Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi

RUDD, Jason; Tunali, Berna; AKKAYA, Mahinur; Ölmez, Fatih

Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi

Yürütücü

Fatih ÖLMEZ (Gıda, Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Zirai Mücadele Merkez Araştırma İstasyon Müdürlüğü, Diyarbakır, Türkiye)

Danışman(lar)

Jason RUDD (adres yazılmamıs)

Araştırmacı(lar)

Mahinur AKKAYA, (Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Ankara, Türkiye)

BERNA TUNALI (Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bitki Koruma Bölümü, Samsun, Türkiye)

2 1

Proje Grubu: TOVAG Sayfa Sayısı: 0 Proje No: 114O083 Proje Bitiş Tarihi: 15.12.2017 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 25-04-2019

Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi

Öz:

Septorya yaprak leke hastalığı etmeni Zymoseptoria tritici ülkemizde buğdayın en önemli yaprak hastalıklarından birisidir. Askomiset, hemibiotrof bir fungus olan fungusun tam genom sekans analizleri tamamlanmış ve erişime açılmıştır. Fungusun genomundaki genlerin fonksiyonlarının ve bitkiyi hastalandırma sürecinde görev alan efektör genlerinin belirlenmesi fungusa karşı mücadele stratejilerinin geliştirilmesinde büyük önem arz etmektedir. Bu proje buğday yaprak lekesi etmeni Z. tritici genomunda yer alan bazı küçük, hücre arasına salınan proteinleri kodlayan, fungal efektör adayı genlerin (Small Secreted Protein- SSP) gen silme tekniği ile fungusun genomundan silinip, fungusun biyolojik ve patolojik özelliklerine etkilerinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Hedef SSP genlerine ait nükleotid dizileri kullanılarak oluşturulan gen silme kasetleri ve Agrobacterium temelli transformasyon tekniği kullanılarak patojenin genomundan hedeflenen genlerin tamamı silinebilmiştir. Silinen SSP genlerinden biri (Zt-3) fungusun temel biyolojik özelliklerinden biri olan maya formunda gelişim özelliğini önemli oranda etkilemiştir. Zt-3 geni silinmiş izolat sadece makro piknidiospor üretebilmiştir. Çalışılan genlerin fungusun hastalandırma yeteneği üzerinde etkili olup olmadığı, geni silinmiş izolatlar ile yapılan patojenisite testleri ile araştırılmıştır. Herhangi bir etki bulunamamıştır. Çalışma sonunda Z. tritici gen fonksiyonu çalışmalarında gen silme tekniği ülkemizde ilk defa kullanılmış ve optimize edilmiştir. Yapılan çalışma bu tekniğin fungal genlerin fonksiyonlarının belirlenmesinde başarılı ve etkin bir şekilde kullanılabileceğini ortaya koymuştur.

Anahtar Kelime: Gen Silme SSP Fungal Efektör Yaprak Leke Hastalığı Buğday

Konular: Biyoloji Tarımsal Ekonomi ve Politika Bitki Bilimleri Biyoloji Çeşitliliğinin Korunması

