Inaktivasyon RPX1 nan Arabidopsis bay rezistans nan Plutella Xylostella atravè akimilasyon Homoterpene DMNT la.

Dec 12, 2023

Résumé

Ensèk nuizib nan rekòt lepidopteran Plutella xylostella lakòz gwo kontrent sou kiltivasyon Brassica. Isit la, nou rapòte yon wòl roman pou RPX1 (rezistans nan P. xylostella) nan rezistans nan ensèk nuizib sa a nan Arabidopsis thaliana. Mutant rpx1‐1 repouse lav P. xylostella, epi manje sou mutan rpx1‐1 la domaje anpil estrikti matris peritwofik nan mitan trip lav yo, kidonk afekte kwasans lav ak pupasyon yon fason negatif. Rezistans sa a soti nan akimilasyon konpoze defans, ki gen ladan monoterpene (3E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene (DMNT), akòz regilasyon PENTACYCLIC TRITERPENE SYNTHASE 1 (PEN1), ki kode yon kle anzim biosentetik DMNT. P. xylostella enfeksyon ak blesi pwovoke degradasyon pwoteyin RPX1, ki ka bay yon repons rapid nan enfeksyon ensèk. Inaktivasyon RPX1 ak twòp ekspresyon PEN1 yo pa asosye ak konpwomi negatif pou kwasans plant men yo gen anpil pi wo pwodiksyon grenn pase kalite sovaj la nan prezans enfestasyon P. xylostella. Etid sa a ofri yon nouvo estrateji pou plant molekilè elvaj kont P. xylostella.

Desert ginseng-Improve immunity (2)

cistanche tubulosa-amelyore sistèm iminitè

  MO KLE

rezistans ensèk nuizib, metabolis segondè, emisyon temèt

1|ENTWODIKSYON

Ensèk nuizib pa sèlman diminye pwodiksyon rekòt, men tou afekte kalite pwodwi rekòt (Johnson & Züst, 2018; Wu et al., 2016; Zhao et al., 2016). Pami yo, papiyon diamondback Plutella xylostella se yon ensèk nuizib lepidopteran lajman distribiye ak danjere ki manje sou rekòt krusifè tankou chou ak chou, sa ki lakòz pèt ekonomik fòmidab. Kounye a, nan jesyon agrikòl, kontwòl ensèk nuizib lè l sèvi avèk agrochimik (egzanp, pestisid) te gen anpil siksè ak anpil aplike, men apwòch sa a ap vin pwoblèm akòz kontaminasyon potansyèl anviwònman an ak menas pou sante moun (Shakeel et al., 2017). Yon apwòch altènatif nan pwodiksyon rekòt se itilize nan rekòt jenetikman Enjenieri ak rezistans amelyore nan ensèk nuizib, pou egzanp nan ekspresyon planta nan Bacillus thuringiensis (Jouzani et al., 2017) oswa lòt pwoteyin entomotoksik eterològ (Douglas, 2018). Yo te fè anpil efò pou idantifye nouvo apwòch pou kontwole P. xylostella nan agrikilti; sepandan, jèn efikas, pestisid natirèl, ak jèmplasm rezistan rete limite (Zhou & Jander, 2021). Atravè yon kous zam konstan ak ensèk nuizib, plant yo te evolye plizyè kapasite pou konbat atak ensèk yo. An konsekans, plant yo fè sentèz etalaj metabolit defansiv tankou benzoxazinoid (Handrick et al., 2016; Varsani et al., 2019), benzoat methyl (Feng & Zhang, 2017), ak serotonin (Lu et al., 2018) an repons a. blesi ensèk nuizib. Asid jasmonik (JA), ki rele tou 'òmòn blesi', jwe yon wòl santral nan divès kalite repons domaj ki gen rapò ak blesi inisye pa ensèk ensèk (Lortzing & Steppuhn, 2016). Ogmante prèv sijere ke JA fonksyone sinèrjetik ak / oswa antagonistik ak lòt phytohormones, tankou asid salisilik (SA) ak etilèn (Costarelli et al., 2020; Ma et al., 2019). Anplis defans dirèk, plant ki domaje nan atak ensèk yo lage divès konpoze temèt ki atire lènmi natirèl èbivò yo (Gols, 2014). Nan melanj konplèks temèt sa yo, konpoze homoterpene (3E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene (DMNT) ak (E, E) -4,8,12-trimethyl-1,3,7, Yo rapòte 11-tridecatetraene (TMTT) nan plizyè espès plant tankou Arabidopsis (Lee et al., 2010; Sohrabi et al., 2015), diri (Li et al., 2018), mayi (Gouinguené et al., 2005). Richter et al., 2016) ak koton (Liu et al., 2018). Plizyè etid te endike tou ke DMNT aji kòm yon molekil siyal ki pwovoke defans anti-èbivò pandan kominikasyon plant-plant (Arimura et al., 2000; Meents et al., 2019). Pou egzanp, apre yo fin fè domaj nan ensèk moulen, kèk pòmdetè emèt DMNT, ki lakòz endiksyon sistemik nan lukse inibitè pwoteaz la nan plant vwazen pòmdetè dous epi fè yo endijèsti pou ensèk (Meents et al., 2019). Yo te obsève rezilta menm jan an pou plant te (Jing et al., 2020). Dènyèman, nou te jwenn ke DMNT jwe yon wòl nan touye P. xylostella lav pa deranje baryè matris peritwofik (PM) nan midgut ensèk la (Chen et al., 2021).

