Молекулярные механизмы Ca²⁺-сенсора BraCBL1.2 в устойчивости китайской капусты к киле

Китайская капуста (Brassica rapa L. ssp pekinensis) — одна из важнейших листовых овощных культур в мире. Болезнь кила, вызываемая облигатным биотрофным почвенным патогеном Plasmodiophora brassicae (Pb), серьёзно снижает урожайность и качество крестоцветных культур, особенно китайской капусты. Ген BraCRa, один из первых клонированных генов устойчивости к киле, обеспечивает расоспецифическую устойчивость к Pb.

Как ген устойчивости (R) типа TNL у растений, BraCRa, предположительно, индуцирует приток ионов Ca²⁺ с помощью Ca²⁺-проницаемого канала. Однако конкретные нижестоящие Ca²⁺-сенсоры и декодеры сигнала BraCRa оставались неизвестными.

Цель исследования — идентифицировать конкретные изоляты Pb, против которых активен BraCRa, и определить нижестоящий Ca²⁺-сенсор для этого гена.

Ключевые результаты:

• Методами гистохимического окрашивания в Arabidopsis установлено, что BraCRa экспрессируется преимущественно в клетках корневых волосков, а его белок локализован в цитоплазме и плазматической мембране.
• На линии китайской капусты CR 3-2, несущей BraCRa, были протестированы множественные вирулентные и авирулентные изоляты Pb. Показано, что BraCRa обеспечивает широкоспектральную устойчивость к Pb у B. rapa.
• Транскриптомный анализ выявил Ca²⁺-сенсор BraCBL1.2, локализованный в плазматической мембране, который функционирует ниже BraCRa при заражении Pb.
• BraCBL1.2 демонстрирует сходные с BraCRa пространственные и временные паттерны экспрессии.
• С помощью HR-анализа на табаке доказано участие BraCBL1.2 в опосредованном BraCRa ответе ETI.
• Наконец, подтверждено, что сверхэкспрессия BraCBL1.2 усиливает устойчивость к киле у Arabidopsis.

Вывод: Исследование показало, что BraCRa обеспечивает устойчивость к киле в клетках корневых волосков крестоцветных растений, и идентифицировало BraCBL1.2 как один из нижестоящих Ca²⁺-сенсоров BraCRa во время инфекции Pb. Эта работа закладывает теоретическую основу для дальнейших исследований устойчивости китайской капусты к P. brassicae.