Published April 5, 2022 | Version v1
Publication Open

Identification of Differentially Expressed Genes Reveal Conserved Mechanisms in the Rice-Magnaporthe oryzae Interaction

Creators

  • 1. Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
  • 2. Institute of Plant Protection

Description

Magnaporthe oryzae causes rice blast disease and is responsible for major losses in rice production worldwide. Although numerous studies have focused on the interactions between Oryza sativa and M. oryzae, to date, the conserved mechanisms remain in part unclear. In this study, a comparative analysis of transcriptomes of O. sativa L. ssp. japonica cv. 'Nipponbare' interacting with three M. oryzae strains (248, 235, and 163) were performed to explore the conserved molecular mechanisms. Differentially expressed genes with similar expression patterns in the interactions between cultivar 'Nipponbare' and three M. oryzae strains were defined as Conserved Differentially Expressed Genes (CDEGs). These included 3,647 O. sativa CDEGs and 3,655 M. oryzae CDEGs. Four rice CDEGs (LOC_Os03g19270, LOC_Os07g36600, LOC_Os05g28740, and LOC_Os01g32780) encoding universal stress protein (USP) were induced within 24 h post-inoculation (hpi) by three M. oryzae strains. Meanwhile, overexpression of LOC_Os07g36600 resulted in enhanced rice resistance against M. oryzae. Furthermore, four rice genes coding light-harvesting chlorophyll a/b-binding (LHC) protein (LOC_Os02g52650, LOC_Os09g12540, LOC_Os11g13850, LOC_Os05g22730) were also identified as CDEGs and were induced at 48 hpi, which might contribute to blast resistance through reactive oxygen species (ROS) accumulation. MoCDIP4 is M. oryzae effector inducing rice cell death and were verified that include AA9 CAZy domain (namely GH61 domain). In this study, we found seven MoCDIP4-homologous genes coding proteins with signal peptides and AA9 CAZy domains, which were continuously up-regulated across all infection stages relative to uninoculated control. This study uncovered that genes are required for conserved mechanisms of rice-M. oryzae interaction, which includes rice genes encoding USP proteins and LHC proteins, as well as M. oryzae genes encoding AA9 proteins. This study will help us to understand how O. sativa responds to M. oryzae infections and the molecular mechanisms of M. oryzae pathogenicity.

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

Translated Description (Arabic)

ماغنابورتي أوريزاي يسبب مرض انفجار الأرز وهو مسؤول عن خسائر كبيرة في إنتاج الأرز في جميع أنحاء العالم. على الرغم من أن العديد من الدراسات ركزت على التفاعلات بين أوريزا ساتيفا و م. أوريزاي، حتى الآن، لا تزال الآليات المحفوظة غير واضحة جزئيًا. في هذه الدراسة، تحليل مقارن للنسخ من O. sativa L. ssp. japonica cv. تم إجراء تفاعل "نيبونبار" مع ثلاث سلالات من M. oryzae (248 و 235 و 163) لاستكشاف الآليات الجزيئية المحفوظة. تم تعريف الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي مع أنماط تعبير مماثلة في التفاعلات بين الصنف "نيبونبار" وثلاث سلالات M. oryzae على أنها جينات معبر عنها بشكل تفاضلي محفوظة (CDEGs). وشملت هذه 3647 O. sativa CDEGs و 3655 M. oryzae CDEGs. تم حث أربعة CDEGs للأرز (LOC_Os03g19270، LOC_Os07g36600، LOC_Os05g28740، و LOC_Os01g32780) ترميز بروتين الإجهاد الشامل (USP) في غضون 24 ساعة بعد التلقيح (hpi) بثلاث سلالات M. oryzae. وفي الوقت نفسه، أدى التعبير المفرط عن LOC_Os07g36600 إلى تعزيز مقاومة الأرز ضد M. oryzae. علاوة على ذلك، تم تحديد أربعة جينات أرز ترمز إلى بروتين الكلوروفيل أ/ب الخفيف (LHC) (LOC_Os02g52650، LOC_Os09g12540، LOC_Os11g13850، Loc_Os05g22730) على أنها CDEGs وتم حثها عند 48 hpi، مما قد يساهم في مقاومة الانفجار من خلال تراكم أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). MoCDIP4 هو مستجيب M. oryzae الذي يحفز موت خلايا الأرز وتم التحقق من أنه يتضمن نطاق AA9 CAZy (أي نطاق GH61). في هذه الدراسة، وجدنا سبعة جينات متجانسة من MoCDIP4 تشفر البروتينات مع ببتيدات الإشارة ونطاقات AA9 CAZy، والتي تم تنظيمها باستمرار عبر جميع مراحل العدوى بالنسبة للتحكم غير الملقح. كشفت هذه الدراسة أن الجينات مطلوبة للآليات المحفوظة لتفاعل الأرز- M. أوريزاي، والذي يتضمن جينات الأرز التي تشفر بروتينات USP وبروتينات LHC، وكذلك جينات M. أوريزاي التي تشفر بروتينات AA9. ستساعدنا هذه الدراسة على فهم كيفية استجابة O. sativa لعدوى M. oryzae والآليات الجزيئية لمرض M. oryzae.