Nan plant ki pi wo yo, chemen biosentèz DMNT ak TMTT yo te byen karakterize atravè jenetik ranvèse ak analiz byochimik. Nan mayi, DMNT ak TMTT yo pwodui nan degradasyon oksidatif (E)-nerolidol ak (E, E)-geranyl linalol pa de monooksijenaz P450, CYP92C5 ak CYP92C6 (Richter et al., 2016). Nan koton, de jèn CYP (GhCYP82L1 ak GhCYP82L2) responsab konvèsyon (E)-nerolidol nan DMNT ak (E, E)-geranyl linalol nan TMTT (Liu et al., 2018). Nan rasin Arabidopsis, DMNT katalize apati dyol triterpene C30, cannabidiol, pa cytochrome P450 monooxygenase kode pa jèn espesifik rasin CYP705A1 (Sohrabi et al., 2015). Yon etid ki sèvi ak ledven kòm yon òganis modèl te prezante prèv ki montre ke cannabidiol pwodui nan 2,3-oxidosqualene pa cannabidiol synthase PEN1 (Xiang et al., 2006), epi ekspresyon ki asosye sinèrji ak CYP705A1 (Sohrabi et al. ., 2015). Sepandan, règleman nan jèn kle yo nan byosentèz DMNT rete lajman enkoni. Jèn RPX1 ki dekri nan etid sa a kode pou yon nouvo pwoteyin kap-obligatwa (CBP), ki se yon manm nan fanmi jèn faktè inisyasyon eukaryotic 4E (eIF4E). Nan plant, fanmi eIF4E a konsiste de eIF4E1, eIF4E2, eIF(iso)4E, ak nCBP, ki jwe wòl esansyèl nan inisyasyon tradiksyon mRNA ki depann de bouchon (Rhoads, 2009). Manm fanmi eIF4E yo se sous prensipal rezistans resesif nan viris pòmdetè Y (PVY) - patojèn ki pi danjere ki afekte pwodiksyon ak kalite pòmdetè, epi itilizasyon teknoloji CRISPR-Cas9 ki vize jèn eIF4E1 pwolonje spectre rezistans viris pòmdetè Y nan Solanum tuberosum. (Lucioli et al., 2022). Menm jan an tou, CRISPR/Cas9-medyatè koreksyon nan manioc eIF4E izoform nCBP-1 ak nCBP-2 diminye gravite a ak ensidans nan sentòm ki te koze pa maladi maniyòk mawon tras (Gomez et al., 2019). Anplis, etid nan Arabidopsis demontre ke deficiency nCBP jwe yon wòl nan limite mouvman selil-a-selil nan viris plant yo (Keima et al., 2017). Men, fonksyon nCBP yo nan defans èbivò pa te rapòte. Isit la, nou itilize yon apwòch entegre fonksyonèl karakterize jèn Arabidopsis RPX1, ki jwe yon wòl enpòtan nan rezistans plant nan P. xylostella. Rezilta nou yo endike ke frape desann nan RPX1 rezilta nan diferan eksprime jèn (DEGs) ak akimilasyon nan konpoze. Youn nan jèn yo regilasyon se PEN1, ki se kle pou byosentèz DMNT. Enfestasyon mutan rpx1 ak akimilasyon DMNT afekte estrikti PM P. xylostella epi lakòz domaj nan devlopman lav ak lanmò. Plis prèv demontre ke P. xylostella enfeksyon ak blesi pwovoke degradasyon pwoteyin RPX1, ki ka, nan vire, mennen nan rezistans plant nan ensèk.

2|MATERYÈL AK METÒD

2.1|Materyèl plant ak kondisyon kwasans

Grenn Arabidopsis yo te bay lòd nan Nottingham Arabidopsis Stock Center (NASC, http://Arabidopsis.info/). Grenn yo te esterilize sifas, yo te simen sou mwayen Murashige ak Skoog (MS), epi yo te stratifye a 5 degre nan yon chanm kwasans anba yon fotoperyòd kout jou (8 èdtan limyè, 16 èdtan fè nwa) pou 3 jou. Lè sa a, yo te transfere a 22 degre nan lakòz efè tèmik la anba yon fotoperyòd long-jou (16 èdtan limyè, 8 èdtan fè nwa) ak antretyen nòmal plant yo.

2.2|Chwa (preferans) ak eksperyans ki pa gen chwa ak byoessai

P. xylostella ze yo te achte nan men Henan Jiyuan Baiyun Company (Cat: HJB004, devlope an 2009, pwopagasyon pou rechèch syantifik nan yon anviwònman kontwole) ak enkubasyon nan yon chanm kwasans mete nan 26 degre, 16 h limyè / 8 h fè nwa. Pou eksperyans chwa, nou te transfere plant Arabidopsis ki gen 3 semèn (uit plant sovaj ak plant mutan, respektivman) nan tank tès ki konekte nan chak pwent tib tès vè a, epi rès etap eksperimantal yo te fèt jan sa dekri anvan an ( Chen et al., 2021). Yo te itilize lav katriyèm etap yo epi yo te enkli 15 lav nan chak kopi eksperimantal.

