Published June 5, 2018 | Version v1
Publication Open

Glycolate oxidase gene family in Nicotiana benthamiana: genome-wide identification and functional analyses in disease resistance

Creators

  • 1. China National Rice Research Institute
  • 2. Zhejiang University

Description

Abstract Glycolate oxidase (GOX)-dependent production of H 2 O 2 in response to pathogens and its function in disease resistance are still poorly understood. In this study, we performed genome-wide identification of GOX gene family in Nicotiana benthamiana and analyzed their function in various types of disease resistance. Sixteen GOX genes were identified in N . benthamiana genome. They consisted of GOX and HAOX groups. All but two NbGOX proteins contained an alpha_hydroxyacid_oxid_FMN domain with extra 43–52 amino acids compared to that of FMN-dependent alpha-hydroxyacid oxidizing enzymes (NCBI-CDD cd02809). Silencing of three NbGOX family genes NbHAOX8 , NbGOX1 and NbGOX4 differently affected resistance to various pathogens including Tobacco rattle virus , Xanthomonas oryzae pv. oryzae ( Xoo ) and Sclerotinia sclerotiorum . Effect of these genes on resistance to Xoo is well correlated with that on Xoo –responsive H 2 O 2 accumulation. Additionally, silencing of these genes enhanced PAMP-triggered immunity as shown by increased flg22-elicited H 2 O 2 accumulation in NbGOX -silenced plants. These NbGOX family genes were distinguishable in altering expression of defense genes. Analysis of mutual effect on gene expression indicated that NbGOX4 might function through repressing NbHAOX8 and NbGOX1 . Collectively, our results reveal the important roles and functional complexity of GOX genes in disease resistance in N . benthamiana .

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

Translated Description (Arabic)

لا يزال إنتاج أكسيداز الجليكولات (GOX) المعتمد على الهيدروجين استجابة لمسببات الأمراض ووظيفته في مقاومة الأمراض غير مفهومة بشكل جيد. في هذه الدراسة، أجرينا تحديدًا على مستوى الجينوم لعائلة جين GOX في Nicotiana benthamiana وقمنا بتحليل وظيفتها في أنواع مختلفة من مقاومة الأمراض. تم تحديد ستة عشر جينًا من جينات GOX في جينوم N . benthamiana. كانت تتألف من مجموعات GOX و HAOX. تحتوي جميع بروتينات NbGOX باستثناء اثنين على نطاق alpha_hydroxyacid_oxid_FMN مع 43–52 حمضًا أمينيًا إضافيًا مقارنةً بإنزيمات أكسدة حمض ألفا هيدروكسي المعتمدة على FMN (NCBI - CDD cd02809). أثر إسكات ثلاثة جينات من عائلة NbGOX NbHAOX8 و NbGOX1 و NbGOX4 بشكل مختلف على مقاومة مسببات الأمراض المختلفة بما في ذلك فيروس حشرجة التبغ و Xanthomonas pv. oryzae ( Xoo ) و Sclerotinia sclerotiorum . يرتبط تأثير هذه الجينات على مقاومة Xoo ارتباطًا وثيقًا بتراكم H 2 O 2 المستجيب لـ Xoo. بالإضافة إلى ذلك، أدى إسكات هذه الجينات إلى تعزيز المناعة المحفزة بـ PAMP كما هو موضح من خلال زيادة تراكم H 2 O 2 في النباتات المخففة بـ NbGOX. كانت جينات عائلة NbGOX هذه مميزة في تغيير التعبير عن جينات الدفاع. أشار تحليل التأثير المتبادل على التعبير الجيني إلى أن NbGOX4 قد يعمل من خلال قمع NbHAOX8 و NbGOX1 . بشكل جماعي، تكشف نتائجنا عن الأدوار المهمة والتعقيد الوظيفي لجينات GOX في مقاومة الأمراض في N . benthamiana .

Translated Description (French)

La production de H 2 O 2 dépendante de la glycolate oxydase (GOX) en réponse à des agents pathogènes et sa fonction dans la résistance aux maladies sont encore mal comprises. Dans cette étude, nous avons effectué une identification à l'échelle du génome de la famille du gène GOX chez Nicotiana benthamiana et analysé leur fonction dans divers types de résistance aux maladies. Seize gènes GOX ont été identifiés dans le génome du N . benthamiana. Ils étaient composés de groupes GOX et HAOX. Toutes les protéines NbGOX sauf deux contenaient un domaine alpha_hydroxyacid_oxid_FMN avec 43 à 52 acides aminés supplémentaires par rapport à celui des enzymes oxydant l'alpha-hydroxyacide dépendant du FMN (NCBI-CDD cd02809). Le silence de trois gènes de la famille NbGOX , NbHAOX8, NbGOX1 et NbGOX4, a affecté différemment la résistance à divers agents pathogènes, notamment le virus du hochet du tabac, Xanthomonas oryzae pv. oryzae ( Xoo ) et Sclerotinia sclerotiorum . L'effet de ces gènes sur la résistance au Xoo est bien corrélé à celui sur l'accumulation de H 2 O 2 sensible au Xoo. De plus, le silence de ces gènes a amélioré l'immunité déclenchée par le PAMP, comme le montre l'augmentation de l'accumulation de H 2 O 2 induite par flg22 dans les plantes réduites au silence par NbGOX. Ces gènes de la famille NbGOX se distinguaient par la modification de l'expression des gènes de défense. L'analyse de l'effet mutuel sur l'expression des gènes a indiqué que NbGOX4 pourrait fonctionner en réprimant NbHAOX8 et NbGOX1 . Collectivement, nos résultats révèlent les rôles importants et la complexité fonctionnelle des gènes GOX dans la résistance aux maladies chez N . benthamiana .

