Published December 9, 2021 | Version v1
Publication Open

Phytophthora infestans RXLR effector Pi04089 perturbs diverse defense-related genes to suppress host immunity

Creators

  • 1. Ministry of Agriculture and Rural Affairs

Description

Abstract Background The oomycete pathogen secretes many effectors into host cells to manipulate host defenses. For the majority of effectors, the mechanisms related to how they alter the expression of host genes and reprogram defenses are not well understood. In order to investigate the molecular mechanisms governing the influence that the Phytophthora infestans RXLR effector Pi04089 has on host immunity, a comparative transcriptome analysis was conducted on Pi04089 stable transgenic and wild-type potato plants. Results Potato plants stably expressing Pi04089 were more susceptible to P. infestans . RNA-seq analysis revealed that 658 upregulated genes and 722 downregulated genes were characterized in Pi04089 transgenic lines. A large number of genes involved in the biological process, including many defense-related genes and certain genes that respond to salicylic acid, were suppressed. Moreover, the comparative transcriptome analysis revealed that Pi04089 significantly inhibited the expression of many flg22 (a microbe-associated molecular pattern, PAMP)-inducible genes, including various Avr9/Cf-9 rapidly elicited (ACRE) genes. Four selected differentially expressed genes ( StWAT1 , StCEVI57 , StKTI1, and StP450) were confirmed to be involved in host resistance against P. infestans when they were transiently expressed in Nicotiana benthamiana. Conclusion The P. infestans effector Pi04089 was shown to suppress the expression of many resistance-related genes in potato plants. Moreover, Pi04089 was found to significantly suppress flg22-triggered defense signaling in potato plants. This research provides new insights into how an oomycete effector perturbs host immune responses at the transcriptome level.

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

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة يفرز العامل الممرض oomycete العديد من المستجيبات في الخلايا المضيفة للتلاعب بدفاعات المضيف. بالنسبة لغالبية المستجيبين، فإن الآليات المتعلقة بكيفية تغيير تعبير الجينات المضيفة وإعادة برمجة الدفاعات ليست مفهومة جيدًا. من أجل التحقيق في الآليات الجزيئية التي تحكم تأثير مستجيب فايتوفثورا إنفيستانس RXLR Pi04089 على مناعة المضيف، تم إجراء تحليل مقارن للنسخة على نباتات البطاطس المستقرة المعدلة وراثيًا والبرية. النتائج كانت نباتات البطاطس التي تعبر بثبات عن Pi04089 أكثر عرضة للإصابة بالعدوى. كشف تحليل تسلسل الحمض النووي الريبي أن 658 من الجينات المعاد تنظيمها و 722 من الجينات المعاد تنظيمها تم تمييزها في خطوط Pi04089 المعدلة وراثيًا. تم قمع عدد كبير من الجينات المشاركة في العملية البيولوجية، بما في ذلك العديد من الجينات المتعلقة بالدفاع وبعض الجينات التي تستجيب لحمض الساليسيليك. علاوة على ذلك، كشف تحليل النسخ المقارن أن Pi04089 أعاق بشكل كبير التعبير عن العديد من جينات flg22 (نمط جزيئي مرتبط بالميكروبات، PAMP)، بما في ذلك العديد من جينات Avr9/Cf -9 سريعة الاستنباط (الفدان). تم تأكيد أن أربعة جينات مختارة تم التعبير عنها بشكل تفاضلي (StWAT1 و StCEVI57 و StKTI1 و StP450) تشارك في مقاومة المضيف ضد عدوى P. infestans عندما تم التعبير عنها بشكل عابر في Nicotiana benthamiana. استنتاج تبين أن مستجيب P. infestans Pi04089 يقمع التعبير عن العديد من الجينات المرتبطة بالمقاومة في نباتات البطاطس. علاوة على ذلك، تم العثور على Pi04089 لقمع إشارات الدفاع التي تسببها flg22 بشكل كبير في نباتات البطاطس. يقدم هذا البحث رؤى جديدة حول كيفية قيام مستجيب الفطر باستضافة الاستجابات المناعية على مستوى النسخ.

