RU EN

Меню страницы:

Статьи 2026 г.

Ключевые слова:
Quercus robur L., РНК-секвенирование, дифференциальная экспрессия генов, транскрипционный фактор, протеинкиназа, мучнистая роса

Реферат

УДК 631.52

Вишняков С. А., Третьякова А. В., Зыбинская П. А., Крылов П. А. Поиск дифференциально экспрессируемых генов транскрипционных факторов и протеинкиназ у Quercus robur L. при заражении мучнистой росой // Сибирский лесной журнал. 2026. № 3. С. …

DOI: 10.15372/SJFS20260307

EDN: …

© Вишняков С. А., Третьякова А. В., Зыбинская П. А., Крылов П. А., 2026

Дуб черешчатый (Quercus robur L.) подвергается заражению одним из самых распространенных фитопатогенов – аскомицетов порядка Erysiphales, возбудителя мучнистой росы, приводящему к снижению продуктивности лесных насаждений данной древесной породы. Однако молекулярно-генетические механизмы устойчивости дуба черешчатого к мучнистой росе всё еще недостаточно изучены. В связи с этим целью работы стал поиск генов транскрипционных факторов и протеинкиназ, вовлеченных в формирование адаптации дуба черешчатого к возбудителю мучнистой росы путем анализа данных РНК-секвенирования. Поиск и анализ дифференциальной экспрессии транскрипционных факторов и протеинкиназ осуществлялся с помощью iTAK v2.0.2 и edgeR, соответственно. В результате анализа данных РНК-секвенирования было выявлено 2813 значимых дифференциально экспрессируемых генов, в числе которых обнаружено 166 генов транскрипционных факторов и 186 генов протеинкиназ. В условиях заражения мучнистой росой наибольшее количество дифференциально экспрессируемых генов транскрипционных факторов принадлежало семействам MYB (38), AP2/ERF (23), NAC (17) и WRKY (15). Было выявлено, что при заражении мучнистой росой, наибольшим уровнем экспрессии по сравнению с контролем обладали гены следующих семейств: WRKY, GARP-G2-like, BES1 и BBR-BPC. При этом гены семейств транскрипционных факторов C2C2, bZIP, HB-HD-Zip, C2H2, SBP, B3, zf-HD, SRS, OFP и HB-WOX подавлялись в условиях заражения мучнистой росой. Анализ дифференциально экспрессируемых генов протеинкиназ при заражении мучнистой росой у дуба черешчатого выявил, что большая часть генов принадлежит семейству RLK/Pelle (167) обладающих разнонаправленной регуляцией. Другие гены семейств протеинкиназ AGC, NEK, Group-Pl-2, ULK, WNK имели пониженную экспрессию, CAMK – повышенную, STE и TKL – разнонаправленную при заражении мучнистой росой. Выявленные гены могут рассматриваться как перспективные кандидаты для дальнейших функциональных исследований, что позволит определить их вклад в формирование устойчивости дуба черешчатого к мучнистой росе.

Текст статьи


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)

Колмукиди С. В. Мучнистая роса дуба в защитных лесных насаждениях Волгоградской области // Природ. сист. и рес. 2023. Т. 13. № 3. С. 5–14 [Kolmukidi S. V. Muchnistaya rosa duba v zashchitnykh lesnykh nasazhdeniyakh Volgogradskoy oblasti (Powdery mildew of oak in protective forest plantations of Volgograd region) // Prirod. sist. i res. (Nat. Syst. Res.). 2023. V. 13. N. 3. P. 5–14 (in Russian with English abstract)].

Мартынюк А. А., Турчин Т. Я., Чеплянский И. Я., Кулик А. К. Современное состояние государственных защитных лесных полос степной и полупустынной зон, основные направления их сохранения и реабилитации // Изв. Нижневолжск. агр. универс. компл.: Наука и высшее проф. образов. 2023. № 1 (69). С. 78–91 [Martynyuk A. A., Turchin T. Ya., Cheplyanskiy I. Ya., Kulik A. K. Sovremennoe sostoyanie gosudarstvennykh zashchitnykh lesnykh polos stepnoy i polupustynnoy zon, osnovnye napravleniya ikh sokhraneniya i reabilitatsii (The current status of state protective forest belts of the steppe and semi-desert zones, the main directions of their conservation and rehabilitation) // Izv. Nizhnevolzhsk. agr. kompl.: Nauka i vysshee prof. obrazov. (Proc. Lower Volga Agr. Univ. Compl.). 2023. V. 69. N. 1. P. 78–91 (in Russian with English abstract)].

