Przegląd badań nad regulacją ekspresji genów głównych odporności roślin na patogeny

Rośliny, podobnie jak zwierzęta, wykształciły wielopoziomowe mechanizmy obronne, które nadają im odporność na szkodniki i patogeny. Pierwotna odpowiedź obronna nie zawsze jednak zapewnia wystarczający poziom odporności na patogeny, które dysponują szerokim wachlarzem mechanizmów przystosowawczych. Inny typ odporności jest warunkowany przez geny główne odporności — geny R. Kodowane przez nie białka, pełniące rolę receptorów, oddziałują z produktami genów awirulencji patogenów i uruchamiają szlak transdukcji sygnału, który prowadzi do reakcji nadwrażliwości, co zapobiega szerzeniu się infekcji. W związku z wysokimi zdolnościami adaptacyjnymi patogenów, poszukuje się nowych genów odporności w dzikich gatunkach roślin, które zapewniłyby roślinom uprawnym trwałą odporność. Mimo dużej liczby zidentyfikowanych i sklonowanych genów R, badaniami ekspresji objęto jak dotąd niewiele z nich. Geny R, pomimo podobieństw budowy, wykazują różny wzór ekspresji pod wpływem działania czynników biotycznych i abiotycznych. Większość genów R ulega konstytutywnej ekspresji, lecz obserwowane są także przypadki wzmacniania lub indukcji ekspresji w wyniku kontaktu z patogenem. Badania molekularne dotyczące ekspresji genów R mogą mieć w niedalekiej przyszłości zastosowanie aplikacyjne w selekcji roślin do hodowli odpornościowej, na co wskazują wyniki dotychczasowych doświadczeń. Celem przeglądu jest usystematyzowanie informacji uzyskanych z dotychczasowych badań nad ekspresją genów odporności roślin na patogeny.

Plants, like animals, have developed multi-layered defense mechanisms that make them resistant to pests and pathogens. Innate basal defense response do not always provide a sufficient level of resistance to pathogens that use a wide range of adaptive mechanisms. Another type of resistance is that conferred by the major resistance genes — R genes. Proteins coded by those genes act as receptors that interact with the corresponding products of avirulence genes of the pathogens. They trigger then signal transduction pathway that leads to hypersensitive reaction, thus preventing the spreading of infection. Due to the high adaptability of pathogens, scientists are forced to search for new resistance genes in wild species of plants that would provide more durable resistance in crops. Despite the fact that the large number of R genes has been identified and cloned up to date, the expression surveys were performed only on a few of them. The R genes have structural similarities but often show different pattern of expression under the influence of biotic and abiotic factors. Most of the R genes are constitutively expressed, but there are also cases of enhancing or inducing the expression as a result of interaction with the pathogen. Molecular research including gene expression issue may have an application aspect in the near future in selection of plants for resistance breeding programs, as was demonstrated in the some experiments. The objective of this review is to pool the information obtained from previous studies on gene expression of plant resistance genes to pathogens.