Published January 12, 2017 | Version v1
Publication Open

Molecular evidence for the involvement of a polygalacturonase-inhibiting protein, GhPGIP1, in enhanced resistance to Verticillium and Fusarium wilts in cotton

Creators

  • 1. China Agricultural University
  • 2. Cotton Research Institute
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

Polygalacturonase-inhibiting protein (PGIP), belonging to a group of plant defence proteins, specifically inhibits endopolygalacturonases secreted by pathogens. Herein, we showed that purified GhPGIP1 is a functional inhibitor of Verticillium dahliae and Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum, the two fungal pathogens causing cotton wilt. Transcription of GhPGIP1 was increased in cotton upon infection, wounding, and treatment with defence hormone and H2O2. Resistance by GhPGIP1 was examined by its virus-induced gene silencing in cotton and overexpression in Arabidopsis. GhPGIP1-silenced cotton was highly susceptible to the infections. GhPGIP1 overexpression in transgenic Arabidopsis conferred resistance to the infection, accompanied by enhanced expression of pathogenesis-related proteins (PRs), isochorismate synthase 1 (ICS1), enhanced disease susceptibility 1 (EDS1), and phytoalexin-deficient 4 (PAD4) genes. Transmission electron microscopy revealed cell wall alteration and cell disintegration in plants inoculated with polygalacturonase (PGs), implying its role in damaging the cell wall. Docking studies showed that GhPGIP1 interacted strongly with C-terminal of V. dahliae PG1 (VdPG1) beyond the active site but weakly interacted with C-terminal of F. oxysporum f. sp. vasinfectum (FovPG1). These findings will contribute towards the understanding of the roles of PGIPs and in screening potential combat proteins with novel recognition specificities against evolving pathogenic factors for countering pathogen invasion.

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

Translated Description (Arabic)

البروتين المثبط للبوليغالاكتوروناز (PGIP)، الذي ينتمي إلى مجموعة من بروتينات الدفاع النباتي، يثبط على وجه التحديد إندوبوليغالاكتوروناز التي تفرزها مسببات الأمراض. هنا، أظهرنا أن GhPGIP1 المنقى هو مثبط وظيفي لـ Verticillium dahliae و Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum، وهما مسببات الأمراض الفطرية التي تسبب ذبول القطن. تمت زيادة نسخ GhPGIP1 في القطن عند الإصابة والجرح والعلاج بهرمون الدفاع و H2O2. تم فحص المقاومة من قبل GhPGIP1 من خلال إسكات الجينات التي يسببها الفيروس في القطن والتعبير المفرط في أرابيدوبسيس. كان القطن الصامت من نوع GhPGIP1 عرضة للغاية للإصابة بالعدوى. أعطى التعبير المفرط لـ GhPGIP1 في الأرابيدوبسيس المعدل وراثيًا مقاومة للعدوى، مصحوبة بالتعبير المعزز عن البروتينات المرتبطة بالتسبب في المرض (PRS)، وسينثاز الإيزوكوريزمات 1 (ICS1)، وقابلية المرض المعززة 1 (EDS1)، وجينات 4 (PAD4) التي تعاني من نقص الفيتاليكسين. كشف الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال عن تغيير جدار الخلية وتفكك الخلية في النباتات الملقحة بـ polygalacturonase (PGs)، مما يعني دورها في إتلاف جدار الخلية. أظهرت دراسات الالتحام أن GhPGIP1 تفاعل بقوة مع الطرف C لـ V. dahliae PG1 (VdPG1) خارج الموقع النشط ولكنه تفاعل بشكل ضعيف مع الطرف C لـ F. oxysporum f. sp. vasinfectum (FovPG1). ستساهم هذه النتائج في فهم أدوار PGIPs وفي فحص البروتينات القتالية المحتملة مع خصائص التعرف الجديدة ضد العوامل المسببة للأمراض المتطورة لمكافحة غزو مسببات الأمراض.

