Modulation of the hormone setting by Rhodococcus fascians results in ectopic KNOX activation in Arabidopsis

0322279 - ÚEB 2009 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Depuydt, S. - Doležal, Karel - Van Lijsebettens, M. - Moritz, T. - Holsters, M. - Vereecke, D.
Modulation of the hormone setting by Rhodococcus fascians results in ectopic KNOX activation in Arabidopsis.
[Modulace uspořádání hormonů pomocí Rhodococcus fascians má za následek ektopickou aktivaci KNOX genu v Arabidopsis.]
Plant Physiology. Roč. 146, č. 3 (2008), s. 1267-1281. ISSN 0032-0889. E-ISSN 1532-2548
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z50380511
Klíčová slova: KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX GENE * CYTOKININ BIOSYNTHESIS * MERISTEM ACTIVITY
Kód oboru RIV: EB - Genetika a molekulární biologie
Impakt faktor: 6.110, rok: 2008

The biotrophic actinomycete Rhodococcus fascians has a profound impact on plant development and a common aspect of the symptomatology is the deformation of infected leaves. In Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana), the serrated leaf margins formed upon infection resemble the leaf phenotype of transgenic plants with ectopic expression of KNOTTED-like homeobox (KNOX) genes. Through transcript profiling, we demonstrate that class-I KNOX genes are transcribed in symptomatic leaves. Functional analysis revealed that BREVIPEDICELLUS/KNOTTED-LIKE1 and mainly SHOOT MERISTEMLESS were essential for the observed leaf dissection. However, these results also positioned the KNOX genes downstream in the signaling cascade triggered by R. fascians infection. The much faster activation of ARABIDOPSIS RESPONSE REGULATOR5 and the establishment of homeostatic and feedback mechanisms to control cytokinin (CK) levels support the overrepresentation of this hormone in infected plants due to the secretion by the pathogen, thereby placing the CK response high up in the cascade. Hormone measurements show a net decrease of tested CKs, indicating either that secretion by the bacterium and degradation by the plant are in balance, or, as suggested by the strong reaction of 35S:CKX plants, that other CKs are at play. At early time points of the interaction, activation of gibberellin 2-oxidase presumably installs a local hormonal setting favorable for meristematic activity that provokes leaf serrations. The results are discussed in the context of symptom development, evasion of plant defense, and the establishment of a specific niche by R. fascians.

Biotropní aktinomyceta Rhodococcus fascians má pronikavý vliv na vývoj rostlin a běžným symptomem je deformace napadených listů. V Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) se pilovité okraje listů formované následkem infekce podobají fenotypu listů transgenních rostlin s ektopickou expresí KNOTTED-like homeobox (KNOX) genů. S pomocí analýzy transkriptů jsme ukázali že KNOX geny skupiny 1 jsou transkribovány v napadených listech. Funkcionální analýza ukázala že geny BREVIPEDICELLUS/KNOTTED-LIKE1 a zejména SHOOT MERISTEMLESS byly podstatné v pozorované analýze listů. Nicméně tyto výsledky také umístily KNOX geny níže v signální kaskádě spouštěné infekcí Rhodococcus fascians. Mnohem rychlejší aktivace genu ARABIDOPSIS RESPONCE REGULATOR5, ustavení homeostáze a mechanismů zpětné regulace kontroly hladin cytokininů přispívají k přemíře cytokininů v napadených rostlinách z důvodu jejich sekrece patogenem, a takto umisťují cytokininovou odpověd vysoko v signální kaskádě. Měření hormonů ukázala pokles hladin cytokininů ukazující buď na vyváženost sekrece bakterií a degradace rostlinou nebo nasvědčují silnou reakci 35S:CKX rostlin že i jiné cytokininy zde hrají důležitou roli. Aktivace enzymu gibberellin 2-oxidázy brzy po interakci ustavuje příznivé hormonální hladiny pro meristematickou aktivitu která vyvolává vroubkování listů. Výsledky jsou diskutovány v kontextu vývoje symptomů, vyhnutí se obranným mechanismům rostlin a vyvolání specifické niky R. fascians.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0170591