Translated Description (French)

Magnaporthe oryzae provoque la maladie de l'explosion du riz et est responsable de pertes majeures dans la production de riz dans le monde entier. Bien que de nombreuses études se soient concentrées sur les interactions entre Oryza sativa et M. oryzae, à ce jour, les mécanismes conservés restent en partie flous. Dans cette étude, une analyse comparative des transcriptomes de O. sativa L. ssp. japonica cv. L'interaction de « Nipponbare » avec trois souches de M. oryzae (248, 235 et 163) a été réalisée pour explorer les mécanismes moléculaires conservés. Les gènes exprimés de manière différentielle avec des modèles d'expression similaires dans les interactions entre le cultivar « Nipponbare » et trois souches de M. oryzae ont été définis comme des gènes exprimés de manière différentielle conservés (CDEG). Ceux-ci comprenaient 3 647 CDEG d'O. sativa et 3 655 CDEG de M. oryzae. Quatre CDEG de riz (LOC_Os03g19270, LOC_Os07g36600, LOC_Os05g28740 et LOC_Os01g32780) codant pour la protéine de stress universelle (USP) ont été induits dans les 24 heures suivant l'inoculation (hpi) par trois souches de M. oryzae. Pendant ce temps, la surexpression de LOC_Os07g36600 a entraîné une résistance accrue du riz contre M. oryzae. De plus, quatre gènes de riz codant pour la protéine de liaison à la chlorophylle a/b (LHC) récoltant la lumière (LOC_Os02g52650, LOC_Os09g12540, LOC_Os11g13850, LOC_Os05g22730) ont également été identifiés comme CDEG et ont été induits à 48 hpi, ce qui pourrait contribuer à la résistance aux explosions par accumulation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). MoCDIP4 est un effecteur de M. oryzae induisant la mort des cellules de riz et ont été vérifiés qui comprennent le domaine AA9 CAZy (à savoir le domaine GH61). Dans cette étude, nous avons trouvé sept gènes homologues à MoCDIP4 codant des protéines avec des peptides signaux et des domaines AA9 CAZy, qui étaient continuellement régulés à la hausse à tous les stades de l'infection par rapport au contrôle non inoculé. Cette étude a révélé que les gènes sont nécessaires pour les mécanismes conservés de l'interaction riz-M. oryzae, qui comprend les gènes du riz codant pour les protéines USP et les protéines LHC, ainsi que les gènes de M. oryzae codant pour les protéines AA9. Cette étude nous aidera à comprendre comment O. sativa répond aux infections à M. oryzae et les mécanismes moléculaires de la pathogénicité de M. oryzae.

Translated Description (Spanish)

Magnaporthe oryzae causa la enfermedad del añublo del arroz y es responsable de grandes pérdidas en la producción de arroz en todo el mundo. Aunque numerosos estudios se han centrado en las interacciones entre Oryza sativa y M. oryzae, hasta la fecha, los mecanismos conservados siguen siendo en parte poco claros. En este estudio, un análisis comparativo de transcriptomas de O. sativa L. ssp. japonica cv. 'Nipponbare' interactuando con tres cepas de M. oryzae (248, 235 y 163) se realizaron para explorar los mecanismos moleculares conservados. Los genes expresados diferencialmente con patrones de expresión similares en las interacciones entre el cultivar 'Nipponbare' y tres cepas de M. oryzae se definieron como genes expresados diferencialmente conservados (CDEG). Estos incluyeron 3.647 CDEG de O. sativa y 3.655 CDEG de M. oryzae. Cuatro CDEG de arroz (Loc_Os03g19270, LOC_Os07g36600, LOC_OS05G28740 y LOC_Os01g32780) que codifican la proteína de estrés universal (USP) fueron inducidos dentro de las 24 h posteriores a la inoculación (hpi) por tres cepas de M. oryzae. Mientras tanto, la sobreexpresión de LOC_Os07g36600 dio como resultado una mayor resistencia del arroz contra M. oryzae. Además, cuatro genes de arroz que codifican la proteína de unión a clorofila a/b (LHC) de recolección de luz (LOC_Os02g52650, Loc_Os09g12540, LOC_Os11g13850, LOC_Os05g22730) también se identificaron como CDEG y se indujeron a las 48 hpi, lo que podría contribuir a la resistencia a explosiones a través de la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS). MoCDIP4 es el efector de M. oryzae que induce la muerte de las células de arroz y se verificaron que incluyen el dominio AA9 CAZy (es decir, el dominio GH61). En este estudio, encontramos siete genes homólogos a MoCDIP4 que codifican proteínas con péptidos señal y dominios AA9 CAZy, que estaban continuamente regulados positivamente en todas las etapas de infección en relación con el control no inoculado. Este estudio descubrió que los genes son necesarios para los mecanismos conservados de la interacción arroz-M. oryzae, que incluye genes de arroz que codifican proteínas USP y proteínas LHC, así como genes de M. oryzae que codifican proteínas AA9. Este estudio nos ayudará a comprender cómo O. sativa responde a las infecciones por M. oryzae y los mecanismos moleculares de la patogenicidad de M. oryzae.

