بیان و بررسی فعالیت ضد باکتریایی پپتید ضد میکروبی Dermaseptin B1 در ریشه‌های موئین توتون

نوع مقاله : علمی پژوهشی-فارسی

نویسندگان

1 دانشگاه لرستان

2 زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان

چکیده

بیمارگرهای گیاهی، حشرات و علف‌های هرز سالانه بیش از 30 درصد از محصولات کشاورزیرا نابود می­ کنند. برای کنترل باکتری­ های بیمارگر گیاهی، به طور فزاینده‌ای از سموم شیمیایی باکتری­ کش استفاده شده است که ضمن ایجاد مقاومت در بیمارگرها، باعث مخاطراتی برای سلامت انسان و محیط ‌زیست می‌شوند. از این­رو، اصلاح گیاهان مقاوم به باکتری­ های بیماری­زا، راهکاری ارزشمند و پایدار محسوب می­ شود. پپتیدهای ضد میکروبی (AMP) بخشی از سیستم ایمنی موجودات زنده­ای مانند گیاهان هستند که برای مقابله با بیمارگرهای بیماری­زا تولید می‌شوند. تولید پروتئین­ های مختلف مانند پپتیدهای ضد­ میکروبی در ریشه­ های موئین گیاهان، یک ابزارمناسب برای تولید و ارزیابی فعالیت این قبیل از پروتئین­ ها است. هدف از این مطالعه، تولید پپتید ضد­ میکروبی نوترکیب درماسپتین (DrsB1) B1 در ریشه­ های موئین توتون تراریخت به کمک اگروباکتریوم ریزوژنز (Agrobacterium rhizogenes)وبررسیاثرات ضد باکتریایی آن بود. در همین راستا توالی DNA­ی کدکننده­ پپتید DrsB1 یک نوع قورباغه پس از بهینه­ سازی ترجیح کدونی، سنتز و در ناقل بیانی pGSA1285 تحت کنترل پیش­بر 35S(3×) همسانه­ سازی گردید. سامانه­ ی ژنی حاوی توالی کد­کننده DrsB1 به واسطه­ ی اگروباکتریوم ریزوژنز به ریشه­ های توتون منتقل گردید. ریشه­ های موئین تراریخت به کمک روش­ های مولکولی تایید شدند. بررسی خاصیت ضد میکروبی عصاره پروتئینی ریشه­ های موئین تراریخت نشان داد که پروتئین نوترکیب قادر است از رشد باکتری­ های بیمارگر گیاهی Pectobacterium carotovorum، Erwinia amylovora و Xanthomonas citri جلوگیری کند. پپتید DrsB1بیشترین اثرات ضد میکروبی را به ترتیب روی باکتری­ های بیماری­زای گیاهی P.carotovorum، X.citri و E.amylovora نشان داد. نتایج این مطالعه ممکن است در تولید گیاهان تراریخت حاوی پپتیدهای ضد میکروبی برای تولید گیاهان تراریخت مقاوم به پاتوژن­ های گیاهی امیدوار کننده باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Expression and antimicrobial activity analysis of a Dermaseptin B1 antibacterial peptide in tobacco hairy roots

نویسندگان [English]

  • Atefeh Alibakhshi 1
  • Farhad Nazarian-Firouzabadi 2
  • Ahmad Ismaili 1
1 Lorestan University
2 Agronomy and plant breeding Department, Faculty of agriculture, Lorestan University
چکیده [English]

Background and Objectives
Plant pathogens, insects and weeds contribute to more than 30% of crop losses annually. Toxic chemical bactericides have been extensively used to control plant pathogenic bacteria. These chemicals pose a health threat to humans and the environment and eventually lead to resistance of pathogens. Hence, breeding cultivars resistance to bacterial pathogens is a valuable and sustainable solution. Antimicrobial peptides (AMP) are a part of the immune system of all living organisms, including plants, to combat pathogenic bacteria. Hairy roots (HRs) system is a valuable tool to produce and evaluate the activity of AMPs in planta. The aim of this study was to produce a Dermaseptin B1 (Drs-B1) recombinant AMP in transgenic tobacco HRs using Agrobacterium rhizogenes and test its antibacterial activities.
Material and Methods
The DNA encoding sequence of a Drs-B1 peptide of a frog was codon optimized based and synthesized in the pGSA1285 expression vector under the control of 35S CaMV promoter (×3). A gene cassette containing the Drs-B1 gene was introduced to tobacco roots by Agrobacterium rhizogenesis mediated transformation.
Results
The transgenic HRs were confirmed by molecular methods. Antimicrobial activity of the protein extracts from transgenic HRs showed that the recombinant protein was able to prevent Pectobacterium carotovorum, Erwinia amylovora and Xanthomonas citri plant pathogenic bacteria growth. The anti-bacterial effects of Drs-B1 peptide against plant pathogenic bacteria were in the order of X. citri> E. amylovora >P. carotovorum.
Discussion
The peptide present in transgenic DrsB1-expressing HRs clones inhibited devastating plant pathogenic bacteria growth, suggesting that DrsB1 retains its antibacterial activity in plant cells. The results of present study may open promising opportunities to produce transgenic plants expressing antimicrobial peptides resistance to plant pathogens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bactericide
  • Genetic engineering
  • Plant Breeding
  • Protein
  • resistance