بررسی اثر ویرایش ژن MAPKKKε سیب زمینی با استفاده از فناوری CRISPR در مواجهه با Phytophthora infestans

کینازهای فعال شونده با میتوژن (MAPKs)، از آبشارهای پروتیینی مهم، در درون سلول های یوکاریوتی هستند که نقش کلیدی مهمی در مسیرهای سیگنالینگ ایمنی در جانوران عالی بازی می کنند. آبشارهای پروتیینی مسیر MAPK، دارای ژن های متعددی هستند که در این میان، ژن های MAPKKK در بالادست آبشار کینازی قرار دارند و از این رو در دریافت پیام از پروتیین های غشایی نقش اساسی را بازی می کنند. ژن MAPKKKε، تنظیم کننده مثبت مرگ سلولی مرتبط با ایمنی در سلول های گیاهی می باشد. شبه قارچ infestans Phytophthora یک اوومیست بیماری زای گیاهی است که باعث ایجاد بیماری سوختگی دیررس سیب زمینی می شود. این قارچ پروتیین های افکتور RXLR را جهت تعدیل سیگنال های ایمنی میزبان و بالا بردن شانس کلونیزاسیون خود به داخل سلول های گیاهی تزریق می نماید. افکتور PexRD2 از گروه RXLRها، با دومین کینازی پروتیین MAPKKKε، تعامل دارد و بنابراین به نظر می رسدکه از آن به عنوان یک ژن حساسیت استفاده می کند. به منظور ایجاد جهش در ژن MAPKKKε، از یک سیستم CRISPR/Cas9، با بیان هم زمان چهار RNA راهنما (gRNA)، استفاده شد. تعداد 35 لاین تراریخت به کمک سیستم CRISPR/Cas9، در جریان کشت بافت باززایی شدند که به ترتیب در سه و دو لاین حذف و اضافه شدگی قطعات به وسیله PCR و سپس توالی یابی تایید شد. لاین هایی با سه آلل جهش یافته در ژن MAPKKKε گیاه سیب زمینی تولید شدند. در این لاین های تراریخت، میزان بیان ژن MAPKKKε حدود 70 درصد کاهش یافت که به دنبال این موضوع، حساسیت به infestans P. در گیاهان تراریخت افزایش پیدا کرد. نتایج این مطالعه نشان داد که ویرایش ژن MAPKKKε به طوری که تعامل آن با افکتور PexRD2 مختل گردد، موجب افزایش حساسیت به infestans P. می شود. این یافته بر این موضوع دلالت دارد که MAPKKKε نقش مهمی در مقاومت گیاه سیب زمینی به infestans P. دارد و لذا می توان از این ژن برای افزایش مقامت به بیماری بلایت سیب زمینی در برنامه های به نژادی استفاده نمود.