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New molecular mechanisms of Arabidopsis thaliana resistanceudto necrotrophic pathogens = New molecular mechanisms of Arabidopsis thaliana resistance to necrotrophic pathogens

机译:拟南芥抗性的新分子机制坏死性病原体=拟南芥抵抗坏死性病原体的新分子机制

摘要

The resistance of plants to necrotrophic fungi is genetically complex and depends on the interplay of different signalling pathways. To get further insights on the mechanisms controlling plant defence to this type of pathogens, we have explored the relevance of additional, uncharacterized molecular components of Arabidopsis thaliana. Thus, we have demonstrated that A. thaliana secondary cell wall is not just a structural defensive barrier, but is also an important component of specific signalling in defence responses. The broad spectrum resistance of irx1 and irx5 mutants, impaired in the Cellulose Synthases (CESAs) required for the synthesis of cellulose of secondary cell wall (Hernandez-Blanco et al., 2007), was found to depend on the constitutive accumulation of antimicrobial peptides, such as LTP3, LTP4 and thionins, and tryptophan-derived metabolites, as demonstrated by genetic, transcriptomic and metabolomic analyses of these mutants. The in vitro antimicrobial activity of some tryptophan-derived compounds (indol-3-ylmethylamine and 4-methoxy indol-3-ylmethylamine) was demonstrated, further supporting their role in defence against necrotrophic pathogens. Moreover, analysis of the susceptibility to adapted P. cucumerina isolates of Arabidopsis mutants impaired in the synthesis (cyp79B2 cyp79B3), activation (pen2, cyp81F2 and pad2) or delivery (pen3) of indole-derived compounds corroborated that these metabolites are essential for basal resistance. Interestingly, we also found that the accumulation/delivery of indolederived metabolites, which is blocked or impaired in cyp79B2 cyp79B3, pad2, or pen3 mutant lines, was required for full Arabidopsis resistance to nonadapted P. cucumerina isolates. These data corroborated the relevant contributions of antimicrobials in Arabidopsis resistance to both adapted and nonadapted necrotrophic pathogens. The irx-mediated resistance was found to be independent of the ethylene (ET), salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA) mediated pathways, but seemed to depend on abscisic acid (ABA) signalling, based on the constitutive, enhanced accumulation of this homone in irx mutants. We have explored, using genetic and transcriptomic tools, the function of ABA signalling on plant resistance to necrotroph. ABA biosynthetic (aba1, aba2 and aba3) and signalling (abi1) mutants were found to be more resistant to P. cucumerina. Transcriptomic analysis of aba1 revealed that its enhanced resistance was probably due to a constitutive, up-regulation of defence-related genes, since it was observed a high overlap between the constitutive gene expression pattern of aba1 mutant and that of wild-type plants upon P. cucumerina inoculation. The transcriptomic analysis also revealed a complex crosstalk between ABA and other defence signalling pathways, and allowed the identification of gene clusters relevant for resistance as evidenced by genetic analysis. RESUMEN La resistencia de las plantas a hongos necrotrofos es geneticamente compleja y depende de la activacion de distintas rutas de senalizacion. Para conocer con mas detalle los mecanismos de defensa para el control de este tipo de agentes patogenos, se ha estudiado la importancia de otros componentes moleculares de Arabidopsis thaliana aun por caracterizar. Se ha demostrado que la pared celular secundaria de A. thaliana no es solo una barrera defensiva estructural, sino que tambien es un componente importante de la senalizacion en las respuestas de defensa. Asi, la resistencia de amplio espectro de los mutantes de las celulosa sintasas (CESAs) de la pared celular