Translated Description (French)

Résumé Contexte L'agent pathogène oomycète sécrète de nombreux effecteurs dans les cellules hôtes pour manipuler les défenses de l'hôte. Pour la majorité des effecteurs, les mécanismes liés à la façon dont ils modifient l'expression des gènes hôtes et reprogramment les défenses ne sont pas bien compris. Afin d'étudier les mécanismes moléculaires régissant l'influence de l'effecteur RXLR Pi04089 de Phytophthora infestans sur l'immunité de l'hôte, une analyse comparative du transcriptome a été menée sur des plants de pomme de terre stables de type transgénique et sauvage Pi04089. Résultats Les plants de pomme de terre exprimant de manière stable Pi04089 étaient plus sensibles à P. infestans . L'analyse ARN-seq a révélé que 658 gènes régulés à la hausse et 722 gènes régulés à la baisse ont été caractérisés dans les lignées transgéniques Pi04089. Un grand nombre de gènes impliqués dans le processus biologique, y compris de nombreux gènes liés à la défense et certains gènes qui répondent à l'acide salicylique, ont été supprimés. De plus, l'analyse comparative du transcriptome a révélé que Pi04089 inhibait significativement l'expression de nombreux gènes inductibles par flg22 (un modèle moléculaire associé aux microbes, PAMP), y compris divers gènes Avr9/Cf-9 rapidement élicités (ACRE). Quatre gènes sélectionnés exprimés différentiellement (StWAT1 , StCEVI57, StKTI1 et StP450) ont été confirmés comme étant impliqués dans la résistance de l'hôte contre P. infestans lorsqu'ils étaient exprimés de façon transitoire chez Nicotiana benthamiana. Conclusion Il a été démontré que l'effecteur Pi04089 de P. infestans supprime l'expression de nombreux gènes liés à la résistance chez les plants de pomme de terre. De plus, il a été constaté que Pi04089 supprimait de manière significative la signalisation de défense déclenchée par flg22 chez les plants de pomme de terre. Cette recherche fournit de nouvelles informations sur la façon dont un effecteur oomycète perturbe les réponses immunitaires de l'hôte au niveau du transcriptome.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes abstractos El patógeno oomiceto secreta muchos efectores en las células huésped para manipular las defensas del huésped. Para la mayoría de los efectores, los mecanismos relacionados con la forma en que alteran la expresión de los genes del huésped y las defensas de reprogramación no se conocen bien. Con el fin de investigar los mecanismos moleculares que rigen la influencia que el efector Pi04089 de RXLR de Phytophthora infestans tiene sobre la inmunidad del huésped, se realizó un análisis comparativo del transcriptoma en plantas de papa transgénicas y de tipo salvaje estables Pi04089. Resultados Las plantas de papa que expresan de forma estable Pi04089 fueron más susceptibles a P. infestans . El análisis de RNA-seq reveló que 658 genes regulados positivamente y 722 genes regulados negativamente se caracterizaron en las líneas transgénicas Pi04089. Se suprimió una gran cantidad de genes involucrados en el proceso biológico, incluidos muchos genes relacionados con la defensa y ciertos genes que responden al ácido salicílico. Además, el análisis comparativo del transcriptoma reveló que Pi04089 inhibió significativamente la expresión de muchos genes inducibles por flg22 (un patrón molecular asociado a microbios, PAMP), incluidos varios genes Avr9/Cf-9 rápidamente provocados (ACRE). Se confirmó que cuatro genes seleccionados expresados diferencialmente ( StWAT1, StCEVI57, StKTI1 y StP450) estaban involucrados en la resistencia del huésped contra P. infestans cuando se expresaron transitoriamente en Nicotiana benthamiana. Conclusión Se demostró que el efector Pi04089 de P. infestans suprime la expresión de muchos genes relacionados con la resistencia en plantas de papa. Además, se descubrió que Pi04089 suprime significativamente la señalización de defensa activada por flg22 en plantas de papa. Esta investigación proporciona nuevos conocimientos sobre cómo un efector de oomicetos perturba las respuestas inmunitarias del huésped a nivel del transcriptoma.

