LIPOXYGENASE 4 CHARACTERIZATION AND CRISPR-CAS9 APPROACH TO ENHANCE FUSARIUM VERTICILLIOIDES (FV) RESISTANCE IN ZEA MAYS

Abstract

Il Fusarium verticillioides (Fv) causa il marciume rosa della spiga e contamina le cariossidi con fumonisine, una famiglia di micotossine che colpisce mangimi e alimenti considerata cancerogena per l'uomo e gli animali. Sono stati condotti diversi studi per identificare i geni del mais associati alla resistenza della pianta ospite all'infezione da Fv e l'accumulo di fumonisina. È noto che le ossilipine regolano la difesa contro i patogeni e che il cross-talk lipidico ospite-patogeno influenza la patogenesi. A questo proposito, i mutanti di mais trasposonici del gene ZmLOX4, la linea suscettibile W22 e la resistente TZI18 sono stati testati per la resistenza a Fv mediante il saggio biologico Rolled Towel Assay (RTA). Inoltre, sono stati studiati i profili di espressione di 16 geni coinvolti nella via LOX e volatili verdi (GLV) e l'attività della lipossigenasi è stata analizzata nelle stesse linee. Inoltre, è stata applicata la tecnologia di modifica del genoma di Clustered Shortspeed Palindromic Repeat / Cas9 associato (CRISPR / Cas9) regolarmente esaminata per indagare le possibili implicazioni del gene ZmLOX6 e del fattore di trascrizione ZmWRKY125 nei meccanismi di resistenza contro Fv. L'espressione di questi geni è stata precedentemente osservata dagli esperimenti di RNA - Seq in genotipi resistenti al mais e Studi di Genome Wide Association (GWAS) che hanno portato a un SNP significativamente associato a ZmWRKY125. Inoltre, il gene ZmLOX4 è stato overespresso nella linea A188 per valutare un possibile miglioramento della resistenza alla malattia verso Fv. Il lavoro molecolare del CRISPR si basa su una doppia clonazione utilizzando due diverse single guide RNA (sgRNA) per un bersaglio genico. I costrutti sotto il promotore ZmpUBI nel vettore binario p1609 sono stati trasformati nella linea A188 utilizzando la trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens. Le piante di mais modificate nei geni ZmLOX6 e ZmWRKY125 e ZmLOX4 che sovraesprimono saranno caratterizzate per RTA, prove sperimentali in campo e per il loro contenuto di fumonisina. Inoltre, saranno testati l’attività lipossigenasica totale, i suoi metaboliti derivati ​​e le osslipine, oltre all'analisi dell'espressione dei principali geni coinvolti nella via dell'acido jasmonico.