Translated Description (French)

La protéine inhibitrice de la polygalacturonase (PGIP), appartenant à un groupe de protéines de défense des plantes, inhibe spécifiquement les endopolygalacturonases sécrétées par les agents pathogènes. Ici, nous avons montré que GhPGIP1 purifié est un inhibiteur fonctionnel de Verticillium dahliae et de Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum, les deux agents pathogènes fongiques responsables du flétrissement du coton. La transcription de GhPGIP1 a été augmentée dans le coton après infection, blessure et traitement avec l'hormone de défense et H2O2. La résistance par GhPGIP1 a été examinée par son silençage génique induit par le virus dans le coton et sa surexpression dans Arabidopsis. Le coton réduit au silence par GhPGIP1 était très sensible aux infections. La surexpression de GhPGIP1 dans Arabidopsis transgénique a conféré une résistance à l'infection, accompagnée d'une expression accrue des protéines liées à la pathogenèse (PR), de l'isochorismate synthase 1 (ICS1), d'une sensibilité accrue à la maladie 1 (EDS1) et des gènes déficients en phytoalexine 4 (PAD4). La microscopie électronique à transmission a révélé une altération de la paroi cellulaire et une désintégration cellulaire chez les plantes inoculées avec de la polygalacturonase (PG), ce qui implique son rôle dans l'endommagement de la paroi cellulaire. Les études d'amarrage ont montré que GhPGIP1 interagissait fortement avec l'extrémité C-terminale de V. dahliae PG1 (VdPG1) au-delà du site actif, mais interagissait faiblement avec l'extrémité C-terminale de F. oxysporum f. sp. vasinfectum (FovPG1). Ces résultats contribueront à la compréhension des rôles des PGIP et au criblage des protéines de combat potentielles avec de nouvelles spécificités de reconnaissance contre les facteurs pathogènes en évolution pour contrer l'invasion des agents pathogènes.

Translated Description (Spanish)

La proteína inhibidora de la poligalacturonasa (PGIP), perteneciente a un grupo de proteínas de defensa de las plantas, inhibe específicamente las endopoligalacturonasas secretadas por patógenos. Aquí, mostramos que GhPGIP1 purificado es un inhibidor funcional de Verticillium dahliae y Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum, los dos patógenos fúngicos que causan el marchitamiento del algodón. La transcripción de GhPGIP1 aumentó en el algodón tras la infección, las heridas y el tratamiento con hormona de defensa y H2O2. La resistencia por GhPGIP1 se examinó por su silenciamiento génico inducido por virus en algodón y sobreexpresión en Arabidopsis. El algodón silenciado con GhPGIP1 era altamente susceptible a las infecciones. La sobreexpresión de GhPGIP1 en Arabidopsis transgénica confirió resistencia a la infección, acompañada de una mayor expresión de proteínas relacionadas con la patogénesis (PR), isocorismato sintasa 1 (ICS1), mayor susceptibilidad a la enfermedad 1 (EDS1) y genes deficientes en fitoalexina 4 (PAD4). La microscopía electrónica de transmisión reveló la alteración de la pared celular y la desintegración celular en plantas inoculadas con poligalacturonasa (PG), lo que implica su papel en el daño de la pared celular. Los estudios de acoplamiento mostraron que GhPGIP1 interactuó fuertemente con el extremo C de V. dahliae PG1 (VdPG1) más allá del sitio activo, pero interactuó débilmente con el extremo C de F. oxysporum f. sp. vasinfectum (FovPG1). Estos hallazgos contribuirán a la comprensión de los roles de los PGIP y al cribado de posibles proteínas de combate con nuevas especificidades de reconocimiento contra factores patógenos en evolución para contrarrestar la invasión de patógenos.