Pou eksperyans san chwa a, yo te transfere plant sovaj ak plant mutan ki gen 3 semèn nan plat Petri separe ak semi-ouvè ki gen menm kantite 15 lav s-enstar P. xylostella. Etap ki vin apre yo te fèt jan sa dekri deja (Chen et al., 2021).

Desert ginseng-Improve immunity (12)

benefis cistanche pou gason-ranfòse sistèm iminitè

2.3|Depistaj mutan Arabidopsis ki reziste kont P. xylostella

Nou kolekte 179 mutan ensèsyon T‐DNA Arabidopsis pou tès depistaj rezistans P. xylostalle. Mitasyon yo te grandi sou mwayen MS epi yo te transplante'tèt nan po P7 (gwosè: 7 × 7 cm) nan kondisyon kwasans long jou (22 degre, 16 h limyè / 8 h fè nwa). Pou evite enfliyans potansyèl nan anviwònman an, nou deplase ak vire po yo chak jou. Pou premye tès depistaj mutan an, nou mete de replike lè nou grandi chak mutan nan de po, ak plant Col‐0 kòm yon kontwòl. Apre 2 semèn kwasans apre transplantasyon, tout mutan yo te sibi yon tès preferans nan lav twazyèm etap P. xylostella lè yo konpare yo ak Col-0, jan sa dekri pi wo a. Mitasyon ki te montre preferans lav diferan de Col‐0 yo te konsidere kòm mutan ki reziste kandida oswa sansib epi yo te chwazi pou plis validasyon eksperimantal ak etid fonksyonèl.

2.4|Konstriksyon plasmid ak transfòmasyon jèn

Pou konstriksyon RPX1pro: RPX1, rejyon kodaj jenomik RPX1 ak yon sekans 1.6 kb en ak yon sekans 1 kb en se PCR-anplifye nan ADN jenomik ki sòti nan Col-0. Yo te klonaj fragman ADN ki rasanble nan vektè pGreenII-0179 la epi yo te transfòme an rpx1-1 mutan lè l sèvi avèk metòd plonje floral (Clough & Bent, 1998). Pou konstwi RPX1pro: RPX1-GFP, pwomotè RPX1 (1.6 kb), rejyon kodaj, ak 1 kb 3′ sekans ki pa tradui yo te PCR-anplifye soti nan Col-0 ADN jenomik. Te fragman GFP anplifye soti nan yon plasmid ki gen sekans GFP. Fragman ADN sa yo te rasanble nan vektè pGreenII-0179 lè l sèvi avèk metòd koupe-ak-ligasyon an epi yo te transfòme nan yon mutan rpx1-1. Pou 35Spro: RPX1-FLAG konstwi, sekans kodaj RPX1 yo te anplifye PCR soti nan cDNA transkri ranvèse soti nan Col-0 mRNA. Fragman PCR la te klonaj nan yon vektè pCambia1300-FLAG lè l sèvi avèk metòd perfusion (Clontech) epi transfòme nan Col-0. 35Spro: PEN1, 35Spro: MRN1 (MARNERAL SYNTHASE 1) ak 35Spro: THAS (THALIANA THALIANOL SYNTHASE 1): Sekans kode jèn sa yo te anplifye PCR apati cDNA Col-0, epi ligasyon nan vektè pLGNL-35S la. Yon microRNA atifisyèl (amiR) ki vize PEN1 te fèt jan sa dekri deja (Schwab et al., 2006), anplifye lè l sèvi avèk plasmid pRS300 kòm yon modèl, ak ligated nan yon vèsyon modifye nan vektè pCambia1300m. Tout sekans primè yo endike nan Enfòmasyon Sipò: Tablo S1.

2.5|Esay aktivite glutatyon s-transferaz (GST) ak cytochrome P450 (CYP450) nan lav P. xylostella

Apre yo te fin manje lav P. xylostella nan dezyèm etap la ak plant Col-0 oswa rpx1-1 pou 72 èdtan, yo te ranmase epi yo te piye yo nan yon poud amann nan nitwojèn likid. Esay yo te fèt lè l sèvi avèk GST (Nanjing Jiancheng Biyoloji Konpayi, chat: A004) ak twous analiz aktivite CYP450 (Beijing Huabaitai Biyoloji Konpayi, chat: P450), dapre enstriksyon manifakti a. Chak tès te gen twa replike byolojik, epi chak replike te gen 30 lav P. xylostella.

2.6|Esay chapron

Yo te itilize plant twa semèn Col‐0 oswa rpx1‐1 pou nouri lav P. xylostella nan dezyèm etap yo. Yo te fè tès la jan yo dekri anvan ak modifikasyon minè (Chen et al., 2021). Yo te itilize sis replike byolojik, epi chak replike te genyen 15 lav P. xylostella.

2.7|Obsèvasyon mikwoskopik estrikti PM nan lav

Analiz anatomi nan estrikti PM lav ak analiz koup transvèsal parafin nan trip lav te fèt jan sa dekri deja (Chen et al., 2021).