secundaria irx1 e irx5 (irx, irregular xylem; Hernandez-Blanco et al., 2007), se debe parcialmente a un alto contenido de peptidos antimicrobianos, como LTP3, LTP4 y tioninas, y de derivados del triptofano, tal y como se demostro mediante los analisis genetico, transcriptomico y metabolomico de dicho mutante. Algunos de estos compuestos (3-metilaminoindol, 4-metoxi-3-metilaminoindol) presentan actividad antimicrobiana in vitro frente a patogenos necrotrofos lo que manifiesta su papel en defensa. Ademas, el analisis de la susceptibilidad de mutantes de sintesis (cyp79B2 cyp79B3), de activacion (pen2, cyp81F2, pad2) y de transporte (pen3) de los compuestos derivados del triptofano a los aislados de P. cucumerina incapaces de infectar al ecotipo silvestre demostro la relevancia de los compuestos derivados del triptofano en la respuesta no-huesped de A. thaliana a hongos necrotrofos. Por otro lado, la resistencia mediada por IRX es independiente de las rutas del etileno (ET), acido salicilico (SA) y acido jasmonic (JA); sin embargo, parece depender de la senalizacion mediada por el acido abscisico (ABA), debido a un mayor contenido constitutivo de dicha hormona en los mutantes irx. Por ello, se analizo la funcion del ABA en la resistencia de la planta a necrotrofos, utilizando herramientas geneticas y transcriptomicas. Los mutantes de sintesis (aba1, aba2 y aba3) y de senalizacion (abi1) del ABA presentan una mayor resistencia a P. cucumerina que se explica por una expresion constitutiva de genes de defensa, puesto que existe un alto solapamiento entre el patron de expresion del mutante aba1 y el de la infeccion con el patogeno en plantas silvestres. El analisis transcriptomico tambien evidencio la existencia de interacciones entre la ruta mediada por ABA y otras rutas de senalizacion de defensa, y permitio la identificacion de los grupos de genes esenciales para la resistencia como lo demuestra el analisis genetico.
机译:植物对坏死性真菌的抗性在遗传上是复杂的,并且取决于不同信号传导途径的相互作用。为了进一步了解控制植物对此类病原体防御的机制,我们探索了拟南芥中其他未表征的分子成分的相关性。因此,我们已经证明拟南芥次生细胞壁不仅是结构防御屏障,而且还是防御反应中特定信号传导的重要组成部分。 irx1和irx5突变体的广谱抗性受到二次细胞壁纤维素合成所需的纤维素合酶(CESA)的损害(Hernandez-Blanco等人,2007),这取决于抗微生物肽的组成性积累如这些突变体的遗传,转录组和代谢组学分析所证实的,例如LTP3,LTP4和硫蛋白,以及色氨酸衍生的代谢产物。证明了某些色氨酸衍生化合物(吲哚-3-基甲基胺和4-甲氧基吲哚-3-基甲基胺)的体外抗菌活性,进一步证明了它们在防御坏死性病原体中的作用。此外,分析了拟南芥突变体的适应化黄瓜青枯菌分离物的敏感性(合成(cyp79B2 cyp79B3),吲哚类化合物的激活(pen2,cyp81F2和pad2)或递送(pen3)受损),证实了这些代谢产物对基础是必不可少的抵抗性。有趣的是,我们还发现,拟南芥对不适应的黄瓜枯萎病菌的完全耐药性需要在cyp79B2,cyp79B3,pad2或pen3突变株中被阻断或削弱的吲哚缺失代谢产物的积累/传递。这些数据证实了抗微生物剂对拟南芥对适应性和非适应性坏死性病原体的抗性的相关贡献。发现irx介导的抗性独立于乙烯(ET),水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)介导的途径,但似乎依赖于脱落酸(ABA)信号传导,基于组成型增强的积累irx突变体中这种同种异体的表达。我们已经使用遗传和转录组学工具探索了ABA信号转导对植物对坏死菌的抗性的功能。 ABA生物合成(aba1,aba2和aba3)和信​​号转导(abi1)突变体被发现对黄瓜假单胞菌更具抗性。 aba1的转录组学分析显示,它的抗性增强可能是由于防御相关基因的组成型上调,因为观察到aba1突变体与野生型植物的P组成型表达模式之间存在高度重叠黄瓜接种。转录组分析还揭示了ABA与其他防御信号通路之间的复杂串扰,并允许鉴定与抗性相关的基因簇,如遗传分析所证明。补充抗衰老遗传物质的抗癌活性的补充。拟议中的控制权和控制权,包括拟南芥控制权的构成部分,以及拟南芥属植物的部分组成部分。拟南芥解体后的囊状单胞菌,以及中国防法的重要组成部分。阿西,新斯科舍省的两性突变体(CESA),分离的囊泡次生膜irx1和irx5(irx,不规则木质部; Hernandez-Blanco等人,2007年),中和肽段抗微生物药,LTP3,LTP4,抗病毒药,雷公藤的衍生物,无性系遗传突变,转录和代谢突变。雌性三角果(3-甲氨基氨基吲哚,4-甲氧基3-甲氨基氨基吲哚)在体外激活了抗菌药,并在抗药性和抗药性上得到了应用。阿德玛斯(中国)突变的中国人(cyp79B2 cyp79B3),活动(pen2,cyp81F2,pad2)和运输(pen3)的los compuestos derivados del triptofano和los aislados de scucumerina in p.cucumerina演示文件,演示文稿,演示文件,演示文稿,演示文稿,演示文稿,演示文稿,演示文稿由拉脱维亚独立抗药性(IR),拉斯鲁塔斯经济体(ET),水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)组成;禁运,丧失法定条件的缺席中止(ABA),由市长组成的debido和dicha hormona en los突变体irx。可以从植物遗传学和遗传学角度对植物进行抗性分析。中国突变体(aba1(aba2和aba3)和ABA的信号传导(abi1)对黄瓜黄瓜假单胞菌具有较高的抗性,这可以通过防御基因的组成型表达来解释,因为aba1突变体的表达模式与ABA1突变体的表达模式之间存在高度重叠在野生植物中感染病原体。转录组分析还证明了ABA介导的通路与其他防御信号通路之间存在相互作用,并通过遗传分析证实了对抗性必不可少的基因组的鉴定。

著录项

  • 作者

    Sánchez Vallet Andrea;

  • 作者单位
  • 年度 2009
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  • 正文语种 spa
  • 中图分类

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