انتقال ژن در گیاهان 4

ـ مقاومت به واسطه سنس (sense) و آنتی سنس (Antisense)

استراتژی دیگر الگو گرفته از پاتوژن که برای کنترل ویروس های گیاهی مورد بررسی قرار گرفته است، بیان ترانسژن آنتی سنس و جدیداً قطعات سنس RNAهای ویروسی می باشد. اساس این راهکار، اتصال RNAی ویروسی با توالی های RNA مکملی است که توسط گیاه بیان می شوند. جفت شدن نامناسب RNA-RNA، از در دسترس بودن RNA ویروسی برای همانند سازی و بیان ژن، ممانعت می نماید. بنابراین ساختارهای آنتی سنس و سنس می توانند برای بلوکه کردن مراحل اولیه مهم که در ایجاد آلودگی ویروسی مهم هستند، مورد استفاده قرار گیرند. حفاظت آنتی سنس، در توتون که RNAی مکمل پروتئین پوششی ویروس را بیان می کند نشان داده شده است.

ـ حفاظت با RNAی ماهواره ای (Satellite RNA protection)

 RNAهای ماهواره ای، گروهی از RNAهای تک رشته ای کوچک (تقریباً ۳۰۰ نوکلئوتید) هستند که برای همانندسازی و بسته بندی ویریونی به منظور ایجاد آلودگی در جای دیگر، به یک ویروس هم دست (Virus Helper) وابسته می باشند. بنابراین RNAی ماهواره ای برای تکثیر و انتقال به ویروس وابسته است، اگرچه وابسته به ژنوم ویروس نیست. این گونه RNA ماهواره ای با چندین ویروس دیگر مرتبط هستند. تعدادی از RNAی ماهواره ای تکثیر و علایم ویروس هم دست خود را تعدیل می نمایند. بسته به RNAی ماهواره ای مرتبط، طیف تغییر در ایجاد علایم از نکروز شدید تا کم اثر شدن کامل آن می باشد. بنابراین RNAهای ماهواره ای که علایم را تقلیل می دهند می توانند بطور بالقوه برای کاهش شدت بیماری ویروس یاریگر مورد استفاده قرار گیرند. بدین جهت، کاربرد آن در گیاهان تراریخت برای ایجاد مقاومت در گیاهان زراعی از جایگاه مهمی برخوردار گردیده است. تاین و همکاران (۱۹۸۷) و تاین و گوسوی (۱۹۹۱) نشان دادند که تلقیح عمدی یک نژاد ملایم ویروس موزائیک خیار (CMV) حاوی یک RNAی ماهواره ای تقلیل دهنده علائم، گیاهان توتون، فلفل، گوجه فرنگی و خیار را بطور موفقیت آمیزی در برابر یک نژاد بیماریزای CMV محافظت نمود و میزان خسارت را کاهش داد.

تاین و گوسوی(۱۹۹۱) گزارش کردند که ۱۲۱ گیاه گوجه فرنگی تراریخت بیان کننده یک RNAی ماهواره ای تقلیل دهنده علائم CMV، در مقایسه با گیاهانی که یک نژاد قوی CMV به آنها تزریق شد، ۵۰% عملکرد بیشتری تولید کردند. این راهکار مربوط به آن دسته از سیستم های ویروسی است که دارای RNAی ماهواره ای تقلیل دهنده هستند. کلن و همکاران (۱۹۹۷) . فلفل های قرمزی (Capsicum annum) تولید کردند که RNAی ماهواره ای CMV را بیان می نمودند. کاهش علائم آلودگی ویروسی در نتاج این گیاهان، پس از تلقیح با نژادهای CMV-Y یا CMV-Korea، تائید گردید.

3) مقاومت به بیماری

تا کنون تعداد زیادی از ژن های پاسخ دفاعی گیاهان که پروتئین های ضد میکروبی را کد می نمایند، کلون شده اند. اکثر این ژن ها در پاسخ به آلودگی و یا در مواجهه با ماکرومولکول های میکروبی در سطح نسخه برداری فعال می شوند. فراورده های ژن های پاسخ دفاعی می تواند شامل ۱) آنزیم های هیدرولیتیک نظیر کتیناز، 3,1D glucanase-  و دیگر پروتئین های مرتبط با بیماریزایی

۲)(PR) pathogenesis related protein پروتئین های غیرفعال کننده ریبوزوم

۳) (RIPs) پروتئین های ضد قارچ

4) (AFPs) ،آنزیم های بیوسنتزی برای تولید فیتوالکسین های ضد میکروبی،
۵) فنولیکهای متصل به دیواره، اسموتین ها  (osmotins)، تیونین ها(thionins)
۶) پراکسید هیدروژن ، باشد.

ـ پروتئینهای مرتبط با پاتوژن

این پروتئین ها دارای وزن مولکولی کم بوده و به مقادیر قابل توجهی در بافت های گیاهی آلوده تجمع می یابند. گروه های اصلی پروتئین های PR عبارتنداز PR-1 : ،2 PR- (بتا گلوکاناز   (، PR-3 (کیتینازها) ، PR-4  (شبه Heveine) و PR-5  (اسموتین و شبه تائوماتین) در توتون. برای ایجاد مقاومت به پاتوژن ها در گیاهان زراعی از توانایی آنزیم های هیدرولیزکننده در شکستن کیتین و گلوکان دیواره سلولی قارچهای پاتوژن استفاده شده است.

ژن های کیتیناز متعددی از گیاهان جداسازی شده و توصیف گردیده اند. اولین گزارش در توتون بود که یک ژن کیتیناز باکتریایی بدست آمده از باکتری خاکزی Serratina marcescens، بطور پایدار تلفیق و در برگهای توتون بیان گردید (۱۹۸۸Jones et al.). یک ژن کیتیناز اصلی از Phaseolus vulgaris تحت کنترل پروموتور ساختمانی قوی۳۵s ویروس CaMV، بطور ساختمانی و به مقدار زیاد در گیاهان تراریخت توتون و  Brassica napus  بیان شد (۱۹۹۱Broglie et al.). این بیان، منجر به حفاظت قابل ملاحظه گیاهان از قارچ پاتوژن Rhizoctonia solani گردید که باعث مرگ گیاهچه پس از جوانه زنی می شود. در مورد B.napus، اگر چه حفاظت مدنظر به صورت تاخیری بود تا ممانعت کامل از بروز علائم، با این حال نتایج بدست آمده نشان داد که سطح حفاظت به اندازهای هست که از اهمیت افتصادی در شرایط مزرعه برخوردار باشد.

هیچ گزارشی در مورد افزایش مقاومت ناشی از بیان ژن ۱-۳ D-glucanase- به تنهایی در گیاهان تراریخت وجود ندارد، اما ژن گلوکاناز وقتیکه با کیتیناز همراه می شود، مقاومت به قارچ را در توتون، گوجه فرنگی و هویج نشان می دهد.

ـ پروتئین های ضد میکروبی (Anti-microbial proteins)

گیاهان و دیگر موجودات ممکن است دارای پروتئین های ضدمیکروبی باشند که ضرورتاً در ارتباط با پاسخ دفاعی القا شده نیستند، اما وجود این پروتئین ها سبب بروز مقاومت به پاتوژن ها می شود.این پروتئین ها شامل پروتئین های غیرفعال کننده ریبوزوم (RIPs)، پروتئین های غنی از سیستئین مانند لکتین ها، دفنسین ها، تیونین ها، لیزوزایم، بازدارنده های پلی گالاکتوروناز و غیره می باشد. گیاهان تراریخت مقاوم به پاتوژن ها در گونه های متعددی تولید شده اند.