2.8|Analiz ekspresyon jèn ak sekans transcriptom (RNA-seq)

Col-{{0}} ak rpx1-1 plant yo te grandi nan yon kondisyon kwasans long jou (16 h limyè, 8 h fè nwa) nan 22 degre. Yo te itilize plant de semèn Col-0 ak rpx1-1 pou sekans transcriptom. Chak echantiyon te genyen twa replike byolojik. Yo te ekstrè RNA total lè l sèvi avèk RNAprep Pure Plant Kit (TIANGEN, nimewo katalòg: DP441). Premye-seksyon cDNA yo te sentèz pa transkripsyon ranvèse lè l sèvi avèk sistèm One-Step RT (Takara Bio) dapre enstriksyon manifakti a. qRT-PCR te fèt ak premye jenetik espesifik yo ki nan lis nan Enfòmasyon Sipò: Tablo S1 sou yon enstriman Roche Light Cycler 480. Konstriksyon ak sekans bibliyotèk RNA-seq yo te fèt lè l sèvi avèk Biomarker (Beijing, Lachin) sou yon platfòm Illumina HiSeq. Finalman, nou te itilize edgeR pou fè analiz ekspresyon diferans (yo te fikse papòt diferans enpòtan:|log2foldchange|Pi gran pase oswa egal a 1, p <0.05). Twa replike byolojik yo te fè pou Col-0 ak rpx1-1, epi jèn yo eksprime diferan yo ki nan lis nan Data Set S1.

2.9|Ekstraksyon ak gaz chromatografi ak espektrometri mas (GC-MS) analiz de DMNT ak DMNT-2 H nan Arabidopsis

Ekstraksyon DMNT ak analiz yo te fèt jan sa te dekri anvan ak modifikasyon minè (Sohrabi et al., 2015). Nan tès yo, yo te itilize 2 g plant Arabidopsis ki gen 3 semèn pou fè ekstraksyon ak mezi DMNT.

Desert ginseng-Improve immunity (23)

cistanche tubulosa-amelyore sistèm iminitè

Klike la a pou w wè pwodwi Cistanche Enhance Immunity

【Mande plis】 Imèl:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

2.10|Preparasyon ak karakterizasyon DMNT

DMNT te sentèz jan sa dekri deja, ak modifikasyon minè (HJ Huang & Yang, 2007). Yon ti tan, yon flacon 500 ml ki gen fon wonn ki te ekipe ak yon baton brase mayetik teflon te chaje ak 1 g (6.48 mmol) alkòl alilik ak 50 ml diklorometan. Solisyon an te brase kouray epi trete ak 3.6 g nan diyoksid Manganèz aktif, ki te swiv pa adisyon a nan 1-2 g nan oksidan chak 2-3 èdtan jiskaske yo fini nan reyaksyon an. Lè sa a, pwodwi a te itilize pou jenere konpoze an vle atravè yon reyaksyon witting. Yo te konfime estrikti ak pite DMNT pa 1 H nikleyè sonorite mayetik (NMR) ak apwòch espektroskopik 13C NMR.

2.11|Tretman DMNT nan P. xylostella

Yo te fè tès yo nan plat Petri ki kouvri ak fim plastik ki byen kole ak plizyè twou. DMNT te dilye nan lwil parafin (Sigma-Aldrich) nan dòz la vle (2.5 nmol/L-25 μmol/L) epi yo te enjekte nan foraj la jan sa dekri nan tèks la. Tout tès yo te fèt nan sis replike byolojik, ak chak replike ki gen 15 lav. Yo te anrejistre kwasans lav pa dokiman fotografi. Yo te itilize foraj sou fòm piki ak menm volim nan sòlvan lwil parafin kòm yon kontwòl.

2.12|Mezi kontni JA ak SA nan plant Arabidopsis

Nanjing Convinced‐test Technology Company te fè tès yo. Ti plant de semèn Col‐{{0}} ak rpx1‐1 te enfeste ak 15 lav s‐instar P. xylostella, ak plant ki pa enfeste kòm yon kontwòl. Nou te mete de lav sou chak plant nan gwoup enfestasyon an pou asire ke tout plant yo te enfeste. Apre 24 èdtan, echantiyon plant yo te kolekte epi byen vit jele nan nitwojèn likid pou detèminasyon JA ak SA. Echantiyon yo te chita nan yon poud amann nan nitwojèn likid epi yo te ekstrè ak yon solisyon ekstraksyon izopropanol-dlo-asid idroklorik, ki te swiv pa adisyon nan 8 ul nan asid salisilik deuterate (D-SA) ak asid dihydro jasmonic (2HJA) (1 ug). /ml chak) kòm estanda entèn yo. Lè sa a, yo te ajoute dichloromethane, epi solisyon an te byen melanje sou yon wotasyon pou 30 min. Apre yo te jwenn faz òganik ki pi ba a pa santrifujasyon nan 13,{{1{{20}}}} rpm pou 5 min, yo te soufle li sèk ak nitwojèn, li te refonn nan metanol (0 .1% asid fòmik), epi answit santrifuje nan 13,000 g pou 10 min. Finalman, supernatant la te filtre atravè yon manbràn filtre òganik 0.22 μm epi analize pa chromatografi likid segondè-pèfòmans makonnen ak espektrometri mas (HPLC-MS/MS). Tout etap ekstraksyon yo te fèt nan 4 degre. Idantite JA ak SA yo te detèmine dapre tan pik sibstans sib yo ak rapò mas-a-chaj (m/z) nan iyon ki koresponn yo. Kantifikasyon JA ak SA te ekipe lè l sèvi avèk yon ekwasyon regression lineyè ki te jwenn nan koub estanda entèn yo. Pou akizisyon de koub estanda entèn la, solisyon estanda SA ak JA ak gradyan 0.1, 0.2, 0.5, 2, 5, 20, 50, ak 200 ng / ml yo te prepare lè l sèvi avèk metanol (0.1% asid fòmik) kòm sòlvan an, ak solisyon estanda entèn ak yon konsantrasyon final 20 ng / ml yo te ajoute nan konplo aktyèl la. Yo te retire anomali linearite yo nan ekwasyon koub estanda yo. JA: y=0.853 x + 0.00152 (r=0.9958); SA: y=1.76 x + 0.0403 (r=0.9936).

