Повышение устойчивости Theobroma cacao к оомицетным и грибным патогенам за счет секреции фосфатидилинозитол-3-фосфат-связывающих белков.
Enhanced resistance in Theobroma cacao against oomycete and fungal pathogens by secretion of phosphatidylinositol-3-phosphate-binding proteins.
Emily E Helliwell, Julio Vega-Arreguín, Zi Shi, Bryan Bailey, Shunyuan Xiao, Siela N Maximova, Brett M Tyler, Mark J Guiltinan
Аннотация (перевод)
Сообщалось, что интернализация некоторых эффекторов оомицетных и грибных патогенов в клетки растений-хозяев блокируется белками, связывающимися с рецептором проникновения эффекторов в клетки — фосфатидилинозитол-3-фосфатом (PI3P). Это открытие указало на новую стратегию борьбы с заболеваниями путем создания растений, секретирующих PI3P-связывающие белки. В данном исследовании мы проверили эту стратегию на шоколадном дереве Theobroma cacao. Транзиентная экспрессия и секреция четырех различных PI3P-связывающих белков в отделенных листьях T. cacao значительно снизили заражение двумя оомицетными патогенами, Phytophthora tropicalis и Phytophthora palmivora, вызывающими болезнь черного стручка. Размер поражений и рост патогена снизились вплоть до 85%. Устойчивость не обеспечивалась белками, лишенными секреторной лидерной последовательности, белками с мутациями в сайте связывания PI3P или секретируемым PI4P-связывающим белком. Стабильно трансформированные трансгенные растения T. cacao, экспрессирующие два различных PI3P-связывающих белка, продемонстрировали существенно повышенную устойчивость как к P. tropicalis и P. palmivora, так и к грибному патогену Colletotrichum theobromicola. Эти результаты демонстрируют, что секреция PI3P-связывающих белков является эффективным способом повышения устойчивости T. cacao и, потенциально, других растений к широкому спектру патогенов.
Оригинальная аннотация
The internalization of some oomycete and fungal pathogen effectors into host plant cells has been reported to be blocked by proteins that bind to the effectors' cell entry receptor, phosphatidylinositol-3-phosphate (PI3P). This finding suggested a novel strategy for disease control by engineering plants to secrete PI3P-binding proteins. In this study, we tested this strategy using the chocolate tree Theobroma cacao. Transient expression and secretion of four different PI3P-binding proteins in detached leaves of T. cacao greatly reduced infection by two oomycete pathogens, Phytophthora tropicalis and Phytophthora palmivora, which cause black pod disease. Lesion size and pathogen growth were reduced by up to 85%. Resistance was not conferred by proteins lacking a secretory leader, by proteins with mutations in their PI3P-binding site, or by a secreted PI4P-binding protein. Stably transformed, transgenic T. cacao plants expressing two different PI3P-binding proteins showed substantially enhanced resistance to both P. tropicalis and P. palmivora, as well as to the fungal pathogen Colletotrichum theobromicola. These results demonstrate that secretion of PI3P-binding proteins is an effective way to increase disease resistance in T. cacao, and potentially in other plants, against a broad spectrum of pathogens.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/c27874e6-63cb-4c13-8e08-513dd763d1fc
DOI: 10.1111/pbi.12436