Kurzdefinition
Kleine nicht-kodierende RNAs (21–24 Nukleotide) regulieren in Cannabis sowohl die normale Entwicklung (miRNAs) als auch die Abwehr gegen Pathogene (siRNAs). Der hop-latent-viroid-Mechanismus von HLVd ist die direkteste ökonomische Bedrohung.
Wissenschaftliche Beschreibung
Vier Klassen kleiner RNAs in Cannabis
| Klasse | Größe | Biogenese | Hauptfunktion | AGO |
|---|---|---|---|---|
| miRNA | 21–22 nt | DCL1 aus MIR-Gen | Entwicklung, Differenzierung | AGO1 |
| siRNA (21 nt) | 21 nt | DCL4 aus dsRNA | PTGS, Virus-/Viroid-Abwehr | AGO1 |
| siRNA (24 nt) | 24 nt | DCL3+RDR2 | RdDM, TE-Silencing | AGO4 |
| tasiRNA/phasiRNA | 21–24 nt | miRNA-Initiation→DCL4 | Sekundäre Kaskaden | AGO1/4 |
Konservierte Cannabis-miRNAs (Das 2015)
Identifiziert: 18 konservierte miRNAs in 9 Familien. Validiert durch qPCR:
| miRNA | Funktion |
|---|---|
| csa-miR156 | SPL-Faktoren; Juvenile-Phase-Erhalt |
| csa-miR159a | MYB-Faktoren |
| csa-miR171b | GRAS-Transkriptionsfaktoren |
| csa-miR172a | AP2-Faktoren; Blühübergang |
| csa-miR5021a | Cannabis-assoziiert (keine Modellpflanze) |
| csa-miR6034 | Cannabis-assoziiert |
miR156/miR172: Blühschalter
Juvenilphase: miR156 hoch → SPL reprimiert → kein Blühen
Maturität: miR156 sinkt → SPL frei → miR172 steigt → AP2 reprimiert → Blühen
Cannabis als Kurztagpflanze: dieser Schalter interagiert mit dem Photoperioden-Weg (CONSTANS/FT-Modul, funktionell postuliert, nicht direkt nachgewiesen in Cannabis).
HLVd: vd-sRNA-Pathogenese (Bakalar 2023)
Kern des Mechanismus: 19-Nukleotid-Sequenzhomologie zwischen HLVd-Genom und drei Wirtsgenen:
| Zielgen | Funktion | Silencing-Effekt | Symptom |
|---|---|---|---|
| GID1 | Gibberellin-Rezeptor | Gestörte GA-Signalgebung | Stauchung (Stunting) |
| THCAS | THC-Synthase | Reduzierte THCAS-Expression | THC-Verlust |
| POR | Chlorophyll-Biosynthese | Reduzierte POR-Aktivität | Chlorose |
Nachweis: sRNA-seq aus infizierten Trichomen (Kirov 2023). De-novo-Rekonstruktion des vollständigen HLVd-Genoms aus dem vd-sRNA-Pool → sRNA-seq als Diagnosewerkzeug etabliert.
Diagnostik: HLVd-Screening
- RT-qPCR: Standard für Routinescreening; hochsensitiv
- Illumina sRNA-seq: de novo-HLVd-Genomrekonstruktion aus vd-sRNAs; erkennt auch neue Viroid-Arten; CTAB-LiCl-Extraktion für sRNA-Fraktion
TAS3-tasiR-ARF
TAS3-Homologe im Cannabis-Genom annotiert; ARF3/ARF4-Orthologe vorhanden. tasiR-ARF-Regulation (Seitenentwicklung, Blattentwicklung) wahrscheinlich konserviert — experimentell nicht validiert.
Forschungslücke: Trichom-miRNA-Atlas
Kein systematischer sRNA-Atlas für Trichome, Wurzeln, Blüten, Samen unter Nicht-Infektionsbedingungen. Dies ist die Voraussetzung für miRNA-basierte Trichom-Optimierung — aktuell spekulativ.
Anbau-Relevanz
Anbau-Relevanz noch nicht dokumentiert.