2.13|Analiz transpò DMNT nan Arabidopsis

DMNT te fonn nan DMSO epi ajoute nan mwayen MS san glikoz. Plant Arabidopsis ki gen twa semèn yo te transfere nan tib tès epi rasin yo te benyen nan yon mwayen MS ak DMNT oswa DMSO (kontwòl). Pou anpeche kontaminasyon, tib tès yo te kouvri ak de kouch parafilm, epi yo te fè yon ti twou nan fim nan, nan ki rasin plant yo te pozisyone nan MS mwayen pou plis kwasans. Apre 24 èdtan, yo te retire rasin yo nan plant yo trete epi yo te itilize fèy yo pou manje P. xylostella, ak Lè sa a, siviv lav ak pousantaj pupation yo te analize. Menm eksperyans la te repete ak yon mwayen kwasans ki gen swa DMNT ki make 2 H oswa DMSO kòm yon kontwòl. Apre 24 èdtan nan enkubasyon, fèy yo te kolekte epi trete pou analiz GC-MS. Pou eskli posibilite ke DMNT ka volatilize soti nan mwayen DMNT nan pati ayeryen ak lakòz kontaminasyon trase, yo te mete yon gwoup kontwòl nan menm fason an, men rasin plant yo te antere l ak koton imid epi yo pa te benyen nan mwayen DMNT. Apre 24 èdtan, pati ayeryen yo te rekòlte pou plis bioassay oswa deteksyon DMNT lè l sèvi avèk GC-MS.

Cistanche deserticola-improve immunity (7)

Benefis cistanche tubulosa-ranfòse sistèm iminitè

2.14|Ekstraksyon pwoteyin ak analiz imunoblot nan RPX1 nan Arabidopsis apre enfeksyon P. xylostella ak tretman blese

Nou mete de kalite tretman sou RPX1pro transjenik: RPX1‐GFP ak 35Spro: RPX1‐FLAG Arabidopsis plantules: P. xylostella enfestasyon ak blesi. Pou enfestasyon lav, nou te fè plant Arabidopsis pou 2 semèn epi nou te manje yo bay lav dezyèm etap yo (mete omwen yon lav sou chak plant), apre 15-120 min, yo te retire lav yo, epi yo te chwazi plant ki enfekte yo epi rekòlte pou plis eksperyans. Pou imite blesi, nou te itilize yon zegwi nan yon sereng 1 ml pou kreye yon twou nan chak fèy Arabidopsis. Apre 15-120 minit nan kwasans, plant yo te kolekte.

Pou detèmine si plant ki enfekte ak P. xylostella te kapab pwovoke degradasyon RPX1, nou te enfeste plant Col‐0 ak P. xylostella pou 15-120 minit epi nou teste enfliyans li sou RPX1‐GFP nan plant transjenik. Tout echantiyon yo te piye an poud nan nitwojèn likid, epi answit yo te melanje egal kantite Col-0 ki enfekte ak ki pa enfeste ak menm kantite tisi RPX1-GFP yo epi yo te enkube nan solisyon a 4 degre pou 15 min. Finalman, yo te santrifuje melanj lan, epi supernatant la te sibi analiz imunoblot. Pou analiz Western blot, yo te ekstrè pwoteyin total ak tanpon ekstraksyon pwoteyin [50 mmol/L Tris-HCl pH8.0, 2.5 mmol/L EDTA pH8.0, 150 mmol/L NaCl, 1/1000 IGPAL ( v/v), 10% gliserin (v/v), 7% 2-mercaptoethanol (v/v), 1 mmol/L PMSF ak 1×proteinase inhibitor cocktail (Roche)]. Lè sa a, ekstrè pwoteyin lan te itilize pou separasyon PAGE ak analiz imunoblotting ak antikò kont GFP (Roche, dilution: 1/1000) ak FLAG (Abcam, dilution: 1/2000). Imaj yo te kaptire lè l sèvi avèk yon sistèm analiz kimiluminesans Tanon 5200.

