Аллельное разнообразие промотора гена лейкоантоцианидинредуктазы (PaLAR3) ели европейской в Беларуси

В статье изложены результаты генетической оценки разнообразия аллельных вариантов промотора гена PaLAR3, детерминирующего отдельные этапы метаболизма флавоноидов ели европейской (Picea abies (L.) H. Karst.). Активность образования производных флаван-3,4-диола-(+)-катехина зависит от структуры промотора гена PaLAR3 и влияет на формирование устойчивости ели европейской к корневой гнили, вызываемой фитопатогенным грибом Heterobasidion parviporum Niemelä & Korhonen.

Экспериментальный материал для исследований был собран в 2017–2023 гг. с 950 деревьев ели европейской, произрастающих в различных регионах Беларуси как на лесосеменных плантациях I и II порядков, так и в лесных культурах.

В результате молекулярно-генетического анализа промотора гена PaLAR3 выявлено 8 размерных вариантов ампликонов, относящихся к 2 основным группам аллелей: А (А – 470 н. о., А₁ – 488 н. о.) – восприимчивый к H. parviporum фенотип ели; В (В – 345 н. о., В₁ – 342 н. о., С – 376 н. о., С₁ – 394 н. о., D – 331 н. о. и D₁ – 339 н. о.) – устойчивый фенотип. Проведенный анализ встречаемости аллельных вариантов среди всех изученных деревьев показал, что наибольшей представленностью характеризовалась восприимчивая группа аллелей А (65,40 %) и непосредственно аллель А (62,75 %). Группа B (34,60 %) включала в себя доминирующий аллельный вариант B (32,35 %) и его редкие разновидности с частотой встречаемости менее 1 %.

1. Induced Responses in Phenolic Metabolism in Two Norway Spruce Clones after Wounding and Inoculations with Ophiostoma polonicum, a Bark Beetle-Associated Fungus/ F. Brignolas, B. Lacroix, F. Lieutier [et al.] // Plant Physiology. – 1995. – Vol. 109. N 3. – P. 821–827. https://doi.org/10.1104/pp.109.3.821

2. Phenolic predictors for Norway spruce resistance to the bark beetle Ips typographus (Coleoptera: Scolytidae) and an associated fungus, Ceratocystis polonica / F. Brignolas, F. Lieutier, D. Sauvard [et al.] // Canadian Journal of Forest Research. – 1998. – Vol. 28, N 5. – P. 720–728. https://doi.org/10.1139/x98-037

3. Intra- and inter-provenance variability in phloem phenols of Picea abies and relationship to a bark beetle-associated fungus / F. Lieutier, F. Brignolas, D. Sauvard [et al.] // Tree Physiology. – 2003. – Vol. 23. N 4. – P. 247–256. https://doi.org/10.1093/treephys/23.4.247

4. Chemical and transcriptional responses of Norway spruce genotypes with different susceptibility to Heterobasidion spp. infection / M. Danielsson, K. Lundén, M. Elfstrand [et al.] // BMC Plant Biology. – 2011. – Vol. 11. – Art. 154. https://doi.org/10.1186/1471-2229-11-154

5. Indications of heightened constitutive or primed host response affecting the lignin pathway transcripts and phenolics in mature Norway spruce clones / C. G. Fossdal, N. E. Nagy, A. M. Hietala [et al.] // Tree Physiology. – 2012. – Vol. 32, N 9. – P. 1137–1147. https://doi.org/10.1093/treephys/tps073

6. Genetical Genomics Identifies the Genetic Architecture for Growth and Weevil Resistance in Spruce / I. Porth, R. White, B. Jaquish [et al.] // PLoS One. – 2012. – Vol. 7, N 9. – Art. e44397. https://doi:10.1371/journal.pone.0044397

7. A Picea abies Linkage Map Based on SNP Markers Identifies QTLs for Four Aspects of Resistance to Heterobasidion parviporum Infection / M. Lind, T. Källman, J. Chen [et al.] // PLoS ONE. – 2014. – Vol. 9, N 7. – Art. e101049. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0101049

8. Different alleles of a gene encoding leucoanthocyanidin reductase (PaLAR3) influence resistance against the fungus Heterobasidion parviporum in Picea abies / M. Nemesio-Gorriz, A. Hammerbacher, K. Ihrmark [et al.] // Plant Physiology. – 2016. – Vol. 171, N 4 – P. 2671–2681. https://doi.org/10.1104/pp.16.00685

9. Relative Impact of Nucleotide and Copy Number Variation on Gene Expression Phenotypes / B. E Stranger, M. S Forrest, M. Dunning [et al.] // Science. – 2007. – Vol. 315, N 5813. – P. 848–853. https://doi.org/10.1126/science.1136678

10. Bansal, M. Role of DNA sequence based structural features of promoters in transcription initiation and gene expression / M. Bansal, A. Kumar, V. R. Yella // Current Opinion in Structural Biology. – 2014. – Vol. 25. – P. 77–85. https://doi.org/10.1016/J.SBI.2014.01.007

11. Падутов, В. Е. Методы молекулярно-генетического анализа / В. Е. Падутов, О. Ю. Баранов, Е. В. Воропаев. – Мн.: Юнипол, 2007. – 176 с.

12. PaLAR3 genotype variability for enhanced resistance against Heterobasidion parviporum in Norway spruce: Insights into allelic frequencies, disease response, and the role of mycoviruses / M. Kashif, E. Terhonen, L. Hamberg [et al.] // Biological Control. – 2024. – Vol. 198. – Art. 105633. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2024.105633

13. Leucoanthocyanidin Reductase 3 (PaLAR3) Locus in Norway Spruce (Picea abies) and Its Link to Resistance Against Heterobasidion parviporum / B. Durodola, N. Hanström, K. Blumenstein, M. Haapanen [et al.] // Forest Pathology. – 2024. – Vol. 54, N 5. – P. e12889. https://doi.org/10.1111/efp.12889

14. Root Rot Resistance Locus PaLAR3 Is Delivered by Somatic Embryogenesis (SE) Pipeline in Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.) / J. Edesi, M. Tikkinen, M. Elfstrand [et al.] // Forests. – 2021. – Vol. 12, N 2. – P. 193. https://doi.org/10.3390/f12020193

15. Allele PaLAR3B in root rot resistance locus does not influence the infection pressure by Heterobasidion parviporum through root contacts / E. Terhonen, M. Kashif, T. Piri [et al.] // Forest Pathology. – 2022. – Vol. 52, N 5. – Art. e12769. https://doi.org/10.1111/efp.12769