Analysis of sense transgene-induced gene silencing in introgression lines reveals the presence of silencing modulators in Arabidopsis thaliana accession genomes

Abstract

Durch die Charakterisierung von Arabidopsis thaliana-Mutanten wurden viele der in diesem Prozess involvierten Gene identifiziert, vergleichsweise wenig ist dagegen über die Rolle natürlicher Variation bei PTGS bekannt. Allele Diversität wurde für 25 A. thaliana Akzessionen in 12 Genen analysiert, die eine Rolle bei PTGS spielen. Die Akzession Col-0 diente als Referenz in allen Sequenzvergleichen. Unterschiede in Bezug auf SNP-Frequenzen wurden zwischen den 12 Kandidatengenen und unter den 25 Akzessionen für die einzelnen Kandidatengene verzeichnet. Um herauszufinden, ob die ausgewählten Allele PTGS beeinflussen, wurden die Allele in transgene Col-0-Linien introgressiert, die sechs Kopien des GFP-Gens unter der Kontrolle des CaMV 35S Promotors trugen. GFP-Silencing wurde in Introgressionslinien (ILs) beobachtet und mit dem Verhalten der GFP-Transgene in Col-0-Linien verglichen. Sieben von 40 ILs zeigten reproduzierbar signifikante mehr order weniger Silencing an zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Zeitpunkten der Experimente. Zahl, Position und Größe der Introgressionen in allen ILs waren bestimmt worden. Bemerkenswerterweise wiesen die Regionen, die mit verstärktem Transgen-Silencing korrelierten, nicht die introgressierten Allele der Kandidatengene auf.

Many genes involved in PTGS have been identified through the characterisation of Arabidopsis thaliana mutants, comparatively little is known about the role of natural variation in this process. Allelic diversity was analysed for 25 A. thaliana accessions in 12 genes playing a role in PTGS. Accession Col-0 served as reference in all sequence comparisons. Differences with respect to SNP frequencies were noted between the 12 candidate genes and among the 25 accessions for individual genes. In order to evaluate whether the selected alleles would affect PTGS, the alleles were introgressed into Col-0 transgenic lines carrying six GFP transgene copies under the control of the CaMV 35S promoter. GFP silencing was monitored for all introgression lines (ILs) and compared to the performance of the GFP transgenes in Col-0 lines. Seven out of 40 ILs reproducibly showed significant more or less silencing at two or more consecutive time points of the experiments. Number, position and size of introgressions had also been characterised for all ILs. Strikingly, the regions correlating with enhanced transgene silencing did not carry the introgressed alleles of the candidate genes.