3|REZILTA

3.1|Arabidopsis rpx1 mutan an te amelyore rezistans nan P. xylostella

Pou idantifye jèn ki enplike nan rezistans P. xylostella, nou kolekte 179 mutan Arabidopsis epi nou grandi yo nan yon lakòz efè tèmik kontwole. De semèn apre transplantasyon, nou te fè yon tès preferans nan twazyèm etap lav P. xylostella, an repons a chak kol-0 mutan ak sovaj. Nan eksperyans tès depistaj sa a, 15 mutan te montre diferan enfliyans sou preferans lav (done yo pa montre), epi youn nan yo te chwazi pou etid sa a epi yo te deziyen kòm rpx1‐1 (rezistans a P. xylostella). RPX1 kode pou yon nouvo pwoteyin cap-binding (nCBP) (Ruud et al., 1998). Mutant ensèsyon T-DNA a te SALK_131503, epi ekspresyon jèn RPX1 te siyifikativman kraze konpare ak Col-0 nan kalite sovaj (Figi 1a, Enfòmasyon Sipò: Figi S1a, Enfòmasyon Sipò: Tablo S1). Lè yo te plante tou pre, plant rpx1‐1 yo te montre yon nivo siyifikativman pi ba nan domaj nan lav P.xylostella konpare ak plant yo nan sovaj (Enfòmasyon Sipò: Figi S1b).

FIGURE 1 Inactivating RPX1 confers resistance to Plutella xylostella in Arabidopsis. (a) Gene structure of RPX1 (At5g18110). Orange boxes indicate exons and solid lines represent introns and untranslated regions. The T‐DNA insertion in SALK_131503, named rpx1‐1, is on the fourth exon. (b) P. xylostella larvae preferentially move toward the wild‐type Col‐0 and RPX1 complementation lines (RPX1pro:RPX1/rpx1‐1, RPX1com), compared to rpx1‐ 1. (c) Comparison of Col‐0, rpx1‐1, and RPX1com leaves infested with P. xylostella. (d) P. xylostella larvae were severely affected by rpx1‐1, compared with those on wild‐type Col‐0 and the RPX1com lines, concerning larval stature, size, and color. (e, f) P. xylostella larvae fed with rpx1‐1 show higher mortality (e) and lower pupation (f) rates relative to the wild‐type Col‐0 and RPX1com lines. (g, h) P. xylostella larvae fed with rpx1‐1 plants have increased glutathione S‐transferase (GST, g) and cytochrome P450 (CYP450, h) activities, whereas in RPX1com‐fed larvae, the activities showed no difference from those on Col‐0. In (b, e–h), data are presented as mean ± s.e.m. The different letters at each treatment indicate a significant difference (one‐way analysis of variance, n = 3 for b, g, h, n = 6 for e, f).


Figi 1 Inaktive RPX1 bay rezistans nan Plutella xylostella nan Arabidopsis. (a) Estrikti jèn RPX1 (At5g18110). Bwat zoranj yo endike ekson ak liy solid reprezante entron ak rejyon ki pa tradui. Ensèsyon T-ADN nan SALK_131503, ki rele rpx1-1, se sou katriyèm ekson an. (b) P. xylostella lav preferansyèlman deplase nan liy konplemantasyon Col‐0 sovaj ak RPX1 (RPX1pro:RPX1/rpx1‐1, RPX1‐1, RPX1com), konpare ak rpx1‐ 1. (c) Konparezon Col‐ 0, rpx1‐1, ak RPX1com fèy ki enfekte ak P. xylostella. (d) P. xylostella lav yo te afekte gravman pa rpx1‐1, konpare ak sa yo ki sou kalite sovaj Col‐0 ak liy RPX1com yo, konsènan wo, gwosè, ak koulè lav. (e, f) P. xylostella lav ki te manje ak rpx1‐1 montre pi wo mòtalite (e) ak pi ba pousantaj pupasyon (f) parapò ak liy Col‐0 sovaj ak RPX1com yo. (g, h) P. xylostella lav ki te manje ak plant rpx1-1 te ogmante aktivite glutatyon S-transferase (GST, g) ak cytochrome P450 (CYP450, h), tandiske nan lav RPX1com-manje, aktivite yo pa montre okenn diferans ak sa yo. sou Col‐0. Nan (b, e–h), done yo prezante kòm mwayen ± sem. Diferan lèt yo nan chak tretman endike yon diferans enpòtan (analiz yon sèl-fason nan divèjans, n=3 pou b, g, h, n {{ 36}} pou e, f).

Pou detèmine mekanis ki kache rezistans rpx1-1 nan enfeksyon P. xylostella, nou te fè tès preferans ak tès san chwa. Nan eksperyans preferans yo, yo te plase lav P. xylostella nan sant tib tès vè a nan yon distans egal ant plant Col-0 ak rpx1-1, apre 10-6{{11} } min, siyifikativman plis lav rasanble sou bò Col‐0 pase sa ki sou bò rpx1‐1 (Figi 1b). Nan eksperyans san chwa yo, nou te manje plant Col-0 ak rpx1-1 separeman ak lav P. xylostella epi nou te obsève ke Col-0 te pèdi plis tisi fèy pase mutan rpx1-1 (Figi 1c). Pou konfime ke RPX1 se jèn ki lakòz rezistans obsève a, nou te entwodwi yon konplemantasyon RPX1 nan mutan rpx1-1. Liy konplemantè RPX1 sa yo (RPX1pro: RPX1/rpx1‐1, RPX1com) te sansib pou enfeksyon P. xylostella, jan yo detèmine pa tès preferans ak tès san chwa yo (Figi 1b,c), ki sijere ke RPX1 patisipe nan rezistans Arabidopsis a. P. xylostella.

