Published March 7, 2024
| Version v1
Publication
Open
Rice-Magnaporthe oryzae interactions in resistant and susceptible rice cultivars under panicle blast infection based on defense-related enzyme activities and metabolomics
Creators
- 1. Tianjin Academy of Agricultural Sciences
- 2. Institute of Plant Protection
Description
Rice blast, caused by rice blast fungus (Magnaporthe oryzae), is a global threat to food security, with up to 50% yield losses. Panicle blast is a severe form of rice blast, and disease responses vary between cultivars with different genotypes. Reactive oxygen species (ROS)-mediated signaling reactions and the phenylpropanoid pathway are important defense mechanisms involved in recognizing and resisting against fungal infection. To understand rice-M. oryzae interactions in resistant and susceptible cultivars, we determined dynamic changes in the activities of five defense-related enzymes in resistant cultivar jingsui 18 and susceptible cultivar jinyuan 899 infected with M. oryzae from 4 to 25 days after infection. We then performed untargeted metabolomics analyses to profile the metabolomes of the cultivars under infected and non-infected conditions. Dynamic changes in the activities of five defense-related enzymes were closely related to panicle blast resistance in rice. Metabolome data analysis identified 634 differentially accumulated metabolites (DAMs) between resistant and susceptible cultivars following infection, potentially explaining differences in disease response between varieties. The most enriched DAMs were associated with lipids and lipid-like molecules, phenylpropanoids and polyketides, organoheterocyclic compounds, organic acids and derivatives, and lignans, neolignans, and related compounds. Multiple metabolic pathways are involved in resistance to panicle blast in rice, including biosynthesis of other secondary metabolites, amino acid metabolism, lipid metabolism, phenylpropanoid biosynthesis, arachidonic acid metabolism, arginine biosynthesis, tyrosine metabolism, tryptophan metabolism, tyrosine and tryptophan biosynthesis, lysine biosynthesis, and oxidative phosphorylation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
انفجار الأرز، الناجم عن فطر انفجار الأرز (ماغنابورث أوريزاي)، هو تهديد عالمي للأمن الغذائي، مع خسائر تصل إلى 50 ٪ من الغلة. انفجار البانيكل هو شكل شديد من أشكال انفجار الأرز، وتختلف استجابات المرض بين الأصناف ذات الأنماط الجينية المختلفة. تعد تفاعلات الإشارات التي تتوسطها أنواع الأكسجين التفاعلية ومسار الفينيل بروبانويد آليات دفاعية مهمة تشارك في التعرف على العدوى الفطرية ومقاومتها. لفهم تفاعلات الأرز والأوريزاي في الأصناف المقاومة والمعرضة للإصابة، حددنا التغيرات الديناميكية في أنشطة خمسة إنزيمات متعلقة بالدفاع في الصنف المقاوم jingsui 18 والأصناف المعرضة للإصابة jinyuan 899 المصابة بـ M. oryzae من 4 إلى 25 يومًا بعد الإصابة. ثم أجرينا تحليلات الأيض غير المستهدفة لتوصيف الأيضات للأصناف في ظل الظروف المصابة وغير المصابة. كانت التغيرات الديناميكية في أنشطة خمسة إنزيمات متعلقة بالدفاع مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمقاومة انفجار البانيكل في الأرز. حدد تحليل بيانات الأيض 634 مستقلبًا متراكمًا بشكل تفاضلي (DAMs) بين الأصناف المقاومة والمعرضة للإصابة بعد العدوى، مما قد يفسر الاختلافات في الاستجابة للمرض بين الأصناف. ارتبطت DAMs الأكثر إثراءً بالدهون والجزيئات الشبيهة بالدهون، والفينيل بروبانويدات والبولي كيتيدات، والمركبات الحلقية العضوية غير المتجانسة، والأحماض العضوية والمشتقات، والقشور، والنيوليجنان، والمركبات ذات الصلة. تشارك مسارات التمثيل الغذائي المتعددة في مقاومة انفجار البانيكل في الأرز، بما في ذلك التخليق الحيوي للمستقلبات الثانوية الأخرى، واستقلاب الأحماض الأمينية، واستقلاب الدهون، والتخليق الحيوي للفينيل بروبانويد، واستقلاب حمض الأراكيدونيك، والتخليق الحيوي للأرجينين، واستقلاب التيروزين، واستقلاب التريبتوفان، والتيروزين والتريبتوفان الحيوي، والتخليق الحيوي لليسين، والفسفرة التأكسدية.Translated Description (French)