Translated Description (Spanish)

Resumen La producción dependiente de glicolato oxidasa (GOX) de H 2 O 2 en respuesta a patógenos y su función en la resistencia a enfermedades aún se conocen poco. En este estudio, realizamos la identificación de todo el genoma de la familia de genes GOX en Nicotiana benthamiana y analizamos su función en varios tipos de resistencia a la enfermedad. Se identificaron dieciséis genes GOX en el genoma de N. benthamiana. Consistían en grupos GOX y HAOX. Todas menos dos proteínas NbGOX contenían un dominio alfa_hydroxyacid_oxid_FMN con 43–52 aminoácidos adicionales en comparación con el de las enzimas oxidantes de alfa-hidroxiácidos dependientes de FMN (NCBI-CDD cd02809). El silenciamiento de tres genes de la familia NbGOX NbHAOX8, NbGOX1 y NbGOX4 afectó de manera diferente la resistencia a varios patógenos, incluidos el virus del sonajero del tabaco, Xanthomonas oryzae pv. oryzae ( Xoo ) y Sclerotinia sclerotiorum . El efecto de estos genes sobre la resistencia a Xoo está bien correlacionado con el de la acumulación de H 2 O 2 sensible a Xoo. Además, el silenciamiento de estos genes mejoró la inmunidad desencadenada por PAMP como se muestra por el aumento de la acumulación de H 2 O 2 provocada por flg22 en plantas silenciadas con NbGOX. Estos genes de la familia NbGOX fueron distinguibles en la alteración de la expresión de genes de defensa. El análisis del efecto mutuo sobre la expresión génica indicó que NbGOX4 podría funcionar mediante la represión de NbHAOX8 y NbGOX1 . En conjunto, nuestros resultados revelan los importantes roles y la complejidad funcional de los genes GOX en la resistencia a enfermedades en N. benthamiana .

Files

s41598-018-27000-4.pdf.pdf

Files (3.8 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
md5:559bdd4207dfca1ff0e97625731f703c
3.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عائلة جين الجليكولات أوكسيديز في نيكوتيانا بينثاميانا: تحديد الجينوم على نطاق واسع والتحليلات الوظيفية في مقاومة الأمراض
Translated title (French)
Famille de gènes de la glycolate oxydase chez Nicotiana benthamiana : identification à l'échelle du génome et analyses fonctionnelles dans la résistance aux maladies
Translated title (Spanish)
Familia de genes de la glicolato oxidasa en Nicotiana benthamiana: identificación de todo el genoma y análisis funcionales en la resistencia a la enfermedad

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2807461922
DOI
10.1038/s41598-018-27000-4

Is supplement to
https://openalex.org/W76967108 (Other)
https://openalex.org/W3005917638 (Other)
https://openalex.org/W2980609284 (Other)
https://openalex.org/W2959417556 (Other)
https://openalex.org/W2954410845 (Other)
https://openalex.org/W2765169515 (Other)
https://openalex.org/W2301332212 (Other)
https://openalex.org/W2222260350 (Other)
https://openalex.org/W2159893640 (Other)
https://openalex.org/W2051691372 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1520114066
  • https://openalex.org/W1522528171
  • https://openalex.org/W1630939977
  • https://openalex.org/W1976641554
  • https://openalex.org/W1980403682
  • https://openalex.org/W1980757920
  • https://openalex.org/W1993480266
  • https://openalex.org/W1996690578
  • https://openalex.org/W2003333370
  • https://openalex.org/W2007149107
  • https://openalex.org/W2011790124
  • https://openalex.org/W2016937640
  • https://openalex.org/W2025579972
  • https://openalex.org/W2050387881
  • https://openalex.org/W2057593154
  • https://openalex.org/W2059421576
  • https://openalex.org/W2059971395
  • https://openalex.org/W2061712981
  • https://openalex.org/W2062476447
  • https://openalex.org/W2081627680
  • https://openalex.org/W2084981271
  • https://openalex.org/W2096006062
  • https://openalex.org/W2102476539
  • https://openalex.org/W2106858947
  • https://openalex.org/W2119173019
  • https://openalex.org/W2121501444
  • https://openalex.org/W2123051035
  • https://openalex.org/W2127807742
  • https://openalex.org/W2131193371
  • https://openalex.org/W2132632499
  • https://openalex.org/W2136855784
  • https://openalex.org/W2137015675
  • https://openalex.org/W2137136072
  • https://openalex.org/W2149772101
  • https://openalex.org/W2154174174
  • https://openalex.org/W2163209506
  • https://openalex.org/W2166537412
  • https://openalex.org/W2405022357