3.2|Mitasyon rpx1-1 afekte kwasans lav P. xylostella.

Pou envestige repons fizyolojik P. xylostella nan manje ak mutan rpx1‐1, nou te enspekte devlopman lav apre nou te manje ak plant ki gen 3 semèn nan liy Col‐0, rpx1‐1, ak RPX1com. Lav yo ki te manje ak plant rpx1‐1 te montre yon devlopman grav konpwomèt an tèm de gwosè kò. Koulè kò lav yo te diferan tou ak koulè lav yo te manje ak plant Col‐0. Sepandan, nou pa t obsève chanjman sa yo nan lav yo manje ak plant RPX1com (Figi 1d). Plis analiz fenotipik yo te montre ke lav P. xylostella ki te manje ak rpx1‐1 te gen anpil mòtalite ak pi ba pousantaj pupasyon pase sa yo ki te manje ak Col‐0 oswa RPX1com (Figi 1e,f). Anplis de sa, lav ki te manje ak rpx1‐1 te montre pi gwo aktivite anzimatik nan GST ak CYP450, ki se byomaketè pou domaj ògàn oswa tisi (Cheng et al., 2018; Mikstacki et al., 2015), pase sa yo ki sou Col‐0 ak RPX1com (Figi 1g,h), sijere ke tisi lav la ta ka blese pa manje nan rpx1-1.

3.3|Midgut nan lav P. xylostella yo domaje apre yo fin manje ak plant rpx1‐1.

Nou te obsève ke lav ki te manje rpx1-1 te konsome mwens tisi plant yo epi yo te pwodui anpil mwens poupou pase sa yo ki te manje ak Col-0 sovaj; se poutèt sa, nou te sipoze ke dijesyon lav yo manje ak rpx1‐1 ta ka afekte. Pou tcheke si flit te rive nan trip lav yo ki te manje ak rpx1‐1, nou te fè 'tès chapron' la. Lav yo ki te manje ak liy Col-0 sovaj ak RPX1com yo te defèkte lank la, epi yo pa te kite okenn koloran vizyèlman nan kò lav yo, tandiske lav ki te manje rpx1-1 yo te kenbe yon kantite siyifikatif nan lank nan. midgut ak tisi ki antoure yo, ak lav yo vin ble (Figi 2a). Analiz kantitatif lav ble ('Chapron') ak lav nòmal ('pa gen chapron') te montre ke manje plant rpx1-1 te lakòz plis pase twa fwa moun ki montre 'Smurf' konpare ak moun ki te manje ak Col-{{. 14}} oswa RPX1com (Figi 2b). Rezilta sa yo sijere ke manje nan rpx1-1 ka lakòz blesi ak pi wo pèmeyabilite nan mitan trip lav yo.

3.4|Matris peritwofik P. xylostella domaje lè yo manje plant rpx1‐1.

Nou diseke ak izole matris peritwofik (PM) ki soti nan lav yo manje ak Col-{{0}}, rpx1-1, ak RPX1com plantules pou analiz estriktirèl anba yon stereomikwoskòp. Konpare ak PM entak ak pwolonje lav yo ki te manje ak Col‐0 ak RPX1com, lav yo te manje ak rpx1‐1 te montre karakteristik domaj epi yo te mens, ki lach, ak diskontinu (Figi 2c-f). Pou plis konfime karakteristik domaj PM yo, nou jwenn seksyon transverse echantiyon lav yo. Rezilta tach ematoksilin-eozin (HE) te revele ke PM nan lav yo te manje ak Col-0 te epè ak entak e ke te gen yon espas ektoperitwofik (ES) ant PM ak selil epidèm midgut (Figi 2g). Kontrèman, PM nan mitan trip lav yo te manje ak rpx1‐1 te deranje grav, epi kontni entesten yo te toupre miray entesten an (pa gen okenn es, Figi 2h). Lè lav yo te manje ak plant RPX1com, PM yo ak ES yo pa te chanje anpil (Figi 2i, j). Rezilta sa yo konfime ke knockdown RPX1 fè mal PM nan lav P. xylostella.

3.5|Akimilasyon kontni DMNT nan rpx1-1 bay rezistans nan lav P. xylostella.