Erişim Türü: Erişime Açık

Arraiano, L. ve Brown, J. (2006). Identification of isolate‐specific and partial resistance to septoria tritici blotch in 238 European wheat cultivars and breeding lines. Plant Pathology, 55(6), 726-738.
Bowler, J., Scott, E., Tailor, R., Scalliet, G., Ray, J. ve Csukai, M. (2010). New capabilities for Mycosphaerella graminicola research. Molecular plant pathology, 11(5), 691-704.
Brown, J. K., Chartrain, L., Lasserre-Zuber, P. ve Saintenac, C. (2015). Genetics of resistance to Zymoseptoria tritici and applications to wheat breeding. Fungal Genetics and Biology, 79, 33-41.
De Jonge, R. ve Thomma, B. P. (2009). Fungal LysM effectors: extinguishers of host immunity? Trends in microbiology, 17(4), 151-157.
de Wit, P. J. (2007). How plants recognize pathogens and defend themselves. Cellular and Molecular Life Sciences, 64(21), 2726-2732.
do Amaral, A. M., Antoniw, J., Rudd, J. J. ve Hammond-Kosack, K. E. (2012). Defining the predicted protein secretome of the fungal wheat leaf pathogen Mycosphaerella graminicola. PLoS One, 7(12), e49904.
Doyle, J. (1991). DNA protocols for plants Molecular techniques in taxonomy (pp. 283-293): Springer.
Faris, J. D., Zhang, Z., Lu, H., Lu, S., Reddy, L., Cloutier, S.ve diğ., .Xu, S. S. (2010). A unique wheat disease resistance-like gene governs effector- triggered susceptibility to necrotrophic pathogens. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(30), 13544-13549.
Feng, J., Li, W., Hwang, S.-F., Gossen, B. D. ve Strelkov, S. E. (2012). Enhanced gene replacement frequency in KU70 disruption strain of Stagonospora nodorum. Microbiological research, 167(3), 173-178.
Flor, H. (1942). Inheritance of pathogenicity in Melampsora lini. Phytopathology, 32, 653-669.
Fones, H. ve Gurr, S. (2015). The impact of Septoria tritici Blotch disease on wheat: An EU perspective. Fungal Genetics and Biology, 79(Supplement C), 3-7. doi: https://doi.org/10.1016/j.fgb.2015.04.004
Goodwin, S. B., M'barek, S. B., Dhillon, B., Wittenberg, A. H., Crane, C. F., Hane, J. K.ve diğ., .Aerts, A. (2011). Finished genome of the fungal wheat pathogen Mycosphaerella graminicola reveals dispensome structure, chromosome plasticity, and stealth pathogenesis. PLoS Genetics, 7(6), e1002070.
Hammond-Kosack, K. E. ve Rudd, J. J. (2008). Plant resistance signalling hijacked by a necrotrophic fungal pathogen. Plant signaling & behavior, 3(11), 993-995.
Jones, J. D. ve Dangl, J. L. (2006). The plant immune system. Nature, 444(7117), 323-329.
Kaku, H., Nishizawa, Y., Ishii-Minami, N., Akimoto-Tomiyama, C., Dohmae, N., Takio, K.ve diğ., .Shibuya, N. (2006). Plant cells recognize chitin fragments for defense signaling through a plasma membrane receptor. Proceedings of the National Academy of Sciences, 103(29), 11086-11091.
Kellner, R., Bhattacharyya, A., Poppe, S., Hsu, T. Y., Brem, R. B. ve Stukenbrock, E. H. (2014). Expression profiling of the wheat pathogen Zymoseptoria tritici reveals genomic patterns of transcription and host- specific regulatory programs. Genome biology and evolution, 6(6), 1353- 1365.
Kema, G., Koeken, J. ve Verstappen, E. (1997). Avirulence in Mycosphaerealla graminicola (anamorph Septoria tritici) is controlled by a complex locus of tightly linked genes. Paper presented at the Poster, Abstract 19th Fungal Genetics Conference, Asilomar, Usa, 18-13 March.
Kershaw, M. J. ve Talbot, N. J. (2009). Genome-wide functional analysis reveals that infection-associated fungal autophagy is necessary for rice blast disease. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(37), 15967-15972.
Marshall, R., Kombrink, A., Motteram, J., Loza-Reyes, E., Lucas, J., Hammond- Kosack, K. E.ve diğ., .Rudd, J. J. (2011). Analysis of two in planta expressed LysM effector homologs from the fungus Mycosphaerella graminicola reveals novel functional properties and varying contributions to virulence on wheat. Plant physiology, 156(2), 756-769.
Mirzadi Gohari, A., Mehrabi, R., Robert, O., Ince, I. A., Boeren, S., Schuster, M.ve diğ., .Kema, G. H. (2014). Molecular characterization and functional analyses of ZtWor1, a transcriptional regulator of the fungal wheat pathogen Zymoseptoria tritici. Molecular plant pathology, 15(4), 394-405.
Miya, A., Albert, P., Shinya, T., Desaki, Y., Ichimura, K., Shirasu, K.ve diğ., .Shibuya, N. (2007). CERK1, a LysM receptor kinase, is essential for chitin elicitor signaling in Arabidopsis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(49), 19613-19618.
Mohammadi, N., Mehrabi, R., Gohari, A. M., Goltapeh, E. M., Safaie, N. ve Kema, G. H. (2017). The ZtVf1 transcription factor regulates development and virulence in the foliar wheat pathogen Zymoseptoria tritici. Fungal Genetics and Biology, 109, 26-35.
Motteram, J., Küfner, I., Deller, S., Brunner, F., Hammond-Kosack, K. E., Nürnberger, T. ve Rudd, J. J. (2009). Molecular characterization and functional analysis of MgNLP, the sole NPP1 domain–containing protein, from the fungal wheat leaf pathogen Mycosphaerella graminicola. Molecular plant-microbe interactions, 22(7), 790-799.
Ninomiya, Y., Suzuki, K., Ishii, C. ve Inoue, H. (2004). Highly efficient gene replacements in Neurospora strains deficient for nonhomologous end- joining. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(33), 12248-12253.
Ölmez, F., S. Öztürk Tantekin, B. Kansu, B. Tunalı. (2011). Septoria Diseases on Wheat at Southeast Anatolia,Turkey.
Palma-Guerrero, J., Ma, X., Torriani, S. F., Zala, M., Francisco, C. S., Hartmann, F. E.ve diğ., .McDonald, B. A. (2017). Comparative transcriptome analyses in Zymoseptoria tritici reveal significant differences in gene expression among strains during plant infection. Molecular plant-microbe interactions, 30(3), 231-244.
Rudd, J. J., Kanyuka, K., Hassani-Pak, K., Derbyshire, M., Andongabo, A., Devonshire, J.ve diğ., .Powers, S. J. (2015). Transcriptome and metabolite profiling of the infection cycle of Zymoseptoria tritici on wheatreveals a biphasic interaction with plant immunity involving differentia pathogen chromosomal contributions and a variation on the hemibiotrophic lifestyle definition. Plant physiology, 167(3), 1158-1185.
Saintenac, C., Lee, W.-S., Cambon, F., Rudd, J. J., King, R. C., Marande, W.ve diğ., .Kanyuka, K. (2018). Wheat receptor-kinase-like protein Stb6 controls gene-for-gene resistance to fungal pathogen Zymoseptoria tritici. Nature Genetics. doi: 10.1038/s41588-018-0051-x
Sánchez-Vallet, A., McDonald, M. C., Solomon, P. S. ve McDonald, B. A. (2015). Is Zymoseptoria tritici a hemibiotroph? Fungal Genetics and Biology, 79, 29-32.
Shan, W., Cao, M., Leung, D. ve Tyler, B. M. (2004). The Avr1b locus of Phytophthora sojae encodes an elicitor and a regulator required for avirulence on soybean plants carrying resistance gene Rps 1b. Molecular plant-microbe interactions, 17(4), 394-403.
Shi, G., Zhang, Z., Friesen, T. L., Raats, D., Fahima, T., Brueggeman, R. S.ve diğ., .Chao, W. (2016). The hijacking of a receptor kinase–driven pathway by a wheat fungal pathogen leads to disease. Science advances, 2(10), e1600822.
Sidhu, Y., Cairns, T., Chaudhari, Y., Usher, J., Talbot, N., Studholme, D.ve diğ., .Haynes, K. (2015). Exploitation of sulfonylurea resistance marker and non-homologous end joining mutants for functional analysis in Zymoseptoria tritici. Fungal Genetics and Biology, 79, 102-109.
Solomon, P. S. (2017). Have we finally opened the door to understanding Septoria tritici blotch disease in wheat? New Phytologist, 214(2), 493-495.
Steinberg, G. (2015). Cell biology of Zymoseptoria tritici: Pathogen cell organization and wheat infection. Fungal Genetics and Biology, 79, 17-23.
Turgay, E., Büyük, O, Ölmez, F, Yıldırım, AF, Mert, Z. (2016). Determination of prevalence of the Septoria leaf blotch disease of wheat [Zymoseptoria tritici (Desm. Quaedvlieg & Crous)] in Central Anatolia and its molecular identification. Bitki Koruma Bülteni, 56(3), 283-293.
van Kan, J. A., Van den Ackerveken, G. ve De Wit, P. (1991). Cloning and characterization of cDNA of avirulence gene avr9 of the fungal pathogen Cladosporium fulvum, causal agent of tomato leaf mold. Mol. Plant- Microbe Interact, 4, 52-59.
Yemelin, A., Brauchler, A., Jacob, S., Laufer, J., Heck, L., Foster, A. J.ve diğ., .Thines, E. (2017). Identification of factors involved in dimorphism and pathogenicity of Zymoseptoria tritici. PLoS One, 12(8), e0183065.
Zhong, Z., Marcel, T. C., Hartmann, F. E., Ma, X., Plissonneau, C., Zala, M.ve diğ., .Lapalu, N. (2017). A small secreted protein in Zymoseptoria tritici is responsible for avirulence on wheat cultivars carrying the Stb6 resistance gene. New Phytologist, 214(2), 619-631.