Files

pdf.pdf

Files (9.0 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:d9973b7eebc10c006baa87465669b48e
9.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف تحديد الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي عن الآليات المحفوظة في تفاعل أوريزاي بين الأرز والمغناطيس
Translated title (French)
L'identification des gènes exprimés différemment révèle des mécanismes conservés dans l'interaction Riz-Magnaporthe oryzae
Translated title (Spanish)
La identificación de genes expresados diferencialmente revela mecanismos conservados en la interacción arroz-magnaporthe oryzae

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4226256577
DOI
10.3389/fpls.2022.723356

Is supplement to
https://openalex.org/W3215139134 (Other)
https://openalex.org/W2788277189 (Other)
https://openalex.org/W2130076355 (Other)
https://openalex.org/W2119695867 (Other)
https://openalex.org/W2082860237 (Other)
https://openalex.org/W2046158694 (Other)
https://openalex.org/W2034625591 (Other)
https://openalex.org/W1993764875 (Other)
https://openalex.org/W1990804418 (Other)
https://openalex.org/W1971568933 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W122809850
  • https://openalex.org/W1497847102
  • https://openalex.org/W1568162366
  • https://openalex.org/W1578104218
  • https://openalex.org/W1828251198
  • https://openalex.org/W1974240940
  • https://openalex.org/W1986920621
  • https://openalex.org/W1990882645
  • https://openalex.org/W1998671658
  • https://openalex.org/W2002394788
  • https://openalex.org/W2004507419
  • https://openalex.org/W2027798995
  • https://openalex.org/W2039338014
  • https://openalex.org/W2045204781
  • https://openalex.org/W2046067774
  • https://openalex.org/W2051263494
  • https://openalex.org/W2054747421
  • https://openalex.org/W2061085465
  • https://openalex.org/W2062559816
  • https://openalex.org/W2077733084
  • https://openalex.org/W2080574609
  • https://openalex.org/W2088930970
  • https://openalex.org/W2097065948
  • https://openalex.org/W2100305481
  • https://openalex.org/W2100399875
  • https://openalex.org/W2101142880
  • https://openalex.org/W2102564339
  • https://openalex.org/W2103539617
  • https://openalex.org/W2107472775
  • https://openalex.org/W2111647009
  • https://openalex.org/W2117624357
  • https://openalex.org/W2118751052
  • https://openalex.org/W2132066544
  • https://openalex.org/W2132926880
  • https://openalex.org/W2135621733
  • https://openalex.org/W2138026076
  • https://openalex.org/W2148813520
  • https://openalex.org/W2152239989
  • https://openalex.org/W2158759172
  • https://openalex.org/W2162515800
  • https://openalex.org/W2170260710
  • https://openalex.org/W2478169960
  • https://openalex.org/W2560103019
  • https://openalex.org/W2588571662
  • https://openalex.org/W2606024116
  • https://openalex.org/W2762679788
  • https://openalex.org/W2770968963
  • https://openalex.org/W2911256426
  • https://openalex.org/W2920369274
  • https://openalex.org/W2929661619
  • https://openalex.org/W2946967173
  • https://openalex.org/W2968666161
  • https://openalex.org/W2997570533
  • https://openalex.org/W3003183278
  • https://openalex.org/W3006232795
  • https://openalex.org/W3013100733
  • https://openalex.org/W3037229132
  • https://openalex.org/W3101945115
  • https://openalex.org/W3135840948