L'explosion de riz, causée par le champignon de l'explosion de riz (Magnaporthe oryzae), est une menace mondiale pour la sécurité alimentaire, avec jusqu'à 50 % de pertes de rendement. Le souffle de panicule est une forme grave de souffle de riz, et les réponses aux maladies varient selon les cultivars avec différents génotypes. Les réactions de signalisation médiées par les espèces réactives de l'oxygène (ROS) et la voie des phénylpropanoïdes sont des mécanismes de défense importants impliqués dans la reconnaissance et la résistance aux infections fongiques. Pour comprendre les interactions riz-M. oryzae chez les cultivars résistants et sensibles, nous avons déterminé les changements dynamiques dans les activités de cinq enzymes liées à la défense chez le cultivar résistant jingsui 18 et le cultivar sensible jinyuan 899 infectés par M. oryzae de 4 à 25 jours après l'infection. Nous avons ensuite effectué des analyses métabolomiques non ciblées pour profiler les métabolomes des cultivars dans des conditions infectées et non infectées. Les changements dynamiques dans les activités de cinq enzymes liées à la défense étaient étroitement liés à la résistance au souffle de panicule dans le riz. L'analyse des données métaboliques a identifié 634 métabolites accumulés de manière différentielle (DAM) entre les cultivars résistants et sensibles à la suite d'une infection, ce qui pourrait expliquer les différences de réponse à la maladie entre les variétés. Les DAM les plus enrichis étaient associés aux lipides et aux molécules de type lipidique, aux phénylpropanoïdes et aux polycétides, aux composés organohétérocycliques, aux acides organiques et dérivés, et aux lignanes, néolignanes et composés apparentés. De multiples voies métaboliques sont impliquées dans la résistance au souffle paniculaire chez le riz, notamment la biosynthèse d'autres métabolites secondaires, le métabolisme des acides aminés, le métabolisme des lipides, la biosynthèse des phénylpropanoïdes, le métabolisme de l'acide arachidonique, la biosynthèse de l'arginine, le métabolisme de la tyrosine, le métabolisme du tryptophane, la biosynthèse de la tyrosine et du tryptophane, la biosynthèse de la lysine et la phosphorylation oxydative.Translated Description (Spanish)
La explosión del arroz, causada por el hongo de la explosión del arroz (Magnaporthe oryzae), es una amenaza global para la seguridad alimentaria, con pérdidas de rendimiento de hasta el 50%. El blast de la panícula es una forma grave de blast del arroz, y las respuestas a la enfermedad varían entre cultivares con diferentes genotipos. Las reacciones de señalización mediadas por especies reactivas de oxígeno (ROS) y la vía fenilpropanoide son importantes mecanismos de defensa involucrados en el reconocimiento y la resistencia contra la infección fúngica. Para comprender las interacciones arroz-M. oryzae en cultivares resistentes y susceptibles, determinamos cambios dinámicos en las actividades de cinco enzimas relacionadas con la defensa en el cultivar resistente jingsui 18 y el cultivar susceptible jinyuan 899 infectados con M. oryzae de 4 a 25 días después de la infección. Luego realizamos análisis metabolómicos no dirigidos para perfilar los metabolomas de los cultivares en condiciones infectadas y no infectadas. Los cambios dinámicos en las actividades de cinco enzimas relacionadas con la defensa estaban estrechamente relacionados con la resistencia al estallido de la panícula en el arroz. El análisis