APA	Ölmez F, RUDD J, AKKAYA M, Tunali B (2017). Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. , 1 - 0.
Chicago	Ölmez Fatih,RUDD Jason,AKKAYA Mahinur,Tunali Berna Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. (2017): 1 - 0.
MLA	Ölmez Fatih,RUDD Jason,AKKAYA Mahinur,Tunali Berna Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. , 2017, ss.1 - 0.
AMA	Ölmez F,RUDD J,AKKAYA M,Tunali B Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. . 2017; 1 - 0.
Vancouver	Ölmez F,RUDD J,AKKAYA M,Tunali B Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. . 2017; 1 - 0.
IEEE	Ölmez F,RUDD J,AKKAYA M,Tunali B "Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi." , ss.1 - 0, 2017.
ISNAD	Ölmez, Fatih vd. "Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi". (2017), 1-0.

APA	Ölmez F, RUDD J, AKKAYA M, Tunali B (2017). Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. , 1 - 0.
Chicago	Ölmez Fatih,RUDD Jason,AKKAYA Mahinur,Tunali Berna Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. (2017): 1 - 0.
MLA	Ölmez Fatih,RUDD Jason,AKKAYA Mahinur,Tunali Berna Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. , 2017, ss.1 - 0.
AMA	Ölmez F,RUDD J,AKKAYA M,Tunali B Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. . 2017; 1 - 0.
Vancouver	Ölmez F,RUDD J,AKKAYA M,Tunali B Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi. . 2017; 1 - 0.
IEEE	Ölmez F,RUDD J,AKKAYA M,Tunali B "Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi." , ss.1 - 0, 2017.
ISNAD	Ölmez, Fatih vd. "Buğdayda Sorun Olan Septorya Yaprak Lekesi (Zymoseptoria tritici) Patojeni'nde Fungal Efektör Adayı Bazı SSP (Small Secreted Protein) Genlerinin Fonksiyonel Analizi". (2017), 1-0.