Published September 6, 2022 | Version v1
Publication Open

Comparative proteome analysis illustrates tobacco defense mechanisms in response to Ralstonia solanacearum infection

Creators

  • 1. Tobacco Research Institute
  • 2. Huazhong Agricultural University

Description

Abstract Background Ralstonia solanacearum causing bacterial wilt disease provokes tremendous losses in global crop production including tobacco. Transcriptional changes in response to R. solanacearum infection have already been intensively studied in various plant species. However, the genetic networks regulating defense responses of different tobacco varieties having different resistance backgrounds are quite limited. Results In this study, we performed a comparative proteome analysis of two tobacco cultivars, resistant (R) and susceptible (S), during the infection of R. solanacearum , to uncover the potential candidate genes regulating tobacco resistance to R. solanacearum . We observed huge difference in protein profiles between the two cultivars after R. solanacearum infection. The proteins involved in salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA) and ethylene (ETH) exhibited significant changes in response to R. solanacearum . These changes thought to regulate defense responses in tobacco plants. Phenylpropanoid metabolism related proteins including PAL, 4CL, POD, and TOGT also showed differential regulation in both R and S tobacco cultivars in response to R. solanacearum infection, which may be one of the reason why the different resistance showed in these two cultivars. By using CRISPR/Cas9, we experimentally validated that knockout of NtTOGT gene has decreased tobacco resistance to R. solanacearum . Conclusion Collectively, our results provide new insights to understand tobacco defense mechanism against R. solanacearum that would benefit breeding programs in the future. It will asset to identify potential defense responsive genes to understand and improve plant resistance. In addition, we suggest that NtTOGT might be a resistant gene involved in plant defense response against R. solanacearum.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة يتسبب رالستونيا سولاناسياروم (Ralstonia solanacearum) الذي يسبب مرض الذبول البكتيري في خسائر هائلة في إنتاج المحاصيل العالمية بما في ذلك التبغ. تمت بالفعل دراسة التغيرات النسخية استجابةً لعدوى R. solanacearum بشكل مكثف في أنواع نباتية مختلفة. ومع ذلك، فإن الشبكات الوراثية التي تنظم الاستجابات الدفاعية لأنواع التبغ المختلفة التي لها خلفيات مقاومة مختلفة محدودة للغاية. النتائج في هذه الدراسة، أجرينا تحليلًا بروتينيًا مقارنًا لأصناف التبغ، المقاومة (R) والمعرضة (S)، أثناء إصابة R. solanacearum، للكشف عن الجينات المرشحة المحتملة التي تنظم مقاومة التبغ لـ R. solanacearum . لاحظنا اختلافًا كبيرًا في خصائص البروتين بين الصنفين بعد عدوى R. solanacearum. أظهرت البروتينات المشاركة في حمض الساليسيليك (SA) وحمض الياسمونيك (JA) والإيثيلين (ETH) تغيرات كبيرة استجابة لـ R. solanacearum . ويعتقد أن هذه التغييرات تنظم الاستجابات الدفاعية في مصانع التبغ. أظهرت البروتينات المرتبطة باستقلاب الفينيل بروبانويد بما في ذلك PAL و 4cl و POD و TOGT أيضًا تنظيمًا تفاضليًا في كل من أصناف التبغ R و S استجابةً لعدوى R. solanacearum، والتي قد تكون أحد أسباب ظهور المقاومة المختلفة في هذين الصنفين. باستخدام كريسبر/كاس9، تحققنا تجريبياً من أن الضربة القاضية لجين NtTOGT قد قللت من مقاومة التبغ لـ R. solanacearum . الخلاصة بشكل جماعي، تقدم نتائجنا رؤى جديدة لفهم آلية الدفاع عن التبغ ضد R. solanacearum التي من شأنها أن تفيد برامج التربية في المستقبل. سيكون من المفيد تحديد الجينات المستجيبة الدفاعية المحتملة لفهم وتحسين مقاومة النبات. بالإضافة إلى ذلك، نقترح أن NtTOGT قد يكون جينًا مقاومًا يشارك في استجابة الدفاع عن النبات ضد R. solanacearum.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La maladie du flétrissement bactérien causée par Ralstonia solanacearum provoque d'énormes pertes dans la production agricole mondiale, y compris le tabac. Les changements transcriptionnels en réponse à l'infection à R. solanacearum ont déjà fait l'objet d'études intensives chez diverses espèces végétales. Cependant, les réseaux génétiques régulant les réponses de défense de différentes variétés de tabac ayant des antécédents de résistance différents sont assez limités. Résultats Dans cette étude, nous avons effectué une analyse comparative du protéome de deux cultivars de tabac, résistants (R) et sensibles (S), au cours de l'infection de R. solanacearum , afin de découvrir les gènes candidats potentiels régulant la résistance du tabac à R. solanacearum . Nous avons observé une énorme différence dans les profils protéiques entre les deux cultivars après une infection par R. solanacearum. Les protéines impliquées dans l'acide salicylique (SA), l'acide jasmonique (JA) et l'éthylène (ETH) présentaient des changements significatifs en réponse à R. solanacearum . Ces changements pensaient réguler les réponses de défense chez les plants de tabac. Les protéines liées au métabolisme des phénylpropanoïdes, y compris PAL, 4CL, POD et TOGT, ont également montré une régulation différentielle dans les cultivars de tabac R et S en réponse à l'infection par R. solanacearum, ce qui peut être l'une des raisons pour lesquelles la résistance différente a été démontrée dans ces deux cultivars. En utilisant CRISPR/Cas9, nous avons validé expérimentalement que l'inactivation du gène NtTOGT a diminué la résistance du tabac à R. solanacearum . Conclusion Collectivement, nos résultats fournissent de nouvelles informations pour comprendre le mécanisme de défense du tabac contre R. solanacearum qui serait bénéfique pour les programmes de sélection à l'avenir. Il sera utile d'identifier les gènes potentiels sensibles à la défense pour comprendre et améliorer la résistance des plantes. De plus, nous suggérons que NtTOGT pourrait être un gène résistant impliqué dans la réponse de défense des plantes contre R. solanacearum.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes Ralstonia solanacearum que causa la enfermedad del marchitamiento bacteriano provoca enormes pérdidas en la producción mundial de cultivos, incluido el tabaco. Los cambios transcripcionales en respuesta a la infección por R. solanacearum ya se han estudiado intensamente en varias especies de plantas. Sin embargo, las redes genéticas que regulan las respuestas de defensa de diferentes variedades de tabaco que tienen diferentes antecedentes de resistencia son bastante limitadas. Resultados En este estudio, realizamos un análisis comparativo del proteoma de dos cultivares de tabaco, resistente (R) y susceptible (S), durante la infección de R. solanacearum , para descubrir los posibles genes candidatos que regulan la resistencia del tabaco a R. solanacearum . Observamos una gran diferencia en los perfiles de proteínas entre los dos cultivares después de la infección por R. solanacearum. Las proteínas implicadas en el ácido salicílico (SA), el ácido jasmónico (JA) y el etileno (ETH) mostraron cambios significativos en respuesta a R. solanacearum . Se cree que estos cambios regulan las respuestas de defensa en las plantas de tabaco. Las proteínas relacionadas con el metabolismo de los fenilpropanoides, incluidas PAL, 4CL, POD y TOGT, también mostraron una regulación diferencial en los cultivares de tabaco R y S en respuesta a la infección por R. solanacearum, lo que puede ser una de las razones por las que se mostró una resistencia diferente en estos dos cultivares. Mediante el uso de CRISPR/Cas9, validamos experimentalmente que la inactivación del gen NtTOGT ha disminuido la resistencia del tabaco a R. solanacearum . Conclusión En conjunto, nuestros resultados proporcionan nuevos conocimientos para comprender el mecanismo de defensa del tabaco contra R. solanacearum que beneficiaría a los programas de mejoramiento en el futuro. Será útil identificar posibles genes sensibles a la defensa para comprender y mejorar la resistencia de las plantas. Además, sugerimos que NtTOGT podría ser un gen resistente involucrado en la respuesta de defensa de las plantas contra R. solanacearum.

