Published February 19, 2019 | Version v1
Publication Open

Comparative transcriptome analysis of resistant and susceptible kiwifruits in response to Pseudomonas syringae pv. Actinidiae during early infection

Creators

  • 1. Huazhong Agricultural University
  • 2. Zhengzhou Fruit Research Institute
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

Kiwifruit bacterial canker is a devastating disease threatening kiwifruit production. To clarify the defense mechanism in response to Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa), we observed phenotypic changes in resistant Huate (HT) and susceptible Hongyang (HY) kiwifruit varieties at 0, 12, 24, 48, 96, and 144 hour after inoculation (hai) with Psa. Brown lesions appeared in the inoculation areas 12 hai in HY shoots, and the lesion length gradually increased from 24 to 144 h. In contrast, no lesions were found in HT shoots at any time points. Furthermore, RNA-seq analysis showed significantly more differentially expressed genes between HT and HY at 12 hai than at any other time point. According to weighted gene co-expression network analysis, five modules were notably differentially expressed between HT and HY; pathway mapping using the Kyoto Encyclopedia of Gene and Genomes database was performed for the five modules. In MEgreenyellow and MEyellow modules, pathways related to"plant-pathogen interaction", "Endocytosis", "Glycine, serine and threonine metabolism", and "Carbon fixation in photosynthetic organisms" were enriched, whereas in the MEblack module, pathways related to "protein processing in endoplasmic reticulum", "plant-pathogen interaction", and "Glycolysis / Gluconeogenesis" were enriched. In particular, the Pti1 and RPS2 encoding effector receptors, and the NPR1, TGA, and PR1 genes involved in the salicylic acid signaling pathway were significantly up-regulated in HT compared with HY. This indicates that the effector-triggered immunity response was stronger and that the salicylic acid signaling pathway played a pivotal role in the Psa defense response of HT. In addition, we identified other important genes, involved in phenylpropanoid biosynthesis and Ca2+ internal flow, which were highly expressed in HT. Taken together, these results provide important information to elucidate the defense mechanisms of kiwifruit during Psa infection.

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

Translated Description (Arabic)

سرطان الكيوي البكتيري هو مرض مدمر يهدد إنتاج فاكهة الكيوي. لتوضيح آلية الدفاع استجابةً للزائفة الحقنية الشعرية (PSA)، لاحظنا تغيرات النمط الظاهري في أصناف فاكهة الكيوي المقاومة (HT) وهونغ يانغ الحساسة (HY) عند 0 و 12 و 24 و 48 و 96 و 144 ساعة بعد التلقيح (HAI) مع PSA. ظهرت آفات بنية في مناطق التلقيح 12 هاي في براعم HY، وزاد طول الآفة تدريجياً من 24 إلى 144 ساعة. على النقيض من ذلك، لم يتم العثور على أي آفات في براعم HT في أي وقت. علاوة على ذلك، أظهر تحليل تسلسل الحمض النووي الريبي جينات معبر عنها بشكل مختلف بشكل كبير بين HT و HY عند 12 هاي أكثر من أي نقطة زمنية أخرى. وفقًا لتحليل شبكة التعبير المشترك عن الجينات المرجحة، تم التعبير عن خمس وحدات بشكل مختلف بشكل ملحوظ بين HT و HY ؛ تم إجراء تخطيط المسار باستخدام قاعدة بيانات موسوعة كيوتو للجينوم والجينوم للوحدات الخمس. في وحدات MEgreenyellow و MEyellow، تم إثراء المسارات المتعلقة بـ "تفاعل مسببات الأمراض النباتية"، و "الإلتقام"، و "استقلاب الجلايسين والسيرين والثريونين"، و "تثبيت الكربون في كائنات التمثيل الضوئي"، بينما في وحدة MEblack، تم إثراء المسارات المتعلقة بـ "معالجة البروتين في الشبكة الإندوبلازمية"، و "تفاعل مسببات الأمراض النباتية"، و "تحلل السكر /تكوين السكر". على وجه الخصوص، تم تنظيم مستقبلات مستجيبات ترميز Pti1 و RPS2، وجينات NPR1 و TGA و PR1 المشاركة في مسار إشارات حمض الساليسيليك بشكل كبير في HT مقارنة بـ HY. يشير هذا إلى أن استجابة المناعة التي أثارها المستجيب كانت أقوى وأن مسار إشارات حمض الساليسيليك لعب دورًا محوريًا في استجابة دفاع Psa لـ HT. بالإضافة إلى ذلك، حددنا جينات مهمة أخرى، تشارك في التخليق الحيوي للفينيل بروبانويد والتدفق الداخلي لـ Ca2 +، والتي تم التعبير عنها بشكل كبير في HT. توفر هذه النتائج مجتمعة معلومات مهمة لتوضيح آليات الدفاع عن فاكهة الكيوي أثناء عدوى Psa.