Серебряков О.В., Турчанинова Е. В., Харченко Н. Н. Влияние климатических факторов на развитие заболеваний дуба черешчатого (Quercus robur L.) на примере мучнистой росы // Лесотех. журн. 2025. Т. 15. № 2. С. 122–141 [Serebryakov O. V., Turchaninova E. V., Kharchenko N. N. Vliyanie klimaticheskikh faktorov na razvitie zabolevaniy duba chereshchatogo (Quercus robur L.) na primere muchnistoy rosy (Influence of climatic factors on the development of diseases of oak petole (Quercus robur L.) on the example of powdery mildew) // Lesotekh. zhurn. (For. Engineer. J.). 2025. V. 15. N. 2. P. 122–141 (in Russian with English abstract and references)].

Усольцев В. А. Последствия засух для мировых лесов. 3. Адаптационные аспекты (обзор зарубежной литературы) // Сиб. лесн. журн. 2025. № 6. С. 3–33 [Usoltsev V. A. Posledstviya zasukh dlya mirovykh lesov. 3. Adaptatsionnye aspekty (obzor zarubezhnoy literatury) (Consequences of droughts for world forests. 3. Adaptation aspects (review of foreign literature)) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2025. N. 6. P. 3–33 (in Russian with English abstract and references)].

Филиппов П. Б., Проездов П. Н., Есков Д. В. Влияние способа создания полезащитных лесных полос на рост и развитие дуба черешчатого в степи Донской равнины // Науч.-агроном. журн. 2025. № 1 (128). С. 28–34 [Filippov P. B., Proezdov P. N., Eskov D. V. Vliyanie sposoba sozdaniya polezashchitnykh lesnykh polos na rost i razvitie duba chereshchatogo v stepi Donskoy ravniny (The influence of the method of creating forest shelterbelts on the growth and development of the petiolate oak in the steppe of the Don plain) // Nauch.-agronom. zhurn. (Sci. Agronomy J.). 2025. N. 1 (128). P. 28–34 (in Russian with English abstract and references)].

Царалунга В. В. Трагедия российских дубрав // ИВУЗ. Лесн. журн. 2005. № 6. С. 23–29 [Tsaralunga V. V. Tragediya rossiyskikh dubrav (The tragedy of Russian oak forests) // IVUZ. Lesn. zhurn. (For. J.). 2005. N. 6. P. 23–29 (in Russian with English abstract)].

Alam I., Wu X., Yu Q., Ge L. Comprehensive genomic analysis of G2-like transcription factor genes and their role in development and abiotic stresses in Arabidopsis // Diversity. 2022. V. 14. N. 3. Article 228.

Baillo E. H., Kimotho R. N., Zhang Z., Xu P. Transcription factors associated with abiotic and biotic stress tolerance and their potential for crops improvement // Genes. 2019. V. 10. N. 10. Article 771.

Batalova A. Y., Krutovsky K. V. Genetic and epigenetic mechanisms of longevity in forest trees // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. N. 12. Article 10403.

Bian Z., Gao H., Wang C. NAC transcription factors as positive or negative regulators during ongoing battle between pathogens and our food crops // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 22. N. 1. Article 81.

Boudsocq M., Sheen J. CDPKs in immune and stress signaling // Trends Plant Sci. 2013. V. 18. N. 1. P. 30–40.

Camargo-Ramírez R., Val-Torregrosa B., San Segundo B. MiR858-mediated regulation of flavonoid-specific MYB transcription factor genes controls resistance to pathogen infection in Arabidopsis // Plant Cell Physiol. 2018. V. 59. N. 1. P. 190–204.

Chen Y., Chen L., Lun A. T., Baldoni P. L., Smyth G. K. edgeR v4: powerful differential analysis of sequencing data with expanded functionality and improved support for small counts and larger datasets // Nucl. Acids Res. 2025. V. 53. N. 2. Article 18.