Files

srep39840.pdf.pdf

Files (8.2 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:faeed4cd57dd503b0aefa2a68b20226b
8.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الدليل الجزيئي على تورط بروتين مثبط لعديد الجالاكتوروناز، GhPGIP1، في تعزيز مقاومة ذبول الفيرتيسيليوم والفوساريوم في القطن
Translated title (French)
Preuve moléculaire de l'implication d'une protéine inhibitrice de la polygalacturonase, GhPGIP1, dans la résistance accrue aux flétrissements Verticillium et Fusarium dans le coton
Translated title (Spanish)
Evidencia molecular de la participación de una proteína inhibidora de la poligalacturonasa, GhPGIP1, en la resistencia mejorada a los marchitamientos por Verticillium y Fusarium en el algodón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2575913108
DOI
10.1038/srep39840

Is supplement to
https://openalex.org/W748844550 (Other)
https://openalex.org/W4386199488 (Other)
https://openalex.org/W3197070380 (Other)
https://openalex.org/W2981378489 (Other)
https://openalex.org/W2750482414 (Other)
https://openalex.org/W2586921174 (Other)
https://openalex.org/W2353584231 (Other)
https://openalex.org/W2086875396 (Other)
https://openalex.org/W2084623614 (Other)
https://openalex.org/W2084616976 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1480395202
  • https://openalex.org/W1511180720
  • https://openalex.org/W1534197020
  • https://openalex.org/W1553772657
  • https://openalex.org/W1559745392
  • https://openalex.org/W1654701538
  • https://openalex.org/W1847497048
  • https://openalex.org/W1909075355
  • https://openalex.org/W1967043278
  • https://openalex.org/W1970312062
  • https://openalex.org/W1970953993
  • https://openalex.org/W1971644532
  • https://openalex.org/W1973731551
  • https://openalex.org/W1980286892
  • https://openalex.org/W1990578347
  • https://openalex.org/W1995444885
  • https://openalex.org/W1997148113
  • https://openalex.org/W2000324260
  • https://openalex.org/W2000938033
  • https://openalex.org/W2001918782
  • https://openalex.org/W2009023361
  • https://openalex.org/W2015093208
  • https://openalex.org/W2019305778
  • https://openalex.org/W2022187444
  • https://openalex.org/W2029799567
  • https://openalex.org/W2033406991
  • https://openalex.org/W2036381541
  • https://openalex.org/W2038775197
  • https://openalex.org/W2039187726
  • https://openalex.org/W2041109359
  • https://openalex.org/W2046956433
  • https://openalex.org/W2054638749
  • https://openalex.org/W2058361329
  • https://openalex.org/W2059971395
  • https://openalex.org/W2062453622
  • https://openalex.org/W2063947073
  • https://openalex.org/W2064833948
  • https://openalex.org/W2068255062
  • https://openalex.org/W2071035624
  • https://openalex.org/W2072777662
  • https://openalex.org/W2073764175
  • https://openalex.org/W2077736346
  • https://openalex.org/W2079671481
  • https://openalex.org/W2084858774
  • https://openalex.org/W2092215831
  • https://openalex.org/W2098328370
  • https://openalex.org/W2100152534
  • https://openalex.org/W2101324764
  • https://openalex.org/W2103794175
  • https://openalex.org/W2119144743
  • https://openalex.org/W2122339645
  • https://openalex.org/W2125414885
  • https://openalex.org/W2134026784
  • https://openalex.org/W2137539916
  • https://openalex.org/W2147762371
  • https://openalex.org/W2147799946
  • https://openalex.org/W2148657822
  • https://openalex.org/W2152160282
  • https://openalex.org/W2152402617
  • https://openalex.org/W2158799045
  • https://openalex.org/W2160682329
  • https://openalex.org/W2161586272
  • https://openalex.org/W2167992100
  • https://openalex.org/W2168990146
  • https://openalex.org/W2170217346
  • https://openalex.org/W2171468481
  • https://openalex.org/W2184637712
  • https://openalex.org/W2239972030
  • https://openalex.org/W4216676