Translated Description (French)

Le chancre bactérien des kiwis est une maladie dévastatrice qui menace la production de kiwis. Pour clarifier le mécanisme de défense en réponse à Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa), nous avons observé des changements phénotypiques dans les variétés de kiwis résistantes Huate (HT) et sensibles Hongyang (HY) à 0, 12, 24, 48, 96 et 144 heures après l'inoculation (hai) avec le Psa. Des lésions brunes sont apparues dans les zones d'inoculation 12 hai dans les pousses HY, et la longueur de la lésion a progressivement augmenté de 24 à 144 h. En revanche, aucune lésion n'a été trouvée dans les pousses HT à aucun moment. De plus, l'analyse ARN-seq a montré significativement plus de gènes exprimés de manière différentielle entre HT et HY à 12 hai qu'à tout autre moment. Selon l'analyse du réseau de co-expression des gènes pondérés, cinq modules ont été notablement exprimés de manière différentielle entre HT et HY ; une cartographie des voies à l'aide de la base de données de l'Encyclopédie des gènes et des génomes de Kyoto a été réalisée pour les cinq modules. Dans les modules MEgreenyellow et MEyellow, les voies liées àl '« interaction plante-pathogène », à l' « endocytose », au « métabolisme de la glycine, de la sérine et de la thréonine » et à la « fixation du carbone dans les organismes photosynthétiques » ont été enrichies, tandis que dans le module MEblack, les voies liées au « traitement des protéines dans le réticulum endoplasmique », à l '« interaction plante-pathogène » et à la « glycolyse / gluconéogenèse » ont été enrichies. En particulier, les récepteurs effecteurs codant Pti1 et RPS2, et les gènes NPR1, TGA et PR1 impliqués dans la voie de signalisation de l'acide salicylique ont été significativement régulés à la hausse dans HT par rapport à HY. Cela indique que la réponse immunitaire déclenchée par l'effecteur était plus forte et que la voie de signalisation de l'acide salicylique jouait un rôle central dans la réponse de défense Psa de HT. De plus, nous avons identifié d'autres gènes importants, impliqués dans la biosynthèse des phénylpropanoïdes et le flux interne de Ca2+, qui étaient fortement exprimés dans HT. Ensemble, ces résultats fournissent des informations importantes pour élucider les mécanismes de défense du kiwi lors de l'infection par le psa.

Translated Description (Spanish)

El cancro bacteriano del kiwi es una enfermedad devastadora que amenaza la producción de kiwi. Para aclarar el mecanismo de defensa en respuesta a Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa), observamos cambios fenotípicos en las variedades de kiwi Huate (HT) resistente y Hongyang (HY) susceptible a las 0, 12, 24, 48, 96 y 144 horas después de la inoculación (hai) con Psa. Aparecieron lesiones marrones en las áreas de inoculación 12 hai en brotes HY, y la longitud de la lesión aumentó gradualmente de 24 a 144 h. Por el contrario, no se encontraron lesiones en los brotes de HT en ningún momento. Además, el análisis de ARN-seq mostró genes expresados significativamente más diferencialmente entre HT y HY a 12 hai que en cualquier otro punto de tiempo. De acuerdo con el análisis de la red de coexpresión génica ponderada, cinco módulos se expresaron notablemente de manera diferencial entre HT y HY; se realizó un mapeo de rutas utilizando la base de datos Kyoto Encyclopedia of Gene and Genomes para los cinco módulos. En los módulos MEgreenyellow y MEyellow, se enriquecieron las vías relacionadas con la «interacción planta-patógeno», la «endocitosis», el «metabolismo de la glicina, la serina y la treonina» y la «fijación de carbono en organismos fotosintéticos», mientras que en el módulo MEblack, se enriquecieron las vías relacionadas con el «procesamiento de proteínas en el retículo endoplásmico», la «interacción planta-patógeno» y la «glucólisis / gluconeogénesis». En particular, los receptores efectores que codifican Pti1 y RPS2, y los genes NPR1, TGA y PR1 implicados en la vía de señalización del ácido salicílico estaban significativamente regulados al alza en HT en comparación con HY. Esto indica que la respuesta de inmunidad desencadenada por el efector fue más fuerte y que la vía de señalización del ácido salicílico desempeñó un papel fundamental en la respuesta de defensa Psa de HT. Además, identificamos otros genes importantes, involucrados en la biosíntesis de fenilpropanoides y el flujo interno de Ca2+, que se expresaron altamente en HT. En conjunto, estos resultados proporcionan información importante para dilucidar los mecanismos de defensa del kiwi durante la infección por Psa.

