Biomics

В последнее время для защиты сельскохозяйственных культур в некоторых странах используются несколько механизмов профилактики заболеваний на основе РНК-интерференции с использованием малых РНК. Растения выделяют малые РНК, которые прямо или косвенно ингибируют вирулентность возбудителей заболеваний, которая определяется эффекторами. В данной работе было изучено влияние трех пшеничных микроРНК (miR159, miR166 и miR408), синтезированных in vitro на рост и споруляцию патогенного гриба Stagonospora nodorum, а также на экспрессию генов некротрофных эффекторов (НЭ) S. nodorum SnToxA и SnTox3 и грибных транскрипционных факторов (ТФ) Pf2, StuA, Con7, регулирующих транскрипцию генов НЭ. Было показано, что внесение микроРНК в различных концентрациях в среду культивирования грибов влияло на рост колоний и споруляцию патогена. Наибольшее влияние на эти показатели оказала miR166. С помощью геноспецифичных праймеров был проведен ПЦР-анализ, который показал, что влияние микроРНК на экспрессию генов, кодирующих НЭ и ТФ патогенного гриба S. nodorum зависело от вида и концентрации микроРНК в среде. Так, оцРНК408 в концентрации 0.5 нг/мкл снижала экспрессию всех изученных генов НЭ и ТФ на 7 сутки культивирования. Дальнейшие всесторонние исследования механизмов межвидовой регуляции с помощью миРНК могут помочь в разработке новых пестицидов в современном сельском хозяйстве.

Stagonospora nodorum Berk., Triticum L., РНК интерференция, микроРНК, некротрофные эффекторы SnToxA и SnTox3, транскрипционные факторы SnPf2, SnStuA и SnCon7

1. Ding T., Li W., Li F., Ren M., Wang W. microRNAs: Key Regulators in plant responses to abiotic and biotic stresses via endogenous and cross-kingdom mechanisms // Int. J. Mol. Sci. 2024. 25. P. 1154. doi: 10.3390/ijms25021154
2. Dubrovina A.S., Aleynova O.A., Suprun A.R., Ogneva Z.V., Kiselev K.V. Transgene suppression in plants by foliar application of in vitro-synthesized small interfering RNAs // Applied Microbiology and Biotechnology. V. 104. P. 2125–2135. doi: 10.1007/s00253-020-10355-y
3. Dubrovina A.S., Kiselev K.V. Exogenous RNAs for gene regulation and plant resistance // Int. J. Mol. Sci. V. 20. P. 2282. doi: 10.3390/ijms20092282
4. Peters Haugrud A.R., Zhang Z., Friesen T.L., Faris J.D. Genetics of resistance to Septoria nodorum blotch in wheat // Theoretical and Applied Genetics. V. 135. V. 3685–3707. doi: 10.1007/s00122-022-04036-9
5. Huang C.Y., Wang H., Hu P., Hamby R., Jin H. Small RNAs - Big players in plant-microbe interactions // Cell Host Microbe. V. 26. P. 173–182. doi: 10.1016/j.chom.2019.07.021
6. Jiao J., Peng D. Wheat microRNA1023 suppresses invasion of Fusarium graminearum via targeting and silencing FGSG_03101 // J. Plant Interact. 2018. 13. P. 514–521. doi:  10.1080/17429145.2018.1528512
7. Jiang H., Li Z.J., Zheng L.Y., Yu Y.Y., Niu D.D. Small RNAs: Efficient and miraculous effectors that play key roles in plant-microbe interactions // Molecular Plant Pathology. 2023. V. 24. P. 999–1013. doi: 10.1111/mpp.13329
8. Kettles G.J., Hofinger B.J., Hu P., Bayon C., Rudd J.J., Balmer D., Courbot M., Hammond-Kosack K.E., Scalliet G. Kanyuka K. sRNA profiling combined with gene function analysis reveals a lack of evidence for cross-kingdom RNAi in the wheat – Zymoseptoria tritici pathosystem // Front. Plant Sci. 2019. V. 10. P. 892. doi: 3389/fpls.2019.00892
9. Koch A., Kumar N., Weber L., Keller H., Imani J., Kogel K.-H. Host-induced gene silencing of cytochrome P450 lanosterol C14α-demethylase-encoding genes confers strong resistance to Fusarium species // Proc Natl Acad Sci USA. 2013. 110. P. 19324–19329. doi: 10.1073/pnas.1306373110
10. Mahanty B., Mishra R., Joshi R.K. Cross- kingdom small RNA communication between plants and fungal phytopathogens-recent updates and prospects for future agriculture // RNA BIOLOGY. V. 20(1). P. 109–119. doi: 10.1080/15476286.2023.2195731
11. Meng X., Jin W., Wu F. Novel tomato miRNA miR1001 initiates cross-species regulation to suppress the conidiospore germination and infection virulence of Botrytis cinerea in vitro // 2020. V. 759. P. 145002. doi: 10.1016/j.gene.2020.145002
12. Nuzhnaya T., Veselova S., Burkhanova G., Rumyantsev S., Shoeva O., Shein M., Maksimov I. Novel sources of resistance to Stagonosporanodorum and role of effector-susceptibility gene interactions in wheat of russian breeding // Int. J. Plant Biol. 2023a. 14. P. 377–396. doi: 10.3390/ijpb14020031
13. Nuzhnaya T., Veselova S., Burkhanova G., Maksimov I. Virulence factors of the fungal pathogen Stagonosporanodorum manipulate hormonal signaling pathways in Triticum aestivum by regulating host plant microRNA expressions // Front. Biosci. (Elite Ed) 2023b. V. 15(4). P. 22. doi: 10.31083/j.fbe1504022
14. Song -S., Gu K.-X., Duan X.-X., Xiao X.-M., Hou Y.-P., Duan Y.-B., Wang J.-X., Yu N, Zhou M.-G. Secondary amplification of siRNA machinery limits the application of spray-induced gene silencing // Mol Plant Pathol. 2018. V.19(12). P.2543–2560. doi: 10.1111/mpp.12728
15. Tan K-C., Oliver R.P. Regulation of proteinaceous effector expression in phytopathogenic fungi // PLoS Pathog. V. 13(4). e1006241. doi: 10.1371/journal.ppat.1006241
16. Yang , Zhang L., Yang Y., Schmid M., Wang Y. miRNA Mediated regulation and interaction between plants and pathogens // International Journal of Molecular Sciences. 2021. V. 22. P. 2913. doi: 10.3390/ijms22062913
17. Zhang , Zhao Y.-L., Zhao J.-H., Wang S., Jin Y., Chen Z.-Q., Fang Y.-Y., Hua C.-L., Ding S.-W., Guo H.-S. Cotton plants export microRNAs to inhibit virulence gene expression in a fungal pathogen // Nat Plants. 2016. V. 2 (10). doi: 10.1038/nplants.2016.153