Clark K. R., Oppenheimer P. G. Vibrational spectroscopic profiling of biomolecular interactions between oak powdery mildew and oak leaves // Soft Matter. 2024. V. 20. N. 5. P. 959–970.

Curto M., Krajinski F., Schlereth A., Rubiales D. Transcriptional profiling of Medicago truncatula during Erysiphe pisi infection // Front. Plant Sci. 2015. V. 6. Article 517.

Erpen L., Devi H. S., Grosser J. W., Dutt M. Potential use of the DREB/ERF, MYB, NAC and WRKY transcription factors to improve abiotic and biotic stress in transgenic plants // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2018. V. 132. N. 1. P. 1–25.

Fekete I., Berki I., Lajtha K., Béni Á., Móricz N., Várbíró G., Madarász B., Horváth T., Juhos K., Kotroczó Z. Changes in tree biomass and soil carbon pools of oak ecosystems along a climate gradient in a Central European region // Plant and Soil. 2025. V. 514. Iss. 2. P. 2681–2699.

Gan, C. M., Tang, T., Zhang, Z. Y., Li, M., Zhao, X. Q., Li, S. Y., Yan Y., Chen M., Zhou, X. Unraveling the Intricacies of Powdery Mildew: Insights into Colonization, Plant Defense Mechanisms, and Future Strategies // Int. J. Mol. Sci. 2025. V. 26. N. 8. Article number 3513.

Gandhi A., Oelmüller R. Emerging roles of receptor-like protein kinases in plant response to abiotic stresses // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. N. 19. Article 14762.

Gao H., Ma J., Zhao Y., Zhang C., Zhao M., He S., Sun Y., Fang X., Chen X., Zhang S. The MYB transcription factor GmMYB78 negatively regulates Phytophthora sojae resistance in soybean // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. N. 8. Article 4247.

Gao Y., Zhu L., An M., Wang Y., Li S., Dong Y., Yang S., Shi K., Fan S., Liu X. Zinc Finger-Homeodomain transcriptional factors ZHDs in cucumber Cucumis sativus L.: identification, evolution, expression profiles, and function under abiotic stresses // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. N. 8. Article 4408.

Garcia A. V., Al-Yousif M., Hirt H. Role of AGC kinases in plant growth and stress responses // Cellul. Mol. Life Sci. 2012. V. 69. N. 19. P. 3259–3267.

Ghanashyam C., Jain M. Role of auxin-responsive genes in biotic stress responses // Plant Signal. Behavior. 2009. V. 4. N. 9. P. 846–848.

Gish L. A., Clark S. E. The RLK/Pelle family of kinases // The Plant J. 2011. V. 66. N. 1. P. 117–127.

Greeff C., Roux M., Mundy J., Petersen M. Receptor-like kinase complexes in plant innate immunity // Front. Plant Sci. 2012. V. 3. Article 209.

Gribbe S., Enderle L., Weigel R., Hertel D., Leuschner C., Muffler L. Recent growth decline and shifts in climatic growth constraints suggest climate vulnerability of beech, Douglas fir, pine and oak in Northern Germany // For. Ecol. Manag. 2024. V. 566. Article 122022.

Guan Y., Wang K., Zhao J., Miao X., Li X., Song P., Hu H., Zhang S., Li C. Genome-wide identification of TaeGRASs responsive to biotic stresses and functional analysis of TaeSCL6 in wheat resistance to powdery mildew // BMC Genom. 2024. V. 25. N. 1. Article 1149.

Gustin M. C., Albertyn J., Alexander M., Davenport K. MAP kinase pathways in the yeast Saccharomyces cerevisiae // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998. V. 62. N. 4. P. 1264–1300.

Jambagi S., Dunwell, J. M. Global transcriptome analysis and identification of differentially expressed genes after infection of Fragaria vesca with powdery mildew (Podosphaera aphanis) // Transcriptomics: Open Access. 2015. V. 3. N. 1. Article 1000106.

Javed T., Shabbir R., Ali A., Afzal I., Zaheer U., Gao S. Transcription factors in plant stress responses: Challenges and potential for sugarcane improvement // Plants. 2020. V. 9. N. 4. Article 491.

