大豆Vma12のRNAi媒介ノックダウンにより生成したトランスジェニック植物とダイズモザイクウイルス抵抗性の評価

Transgenic plant generated by RNAi-mediated knocking down of soybean Vma12 and soybean mosaic virus resistance evaluation.

• Hexiang Luan
• Wenlin Liao
• Yingpei Song
• Haopeng Niu
• Ting Hu
• Haijian Zhi

抄録

大豆モザイクウイルス（SMV）は、大豆の最も破壊的なウイルス病の一つであり、大豆の収量を著しく低下させ、種子の品質を破壊する。しかし、遺伝子導入によるSMV耐性植物の生産は、最も効果的かつ経済的な手段である。これまでに行ってきた酵母二種交配アッセイの結果、GmVma12 は、さらなる機能解析のための有力な候補遺伝子として選定された。ここでは、GmVma12 の逆リピート配列を含むコンストラクトを用いてダイズ植物を形質転換し、SMV の侵入における GmVma12 の役割を解析した。除草剤散布、PCR 検出、LibertyLink ストリップスクリーニングにより、33 T と 160 T の合計が陽性トランスジェニック植物であることを確認した。分離率とサザンブロットのデータに基づいて、T株を生成するために3号系統と7号系統を選択した。ＳＭＶ-ＳＣ１５接種後、４１株のＴ株と３８株のＴ株が高抵抗性であることが確認され、その定量病害レベルは非形質転換株に比べてはるかに低かった。T植物のGmVma12の転写レベルは、非形質転換植物の70％まで低下した。また、T形質転換植物のSMV-CP転写物の発現レベルは非形質転換植物よりも低く、T植物のSMV CPタンパク質は酵素連鎖免疫吸着法では検出できなかったことから、形質転換植物ではSMVの産生が抑制されることが示唆された。また、T 種子のコートマートルは有意に消滅した。以上の結果から、GmVma12 のヘアピン構造の逆リピートが GmVma12 の転写を阻害し、ダイズの SMV 耐性を誘導することが示唆された。本研究は、SMVの発症メカニズムの基礎を築くとともに、SMVの予防・防除のための新たなアイデアを提供するものである。

Soybean mosaic virus (SMV) is one of the most destructive viral diseases in soybean and causes severe reduction of soybean yield and destroys the seed quality. However, the production of SMV resistant plants by transgenic is the most effective and economical means. Based on our previous yeast two-hybrid assay, the GmVma12 was selected as a strong candidate gene for further function characterization. Here we transformed soybean plants with a construct containing inverted repeat of-GmVma12 sequence to analyze the role of GmVma12 during SMV invasion. Totals of 33 T and 160 T plants were confirmed as positive transgenic plants through herbicide application, PCR detection and LibertyLink strip screening. Based on the segregation ratio and Southern Blot data, T lines No. 3 and No. 7 were selected to generate T plants. After SMV-SC15 inoculation, 41 T and 38 T plants were identified as highly resistant, and their quantification disease levels were much lower than non-transformed plants. The transcript level of GmVma12 in T plants decreased to 70% of non-transformed plants. The expression level of SMV-CP transcript in T transgenic plants was lower than that in non-transformed plants and SMV CP protein in T plants could not be detected by Enzyme-linked Immunosorbent assay, which indicated that SMV production would be inhibited in transgenic plants. Moreover, coat mottles of T seeds were obliterated significantly. In conclusion, inverted repeat of the hairpin structure of GmVma12 interfered with the transcription of GmVma12, which can induce resistance to SMV in soybean. This research lays the foundation for the mechanism of SMV pathogenesis, and provides new ideas for SMV prevention and control.