distantly related PPV-C and PPV-EA strains (Di Nicola-Negri and V. Ilardi. 2006). To verify whether temperature can affect UTR/P1 construct ability to induce PPV resistance, PPV infection tests were performed at different temperature on UTR/P1 R2 homozygous plants. Although previously it was shown that at low temperature (15°C) both virus and transgene triggered RNA silencing are inhibited (Szittya et al., 2003), we observed that resistance to PPV conferred by RNA silencing of PPV UTR/P1 sequences is not temperature dependent. As plant virus evolved proteins to suppress RNA silencing mixed infection with PPV and Cucumber mosaic virus (CMV) and PPV and Potato virus Y (PVY) were performed, to verify whether presence of functional heterologous viral suppressors can affect UTR/P1 construct ability to induce PPV resistance. Plants harbouring the PPV 5’ UTR/P1 construct are resistant to PPV infection in mixed infection with viruses expressing 2b or HCPro suppressors. All these data strongly suggest that the UTR/P1 construct is of particular practical interest to obtain stone fruit plants resistant to a broad range of PPV strains
Link:
http://www.cra-pav.it/PETRIAONLINE/Petria%2019/convegno%20ancona.pdf

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