Files

latest.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:76d9fa03abe8ae8fffa16708489f17e7
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يوضح تحليل البروتين المقارن آليات الدفاع عن التبغ استجابةً لعدوى رالستونيا سولاناسياروم
Translated title (French)
L'analyse comparative du protéome illustre les mécanismes de défense du tabac en réponse à l'infection par Ralstonia solanacearum
Translated title (Spanish)
El análisis comparativo del proteoma ilustra los mecanismos de defensa del tabaco en respuesta a la infección por Ralstonia solanacearum

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4294798299
DOI
10.21203/rs.3.rs-1928579/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4308356156 (Other)
https://openalex.org/W4294798299 (Other)
https://openalex.org/W3207088450 (Other)
https://openalex.org/W2911932652 (Other)
https://openalex.org/W2758545968 (Other)
https://openalex.org/W2744592251 (Other)
https://openalex.org/W2608702280 (Other)
https://openalex.org/W2467373519 (Other)
https://openalex.org/W2310292924 (Other)
https://openalex.org/W1985202651 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1887192251
  • https://openalex.org/W1895606937
  • https://openalex.org/W1915578613
  • https://openalex.org/W1966024455
  • https://openalex.org/W1966574857
  • https://openalex.org/W1968056778
  • https://openalex.org/W1984654391
  • https://openalex.org/W1990473745
  • https://openalex.org/W1993416089
  • https://openalex.org/W2003240933
  • https://openalex.org/W2004006589
  • https://openalex.org/W2005906963
  • https://openalex.org/W2010854320
  • https://openalex.org/W2011825256
  • https://openalex.org/W2013304358
  • https://openalex.org/W2051482167
  • https://openalex.org/W2060041263
  • https://openalex.org/W2062859898
  • https://openalex.org/W2064816802
  • https://openalex.org/W2071345397
  • https://openalex.org/W2109545121
  • https://openalex.org/W2121711582
  • https://openalex.org/W2122492053
  • https://openalex.org/W2124362007
  • https://openalex.org/W2125963417
  • https://openalex.org/W2145209957
  • https://openalex.org/W2171788269
  • https://openalex.org/W2243012910
  • https://openalex.org/W2330798097
  • https://openalex.org/W2471553917
  • https://openalex.org/W2612818194
  • https://openalex.org/W2746056250
  • https://openalex.org/W2782233064
  • https://openalex.org/W2799721285
  • https://openalex.org/W2889685276
  • https://openalex.org/W2946950556
  • https://openalex.org/W2953705934
  • https://openalex.org/W4211254291
  • https://openalex.org/W4283079859