Модуляция молекулярных шаперонов в какао приводит к устойчивости растений к Moniliophthora perniciosa
Molecular chaperone modulation in cocoa leads to plant resistance to Moniliophthora perniciosa
G. M. Alcântara, G. C. B. Silva, K. P. Gramacho, C. P. Pirovani, M. G. C. Costa, F. C. Alvim
Аннотация (перевод)
Moniliophthora perciciosa , возбудитель болезни «ведьмины метлы», является одним из основных патогенов какао, поражающих выращивание какао в Южной и Центральной Америке. Борьба с этим фитопатогеном обычно осуществляется путем замены растений на устойчивые генотипы в сочетании с фитосанитарной обрезкой. Идентификация генов растений, связанных с защитным механизмом растений, важна не только для раскрытия молекулярных основ взаимодействия растения и патогена, но и для определения новых стратегий борьбы с патогеном. Исследования часто направлены на выявление генов, кодирующих PRs (pathogenesis related proteins), группу новых белков, ассоциированных с защитой хозяина, которая препятствует развитию патогена. Белки PR присутствуют в растительных клетках внутриклеточно, а также в межклеточных пространствах, в частности в клеточных стенках различных тканей. Таким образом, большинство PRs являются секреторными белками и транслируются и собираются в просвете эндоплазматического ретикулума (ER). Связывающий белок (BiP) представляет собой молекулярный шаперон, расположенный в просвете ER, который связывает вновь синтезированные белки по мере их транслокации в ER и поддерживает их в компетентном состоянии для последующего фолдинга и олигомеризации. BiP является широко представленным белком при любых условиях роста, но его синтез заметно индуцируется в условиях, приводящих к накоплению несвернутых полипептидов в ER, например когда растения подвергаются атаке патогенов. В настоящем исследовании мы сверхэкспрессировали BiP в растениях томата — модельном растении, восприимчивом к M. perniciosa . Десять трансгенных линий, продемонстрировавших различные уровни BiP при анализе методом вестерн-блоттинга, были инокулированы спорами M. perniciosa . Через 60 дней мы наблюдали, что у всех контрольных (нетрансформированных) растений проявились тяжелые симптомы болезни «ведьмины метлы», тогда как у трансгенных линий симптомы варьировались от тяжелых до слабовыраженных в зависимости от уровня BiP. Таким образом, мы наблюдали положительную корреляцию между накоплением BiP и толерантностью растений к M. perniciosa . Наши результаты свидетельствуют о том, что BiP может обладать защитным действием против атаки патогенов. Возможно, при накоплении BiP в просвете ER секреторные белки, такие как PRs, собираются быстрее, обеспечивая растению молекулярное преимущество в ответе на патогенную инфекцию. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять молекулярные основы индуцированной устойчивости. Тем не менее, наши результаты указывают на то, что возможно разработать новые стратегии борьбы с патогеном, основанные на индукции эндогенных молекулярных шаперонов какао, таких как BiP.
Оригинальная аннотация
Moniliophthora perciciosa , the causal agent of witches’ broom disease, is one of the major cocoa pathogens that affects cocoa farming in South and Central America. The control of this phytopathogen is usually carried out by replacing plants with resistant genotypes accompanied by phytosanitary pruning. The identification of plant genes that are related to the plant's defense mechanism is important not only to unravel the molecular basis of plant-pathogen interaction but also to identify new strategies to combat the pathogen. Research often seeks to identify genes that code for PRs (pathogenesis related proteins), a set of novel proteins associated with host defense which prevents the pathogen progress. PR proteins exist in plant cells intracellularly, also in the intercellular spaces, particularly in the cell walls of different tissues. In so, most PRs are secretory proteins and are translated and assembled in the lumen of the Endoplasmic Reticulum (ER). The Biding Protein (BiP) is a molecular chaperone located in the ER lumen that binds newly-synthesized proteins as they are translocated into the ER and maintains it in a competent state for subsequent folding and oligomerization. BiP is an abundant protein under all growth conditions, but its synthesis is markedly induced under conditions that lead to the accumulation of unfolded polypeptides in the ER as when plants are under pathogen attack. In the present study, we superexpressed BiP in tomato plants, a model plant susceptible to M. perniciosa . Ten transgenic lines showing different BiP levels on western blot analyzes, were inoculated with M. perniciosa spores. After 60 days, we observed that all control plants (not transformed) presented severe witch’s broom disease symptom, while transgenic lines symptom varied from severe to mild according to BiP level. In so we observed a positive correlation between BiP accumulation and M. perniciosa plant’s tolerance. Our results suggests that BiP might have a protective activity against pathogen attack. It is possible that under accumulation of BiP in ER lumen, secretory proteins as PRs are more promptly assembled giving the plant a molecular advance in responding to the pathogen infection. More research needs to be done in order to better understanding the molecular basis of the induced resistance. However, our results brings the notion that it might be possible to develop new strategies to control the pathogen based on the induction of endogenous cacao Molecular chaperones, as BiP.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/36c4aed7-d7b5-4cf1-a841-5f625c1ec251
DOI: 10.5281/zenodo.8316258