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Analysis of epidermis and mesophyll-specific transcript accumulation after syringolin A application in powdery mildew-inoculated wheat leaves


Abderhalden, Olaf. Analysis of epidermis and mesophyll-specific transcript accumulation after syringolin A application in powdery mildew-inoculated wheat leaves. 2006, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Im Gegensatz zu anfälligen Pflanzen reagieren viele resistente Pflanzen auf Pathogenbefall mit der Induktion von hypersensitiver Reaktion (HR), einer zentralen Komponente des pflanzlichen Abwehrmechanismus. Kürzlich wurde gezeigt, dass die HR in mehltaubefallenen Epidermiszellen von Weizen durch die Einwirkung von Syringolin, einem zyklischen Tetrapeptid aus Pseudomonas syringae pv. syringae, reaktiviert werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurden mittels cDNA-Subtraktion differenziell regulierte pflanzliche Gene identifiziert und anschliessend mit Hilfe von cDNA-Mikroarray untersucht. Dabei wurde die transkriptionelle Regulation durch Einwirkung von Syringolin von insgesamt 124 Genen bestätigt. Deren mutmassliche kodierte Proteine zeigten Ähnlichkeit zu Proteinen unterschiedlichster biologischer Aktivität. Interessanterweise waren alle differenziell regulierten Gene auch durch die alleinige Einwirkung von Syringolin reguliert. Keines davon zeigte epidermisspezifisch regulierte Transkription, obschon die syringolininduzierte HR ausschliesslich in der Epidermis stattfindet. Verglichen zur pflanzlichen Antwort auf das Kontaktfungizid Cyprodinil wurde lediglich geringe Überlappung in der Gentranskription festgestellt. Silencing hervorgerufen durch transient induzierte RNA-Interferenz zeigte bei einer Auswahl von 30 Genen keine Auswirkungen auf die Pm3b-resistenzgenassoziierte HR. Anhand weiterführender Mikroarrayuntersuchungen mit unterschiedlichen Mehltauisolaten wurden jedoch 2 mutmassliche HR-Markergene unbekannter molekularer Funktion identifiziert. Eine umfassende Analyse führte zu einer neuen Hypothese, wonach Syringolin als Virulenzfaktor wirkt, welcher die Wirtsabwehr sowie HR zu unterdrücken vermag.
Upon infection with pathogens, resistant plants unlike susceptible ones react with the induction of a hypersensitive response (HR) corresponding to a central component of the plant defense mechanism. It was recently discovered, that HR can be re-induced in powdery mildew-infected wheat epidermal cells by the action of syringolin, a cyclic tetrapeptide secreted by Pseudomonas syringae pv. syringae. In the present work, differentially regulated plant genes were identified by cDNA subtraction and further characterized by cDNA microarray technology. By this means, syringolin-mediated transcriptional regulation of 124 genes was confirmed. Putative encoded proteins showed similarities to proteins of a broad range of biological activity. Interestingly, all differentially regulated genes also were regulated by the action of syringolin alone. Despite the fact that the HR induced by syringolin exclusively occurs in the epidermis, none of the genes exhibited epidermis-specific transcriptional regulation. Furthermore, only marginal overlaps of gene transcription were found upon comparison between the plant response to syringolin and to the contact fungicide cyprodinil. In a selection of 30 genes, silencing provoked by transiently induced RNA interference did not have any impact on the Pm3b resistance gene associated HR. Continuative investigations by cDNA microarray using different powdery mildew isolates resulted in the identification of 2 putative HR marker genes of unknown molecular function. Comprehensive analyses lead to a novel hypothesis according to which syringolin acts as a virulence factor, capable of suppressing host defense and induction of HR in wheat.

Abstract

Im Gegensatz zu anfälligen Pflanzen reagieren viele resistente Pflanzen auf Pathogenbefall mit der Induktion von hypersensitiver Reaktion (HR), einer zentralen Komponente des pflanzlichen Abwehrmechanismus. Kürzlich wurde gezeigt, dass die HR in mehltaubefallenen Epidermiszellen von Weizen durch die Einwirkung von Syringolin, einem zyklischen Tetrapeptid aus Pseudomonas syringae pv. syringae, reaktiviert werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurden mittels cDNA-Subtraktion differenziell regulierte pflanzliche Gene identifiziert und anschliessend mit Hilfe von cDNA-Mikroarray untersucht. Dabei wurde die transkriptionelle Regulation durch Einwirkung von Syringolin von insgesamt 124 Genen bestätigt. Deren mutmassliche kodierte Proteine zeigten Ähnlichkeit zu Proteinen unterschiedlichster biologischer Aktivität. Interessanterweise waren alle differenziell regulierten Gene auch durch die alleinige Einwirkung von Syringolin reguliert. Keines davon zeigte epidermisspezifisch regulierte Transkription, obschon die syringolininduzierte HR ausschliesslich in der Epidermis stattfindet. Verglichen zur pflanzlichen Antwort auf das Kontaktfungizid Cyprodinil wurde lediglich geringe Überlappung in der Gentranskription festgestellt. Silencing hervorgerufen durch transient induzierte RNA-Interferenz zeigte bei einer Auswahl von 30 Genen keine Auswirkungen auf die Pm3b-resistenzgenassoziierte HR. Anhand weiterführender Mikroarrayuntersuchungen mit unterschiedlichen Mehltauisolaten wurden jedoch 2 mutmassliche HR-Markergene unbekannter molekularer Funktion identifiziert. Eine umfassende Analyse führte zu einer neuen Hypothese, wonach Syringolin als Virulenzfaktor wirkt, welcher die Wirtsabwehr sowie HR zu unterdrücken vermag.
Upon infection with pathogens, resistant plants unlike susceptible ones react with the induction of a hypersensitive response (HR) corresponding to a central component of the plant defense mechanism. It was recently discovered, that HR can be re-induced in powdery mildew-infected wheat epidermal cells by the action of syringolin, a cyclic tetrapeptide secreted by Pseudomonas syringae pv. syringae. In the present work, differentially regulated plant genes were identified by cDNA subtraction and further characterized by cDNA microarray technology. By this means, syringolin-mediated transcriptional regulation of 124 genes was confirmed. Putative encoded proteins showed similarities to proteins of a broad range of biological activity. Interestingly, all differentially regulated genes also were regulated by the action of syringolin alone. Despite the fact that the HR induced by syringolin exclusively occurs in the epidermis, none of the genes exhibited epidermis-specific transcriptional regulation. Furthermore, only marginal overlaps of gene transcription were found upon comparison between the plant response to syringolin and to the contact fungicide cyprodinil. In a selection of 30 genes, silencing provoked by transiently induced RNA interference did not have any impact on the Pm3b resistance gene associated HR. Continuative investigations by cDNA microarray using different powdery mildew isolates resulted in the identification of 2 putative HR marker genes of unknown molecular function. Comprehensive analyses lead to a novel hypothesis according to which syringolin acts as a virulence factor, capable of suppressing host defense and induction of HR in wheat.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Dudler Robert, Keller Beat
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:Unspecified
Language:German
Place of Publication:Zürich
Date:2006
Deposited On:20 Jun 2019 11:26
Last Modified:25 Sep 2019 00:11
Number of Pages:231
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod005324885&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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Language: German
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