Files

s12870-021-03364-0.pdf

Files (2.2 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:ea6ab38a33451175847bf59729bae4c9
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يقوم مستجيب فايتوفثورا إنفيستانس RXLR Pi04089 بتعكير الجينات المتنوعة المتعلقة بالدفاع لقمع مناعة المضيف
Translated title (French)
Phytophthora infestans L'effecteur RXLR Pi04089 perturbe divers gènes liés à la défense pour supprimer l'immunité de l'hôte
Translated title (Spanish)
Phytophthora infestans RXLR efector Pi04089 perturba diversos genes relacionados con la defensa para suprimir la inmunidad del huésped

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200029934
DOI
10.1186/s12870-021-03364-0

Is supplement to
https://openalex.org/W99535233 (Other)
https://openalex.org/W4236497380 (Other)
https://openalex.org/W3193973855 (Other)
https://openalex.org/W3131532938 (Other)
https://openalex.org/W3106577738 (Other)
https://openalex.org/W3026668214 (Other)
https://openalex.org/W2883370299 (Other)
https://openalex.org/W2138685488 (Other)
https://openalex.org/W2069655091 (Other)
https://openalex.org/W111224662 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1513861441
  • https://openalex.org/W1969024533
  • https://openalex.org/W1969497578
  • https://openalex.org/W1969726504
  • https://openalex.org/W1983108179
  • https://openalex.org/W1983924691
  • https://openalex.org/W1984574291
  • https://openalex.org/W2012331775
  • https://openalex.org/W2024905753
  • https://openalex.org/W2026936889
  • https://openalex.org/W2027367097
  • https://openalex.org/W2033400803
  • https://openalex.org/W2048792592
  • https://openalex.org/W2050795280
  • https://openalex.org/W2057345618
  • https://openalex.org/W2066231767
  • https://openalex.org/W2074125429
  • https://openalex.org/W2097065948
  • https://openalex.org/W2109393209
  • https://openalex.org/W2112731187
  • https://openalex.org/W2119842047
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2131902489
  • https://openalex.org/W2133831062
  • https://openalex.org/W2141458291
  • https://openalex.org/W2144877714
  • https://openalex.org/W2147863419
  • https://openalex.org/W2151220373
  • https://openalex.org/W2153422220
  • https://openalex.org/W2160619010
  • https://openalex.org/W2162515800
  • https://openalex.org/W2164584131
  • https://openalex.org/W2165182802
  • https://openalex.org/W2167580287
  • https://openalex.org/W2202984270
  • https://openalex.org/W2295868493
  • https://openalex.org/W2329465467
  • https://openalex.org/W2343519053
  • https://openalex.org/W2512158376
  • https://openalex.org/W2561673284
  • https://openalex.org/W2594317227
  • https://openalex.org/W2615626975
  • https://openalex.org/W2624253449
  • https://openalex.org/W2795329202
  • https://openalex.org/W2852406558
  • https://openalex.org/W2882986106
  • https://openalex.org/W2892420946
  • https://openalex.org/W2897562582
  • https://openalex.org/W2904979529
  • https://openalex.org/W2949094512
  • https://openalex.org/W2949240823
  • https://openalex.org/W3026815769
  • https://openalex.org/W3043807398
  • https://openalex.org/W3048151454
  • https://openalex.org/W3085284435
  • https://openalex.org/W3116180385
  • https://openalex.org/W3135498490
  • https://openalex.org/W805154366