Files

journal.pone.0211913&type=printable.pdf

Files (4.0 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
md5:02f082c2ce3c3ca6de12ab6922272541
4.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل النسخ المقارن لثمار الكيوي المقاومة والمعرضة استجابةً للزائفة الحقنية الكهروضوئية. الشعاعات أثناء العدوى المبكرة
Translated title (French)
Analyse comparative du transcriptome des kiwis résistants et sensibles en réponse à Pseudomonas syringae pv. Actinidiae pendant l'infection précoce
Translated title (Spanish)
Análisis comparativo del transcriptoma de kiwis resistentes y susceptibles en respuesta a Pseudomonas syringae pv. Actinidiae durante la infección temprana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2915090709
DOI
10.1371/journal.pone.0211913

Is supplement to
https://openalex.org/W4281865017 (Other)
https://openalex.org/W4221003732 (Other)
https://openalex.org/W3208774790 (Other)
https://openalex.org/W3194011150 (Other)
https://openalex.org/W2170061296 (Other)
https://openalex.org/W2131185922 (Other)
https://openalex.org/W2054371593 (Other)
https://openalex.org/W2013918997 (Other)
https://openalex.org/W1993858609 (Other)
https://openalex.org/W1965149530 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1556086572
  • https://openalex.org/W1584019476
  • https://openalex.org/W1587936708
  • https://openalex.org/W1876954753
  • https://openalex.org/W1903853293
  • https://openalex.org/W1966975589
  • https://openalex.org/W1967592102
  • https://openalex.org/W1969933124
  • https://openalex.org/W1970924452
  • https://openalex.org/W1972422447
  • https://openalex.org/W1974585984
  • https://openalex.org/W1976345764
  • https://openalex.org/W1979862555
  • https://openalex.org/W1988835900
  • https://openalex.org/W1993480266
  • https://openalex.org/W2004689990
  • https://openalex.org/W2010854320
  • https://openalex.org/W2011315213
  • https://openalex.org/W2017864231
  • https://openalex.org/W2019807106
  • https://openalex.org/W2024653949
  • https://openalex.org/W2027798995
  • https://openalex.org/W2031560686
  • https://openalex.org/W2033993360
  • https://openalex.org/W2036148901
  • https://openalex.org/W2044357314
  • https://openalex.org/W2060705109
  • https://openalex.org/W2065912475
  • https://openalex.org/W2068307748
  • https://openalex.org/W207391221
  • https://openalex.org/W2075648225
  • https://openalex.org/W2076036836
  • https://openalex.org/W2084547261
  • https://openalex.org/W2088944985
  • https://openalex.org/W2097065948
  • https://openalex.org/W2097256720
  • https://openalex.org/W2099838379
  • https://openalex.org/W2105000906
  • https://openalex.org/W2105106534
  • https://openalex.org/W2107060225
  • https://openalex.org/W2108700447
  • https://openalex.org/W2113896707
  • https://openalex.org/W2113968207
  • https://openalex.org/W2117880739
  • https://openalex.org/W2119034410
  • https://openalex.org/W2121711582
  • https://openalex.org/W2127347020
  • https://openalex.org/W2128855891
  • https://openalex.org/W2130653153
  • https://openalex.org/W2138693996
  • https://openalex.org/W2141458291
  • https://openalex.org/W2147863419
  • https://openalex.org/W2152239989
  • https://openalex.org/W2158057912
  • https://openalex.org/W2162515800
  • https://openalex.org/W2162779104
  • https://openalex.org/W2329598361
  • https://openalex.org/W291233483