de los datos del metaboloma identificó 634 metabolitos acumulados diferencialmente (Dam) entre cultivares resistentes y susceptibles después de la infección, lo que podría explicar las diferencias en la respuesta a la enfermedad entre las variedades. Las Dam más enriquecidas se asociaron con lípidos y moléculas similares a lípidos, fenilpropanoides y policétidos, compuestos organoheterocíclicos, ácidos orgánicos y derivados, y lignanos, neolignanos y compuestos relacionados. Múltiples vías metabólicas están involucradas en la resistencia al estallido de la panícula en el arroz, incluida la biosíntesis de otros metabolitos secundarios, el metabolismo de aminoácidos, el metabolismo de lípidos, la biosíntesis de fenilpropanoides, el metabolismo del ácido araquidónico, la biosíntesis de arginina, el metabolismo de la tirosina, el metabolismo del triptófano, la biosíntesis de tirosina y triptófano, la biosíntesis de lisina y la fosforilación oxidativa.Files
journal.pone.0299999&type=printable.pdf
Files
(3.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:427249e9f12216cc28fbc8c8ccda138c
|
3.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تفاعلات أوريزاي بين الأرز وماغنابورث في أصناف الأرز المقاومة والمعرضة للإصابة بعدوى انفجار البانيكل بناءً على أنشطة الإنزيم المتعلقة بالدفاع والأيض
- Translated title (French)
- Interactions Riz-Magnaporthe oryzae dans des cultivars de riz résistants et sensibles sous infection paniculaire basée sur les activités enzymatiques et métabolomiques liées à la défense
- Translated title (Spanish)
- Interacciones arroz-Magnaporthe oryzae en cultivares de arroz resistentes y susceptibles bajo infección por explosión de panícula basada en actividades enzimáticas y metabolómicas relacionadas con la defensa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4392545191
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0299999
References
- https://openalex.org/W1858596361
- https://openalex.org/W1865938512
- https://openalex.org/W1880101026
- https://openalex.org/W1973328229
- https://openalex.org/W1975989406
- https://openalex.org/W1990246475
- https://openalex.org/W1999986525
- https://openalex.org/W2012728342
- https://openalex.org/W2020280795
- https://openalex.org/W2036861673
- https://openalex.org/W2038463428
- https://openalex.org/W2060640597
- https://openalex.org/W2061704402
- https://openalex.org/W2076074081
- https://openalex.org/W2080294870
- https://openalex.org/W2093832251
- https://openalex.org/W2111988477
- https://openalex.org/W2132460279
- https://openalex.org/W2132886795
- https://openalex.org/W2156735078
- https://openalex.org/W2318880697
- https://openalex.org/W238899223
- https://openalex.org/W2441866514
- https://openalex.org/W2470352850
- https://openalex.org/W2472791413
- https://openalex.org/W2561298182
- https://openalex.org/W2577898221
- https://openalex.org/W2589660468
- https://openalex.org/W2740704295
- https://openalex.org/W2752112827
- https://openalex.org/W2775232668
- https://openalex.org/W2789369625
- https://openalex.org/W2804947431
- https://openalex.org/W2891781162
- https://openalex.org/W2895254399
- https://openalex.org/W2904400178
- https://openalex.org/W2953883853
- https://openalex.org/W2975455681
- https://openalex.org/W2982122793
- https://openalex.org/W2989134461
- https://openalex.org/W3000067209
- https://openalex.org/W3004004791
- https://openalex.org/W3108930149
- https://openalex.org/W3118657572
- https://openalex.org/W3153256175
- https://openalex.org/W3156708865
- https://openalex.org/W3189565127
- https://openalex.org/W3194878697
- https://openalex.org/W4212893735
- https://openalex.org/W4283652324
- https://openalex.org/W4293760950