Jiang S., Wang H., Wen Y., Liang J., Li D., Song F. The NF-Y transcription factor family in watermelon: re-characterization, assembly of ClNF-Y complexes, hormone- and pathogen-inducible expression and putative functions in disease resistance // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. N. 24. Article 15778.

Kim D., Paggi J. M., Park C., Bennett C., Salzberg S. L. Graph-based genome alignment and genotyping with HISAT2 and HISAT-genotype // Nature Biotechnol. 2019. V. 37. P. 907–915.

Lal R. Climate change and soil degradation mitigation by sustainable management of soils and other natural resources // Agr. Res. 2012. V. 1. N. 3. P. 199–212.

Lamers J., Meer T. van der, Testerink C. How plants sense and respond to stressful environments // Plant Physiol. 2020. V. 182. N. 4. P. 1624–1635.

Lehti-Shiu M. D., Shiu S. H. Diversity classification and function of the plant protein kinase superfamily // Phil. Trans Royal Soc. B: Biol. Sci. 2012. V. 367. N. 1602. P. 2619–2639.

Liang X., Zhou J. M. Receptor-like cytoplasmic kinases: central players in plant receptor kinase-mediated signaling // Ann. Rev. Plant Biol. 2018. V. 69. N. 1. P. 267–299.

Liao Y., Smyth G. K., Shi W. featureCounts: an efficient general purpose program for assigning sequence reads to genomic features // Bioinformatics. 2014. V. 30. N. 7. P. 923–930.

Liu L., White M. J., MacRae T. H. Transcription factors and their genes in higher plants: functional domains, evolution and regulation // Europ. J. Biochem. 1999. V. 262. N. 2. P. 247–257.

Marković Č., Kanjevac B., Perišić U., Dobrosavljević J. The effect of the oak powdery mildew, oak lace bug, and other foliofagous insects on the growth of young pedunculate oak trees // Front. For. Glob. Change. 2024. V. 6. Article 1297560.

Mitchell R. J., Bellamy P. E., Ellis C. J., Hewison R. L., Hodgetts N. G., Iason G. R., Littlewood N. A., Newey S., Stockan J., Taylor A. F. S. OakEcol: A database of oak-associated biodiversity within the UK // Data in Brief. 2019. V. 25. Article 104120.

Mölder A., Meyer P., Nagel R. V. Integrative management to sustain biodiversity and ecological continuity in Central European temperate oak (Quercus robur, Q. petraea) forests: An overview // For. Ecol. Manag. 2019. V. 437. P. 324–339.

Neves C., Ribeiro B., Amaro R., Expósito J., Grimplet J., Fortes A. M. Network of GRAS transcription factors in plant development, fruit ripening and stress responses // Horticult. Res. 2023. V. 10. N. 12. Article 220.

Pan L., Smet I. de. Expanding the mitogen-activated protein kinase (MAPK) universe: an update on MAP4Ks // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. Article 1220.

Rodrigues A. R., Botequim B., Tavares C., Pécurto P., Borges J. G. Addressing soil protection concerns in forest ecosystem management under climate change // For. Ecosyst. 2020. V. 7. N. 1. Article 34.

Romero-Hernandez G., Martinez M. Plant kinases in the perception and signaling networks associated with arthropod herbivory // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. Article 824422.

Sanchez-Lucas R., Bosanquet J. L., Henderson J., Catoni M., Pastor V., Luna E. Elicitor specific mechanisms of defence priming in oak seedlings against powdery mildew // Plant Cell Environ. 2025. V. 48. N. 6. P. 4455–4474.

Skwarek-Fadecka M., Nawrocka J., Sieczyńska K., Patykowski J., Posmyk M. M. Effect of Oak Powdery Mildew on ascorbate-glutathione cycle and other antioxidants in Plant-Erysiphe alphitoides Interaction // Cells. 2024. V. 13. N. 12. Article 1035.

Soltani N., Best T., Grace D., Nelms C., Shumaker K., Romero-Severson J., Gwinn K. Transcriptome profiles of Quercus rubra responding to increased O3 stress // BMC Genom. 2020. V. 21. N. 1. Article 160.

