파괴적인 ToCSV tomat에 대한 최초의 방어

Nov 15, 2023

요하네스버그 대학교

이미지: 파괴적인 '젊은' 토마토 컬리 스턴트 바이러스(ToCSV), Ty-1 유전자 활동을 견딜 수 있는 토마토 식물과 바이러스 DNA 메틸화라고 불리는 식물 방어 사이에 연관성이 있다는 사실이 UJ 연구진이 최초의 식물 분자 유전학 연구에서 발견했습니다. ToCSV의더보기

출처: 요하네스버그 대학교 Therese van Wyk의 그래픽 및 사진.

토마토 식물이 파괴적인 '젊은' 남부 아프리카 바이러스로부터 자신을 방어하는 방법이 요하네스버그 대학(UJ) 연구진에 의해 처음으로 분자 유전학 수준에서 조사되었습니다.

Ty-1 유전자는 잘 알려진 토마토황색잎말림바이러스(TYLCV)에 대한 저항성을 부여하는 것으로 알려져 있습니다. UJ 연구진은 Ty-1 유전자를 보유한 토마토 식물이 상대적으로 알려지지 않은 ToCSV(토마토 컬리 스턴트 바이러스)에 감염되었을 때 어떤 일이 일어나는지 조사했습니다. 그들은 바이러스 DNA 메틸화라고 불리는 식물 방어인 ToCSV에 대한 내성과 Ty-1 유전자 활동 사이의 연관성을 발견했습니다.

이 연구는 Frontiers in Plant Science에 게재되었습니다.

이것이 어떻게 발생하는지 자세히 알아보기 위해 그들은 차세대 전체 게놈 바이러스 서열 분석 접근 방식과 결합된 중아황산염 전환 및 PCR 증폭이라는 실험실 기술을 사용했습니다.

여행하는 젊은 바이러스

많은 병원균이 감자와 카사바에 이어 세계에서 세 번째로 큰 야채 작물을 생산하는 토마토 식물을 공격합니다.

토마토 컬 스턴트 바이러스는 약 30년 전 남아프리카에서 발생했으며 가루이에 의해 전파됩니다. 이 바이러스는 전체 토마토 작물을 파괴할 수 있으며, 특히 어린 단계에서 충분한 식물이 감염된 경우 더욱 그렇습니다. 이웃나라 모잠비크에서도 발견됐다.

어린 토마토 컬리 스턴트 바이러스(ToCSV)는 DNA 수준에서 확립된 토마토 황색 잎 컬 바이러스(TYLCV)와 유사합니다.

그러나 이번 연구의 주요 저자인 Farhahna Allie 박사는 토마토 식물이 ToCSV로부터 자신을 방어하기 위해 사용할 수 있는 '도구'에 대해 알려진 바가 상대적으로 거의 없다고 말했습니다. Allie 박사는 UJ 생화학과의 연구원입니다.

식물 내부의 트로이 목마 트릭

바이러스는 태초부터 식물을 공격해 왔습니다. 그러나 그들은 여전히 ​​식물을 속이고 스스로 복제하여 질병을 유발해야 한다고 이번 연구의 공동 저자인 Gerrit Koorsen 박사는 말합니다.

“ToCSV와 같은 Geminivirus는 스스로 복사본을 만들어 다른 곳으로 퍼질 수 있는 능력이 없습니다. 그들은 그것을 위해 식물에 전적으로 의존합니다. 바이러스는 식물이 자신의 DNA를 더 많이 만들고 있다고 '생각'하도록 식물을 속여야 합니다.

“그래서 바이러스는 식물 내부의 트로이 목마와 같습니다. 식물은 '자신도 모르는 사이에' 바이러스 DNA를 복제하고 '감염을 관리'하며 바이러스로 인한 질병을 퍼뜨리고 있습니다.”라고 그는 말합니다.

바이러스 내부 DNA 공격

계속되는 식물과 바이러스의 싸움에서 식물은 바이러스 내부의 DNA에 반격을 집중하는 것이 매우 효과적이라는 것을 '발견'했습니다.

이번 연구를 위해 연구진은 ToCSV에 취약한 다양한 토마토와 이를 견딜 수 있는 또 다른 품종을 사용했습니다.

취약한 변종은 다른 병원체에 대한 도구 상자에 여러 가지 방어 기능을 갖추고 있지만 ToCSV를 극복할 수는 없다고 Allie는 말합니다. ToCSV는 이 다양성을 완전히 감염시킬 수 있습니다.

식물이 ToCSV와 같은 새로운 바이러스에 반응하는 방식을 연구하는 것은 저항성 작물을 육종하는 방법을 식별하는 데 중요합니다.

저항성 유전자 Ty-1

"내성 토마토 품종은 감수성 품종과 유전적 배경이 유사하지만 감수성 품종이 하기 힘든 Ty-1 저항성 유전자를 켜는 데 더 좋습니다."라고 Allie는 말합니다.

“Ty-1 유전자는 토마토황화잎말림바이러스(TYLCV)에 대한 토마토의 주요 저항성 유전자로 알려져 있습니다. '젊은' 바이러스 ToCSV는 게놈 측면에서 TYLCV와 유사하므로 Ty-1은 ToCSV에 대한 내성이나 저항에도 책임이 있을 수 있습니다.