Sukumari N. V., Kumar M. A., Kumar A., Matoušek J., Jakše J. Revisiting the role of transcription factors in coordinating the defense response against citrus bark cracking viroid infection in commercial hop (Humulus lupulus L.) // Viruses. 2019. V. 11. N. 5. Article 419.

Suttangkakul A., Li F., Chung T., Vierstra R. D. The ATG1/ATG13 protein kinase complex is both a regulator and a target of autophagic recycling in Arabidopsis // The Plant Cell. 2011. V. 23. N. 10. P. 3761–3779.

Tang D., Wang G., Zhou J. M. Receptor kinases in plant-pathogen interactions: more than pattern recognition // The Plant Cell. 2017. V. 29. N. 4. P. 618–637.

Tena G., Boudsocq M., Sheen J. Protein kinase signaling networks in plant innate immunity // Curr. Opinion Plant Biol. 2011. V. 14. N. 5. P. 519–529.

Tian X., Zhang L., Feng S., Zhao Z., Wang X., Gao H. Transcriptome analysis of apple leaves in response to powdery mildew (Podosphaera leucotricha) infection // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. N. 9. Article 2326.

Tör M., Lotze M. T., Holton N. Receptor-mediated signalling in plants: molecular patterns and programmes // J. Exp. Bot. 2009. V. 60. N. 13. P. 3645–3654.

Turczański K., Bełka M., Spychalski M., Kukawka R., Prasad R., Smiglak M. Resistance inducers for the protection of pedunculate oak (Quercus robur L.) seedlings against powdery mildew Erysiphe alphitoides // Plants. 2023. V. 12. N. 3. Article 635.

Verheyen K., Gillerot L., Blondeel H., De Frenne P., De Pauw K., Depauw L., Lorer E., Sanczuk P., Schreel J., Vanneste T., Wei L., Landuyt D. Forest canopies as nature‐based solutions to mitigate global change effects on people and nature // J. Ecol. 2024. V. 112. N. 11. P. 2451–2461.

Vishnyakov S. A., Krylov P. A. Genome-wide identification of WRKY transcription factors and their target genes associated with drought and salt stress tolerance in Robinia pseudoacacia L // Iran. J. Plant Physiol. 2025. V. 15. N. 3. P. 5597–5603.

Wang X. E., Basnayake B. V. S., Zhang H., Li G., Li W., Virk N., Mengiste T., Song F. The Arabidopsis ATAF1, a NAC transcription factor, is a negative regulator of defense responses against necrotrophic fungal and bacterial pathogens // Mol. Plant-Microbe Interact. 2009. V. 22. N. 10. P. 1227–1238.

Wang Y., Liu K., Liao H., Zhuang C., Ma H., Yan X. The plant WNK gene family and regulation of flowering time in Arabidopsis // Plant Biol. 2008. V. 10. N. 5. P. 548–562.

Wang Z., Gerstein M., Snyder M. RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics // Nature Rev. Gen. 2009. V. 10. N. 1. P. 57–63.

Xie C., Yang L., Gai Y. MAPKKKs in plants: Multidimensional regulators of plant growth and stress responses // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. N. 4. Article 4117.

Zhang Y., Li Z., Ma B., Hou Q., Wan X. Phylogeny and functions of LOB domain proteins in plants // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. N. 7. Article 2278.

Zheng Y., Jiao C., Sun H., Rosli H. G., Pombo M. A., Zhang P., Banf M., Dai X., Martin B. G., Giovannoni J. J., Zhao P. X., Rhee S. Y., Fei Z. iTAK: a program for genome-wide prediction and classification of plant transcription factors, transcriptional regulators, and protein kinases // Mol. Plant. 2016. V. 9. N. 12. P. 1667–1670.

Zhu Q., Feng Y., Xue J., Chen P., Zhang A., Yu Y. Advances in receptor-like protein kinases in balancing plant growth and stress responses // Plants. 2023. V. 12. N. 3. Article 427. 20 p.

Zou X., Sun H. DOF transcription factors: Specific regulators of plant biological processes // Front. Plant Sci. 2023. V. 14. Article 1044918.


Вернуться к списку статей