Pou mennen ankèt sou si knockdown RPX1 refòme metabolit Arabidopsis yo epi mennen nan rezistans nan lav P. xylostella, nou konpare konpoze òganik temèt (VOC) ki soti nan rpx1‐1 ak plant Col‐0 sovaj. Kat VOC (Hexanol,3-ethyl-5methyl, Octance,2,6-dimethyl, Nonane,2,6-dimethyl, ak DMNT) te akimile diferans ant rpx1-1 ak Col-0 (Figi 3a). Pou plis analize mekanis molekilè rpx1-1 nan rezistans P. xylostella, nou te fè analiz RNA-seq. Konpare ak Col‐0, mutan rpx1‐1 te montre 211 jèn ki eksprime diferans (DEG) (Enfòmasyon Sipò: Data Set S1). Analiz anrichisman KEGG te endike ke DEG sa yo te fè pati plis pase 20 chemen metabolik diferan, ki gen ladan biosentèz sesquiterpenoid ak triterpenoid, metabolis asid alfa-linolenik, ak metabolis tirozin (Figi 3b, Enfòmasyon Sipò: Tablo S2). Miyò, chemen ki pi siyifikativman anrichi se te byosentèz sesquiterpenoids ak triterpenoids, ki te gen twa DEG: At4g15340, At5g42600, ak At5g48010 (Figi 3b, Enfòmasyon Sipò: Figi S2a–c). Yo rapòte ke At4g15340 kode pou PEN1, yon oksidosqualene cyclase ki konvèti 2,3-oxidosqualene nan arabidiol epi ki mennen nan sentèz DMNT byoaktif atravè CYP705A1 (Field & Osbourn, 2008; Sohrabi et al., 2015). At5g42600 kode pou mineral synthase 1 (MRN1), ki se yon eleman kle nan byosentèz mineral. At5g48010 kode pou thalianol synthase (THAS), yon anzim ki enplike nan byosentèz thalianol. Yo te rapòte ke Marneral ak thalianol patisipe nan antretyen nan devlopman plant (Field & Osbourn, 2008; Go et al., 2012) (Sipòte Enfòmasyon: Figi S3). Nou etidye wòl potansyèl MRN1 ak THAS nan rezistans ensèk lè nou mennen ankèt sou preferans, mòtalite, ak pousantaj pupasyon P. xylostella lè nou ba yo manje ak plant transjenik Arabidopsis ki overexpress MRN1 (35Spro: MRN1) ak THAS (35Spro: THAS) (Sipòte). Enfòmasyon: Figi S4a,b). Yo pa detekte okenn diferans enpòtan ant de transjèn yo ak Col‐0 ki nan kalite sovaj (Enfòmasyon Sipò: Figi S4c–n), ki sijere ke rezistans ensèk nan rpx1‐1 pa gen anpil chans depann de de jèn sa yo.

FIGURE 2 RPX1 inactivation damages peritrophic matrix (PM) structure in larval midgut. (a) Representative images of larvae fed with Col‐0, rpx1‐1, and RPX1com lines showing dye retention, as evidenced by their blue appearance, like the Smurf cartoon character. (b) Quantification of results is shown in (a). Data are presented as mean ± s.e.m; the different letters indicate a significant difference (one‐way analysis of variance, n = 6). (c–f) PM ultrastructure of larvae fed with Col‐0 (c), rpx1‐1 (d), and RPX1com lines (e, f). Note that the PM of larvae fed with Col‐0 and RPX1com is plump and intact, but the PM of the larvae fed with rpx1‐1 is thin, delicate, and discontinuous in some regions. (g–j) Transverse section and hematoxylin‐eosin staining show damage of the PM from the larvae fed with Col‐0 (g), rpx1‐1 (h), or RPX1com lines (i, j). [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


FIGIG 2 Inaktivasyon RPX1 domaje estrikti matris peritwofik (PM) nan midgut lav. (a) Imaj reprezantatif lav ki te manje ak liy Col‐0, rpx1‐1, ak RPX1com ki montre retansyon koloran, jan sa montre pa aparans ble yo, tankou karaktè desen ki pi ba Smurf la. (b) Kantifikasyon rezilta yo montre nan (a). Done yo prezante kòm mwayen ± sem; diferan lèt yo endike yon diferans enpòtan (analiz divèjans yon sèl-fason, n=6). (c–f) PM ultrastructure lav yo manje ak liy Col‐0 (c), rpx1‐1 (d), ak liy RPX1com (e, f). Remake byen ke PM nan lav yo manje ak Col‐0 ak RPX1com se gra ak entak, men PM nan lav yo manje ak rpx1‐1 se mens, delika, ak diskontinu nan kèk rejyon. (g–j) Seksyon transverse ak tach ematoksilin-eozin montre domaj PM nan lav yo manje ak liy Col‐0 (g), rpx1‐1 (h), oswa liy RPX1com (i, j). [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

Anrichisman biosentèz terpenoid nan analiz KEGG (Figi 3b) ak akimilasyon diferans DMNT detekte nan rpx1‐1 (Figi 3a) sijere ke DMNT ta ka youn nan konpoze ki enplike nan rezistans plant nan P. xylostella. Menm jan ak rapò anvan yo ki te apèn detekte DMNT pa analiz GC-MS nan Col-0 (Liu et al., 2018; Sohrabi et al., 2015), nou te kapab detekte tras kantite DMNT nan Kol-0 ki pa enfeste (Figi 4a,b). Kontrèman, nivo DMNT yo te trè anrichi (~8 ng/g) nan rpx1‐1, ak liy RPX1com yo te montre nivo DMNT ki ba anpil, menm jan ak sa ki nan plant Col‐0 (Figi 4). Anplis de sa, lè enfeksyon P. xylostella, nivo DMNT ogmante (~20 ng/g) nan rpx1‐1, ki te pi wo pase sa ki nan liy Col‐{0 ak RPX1com yo (Figi 4) . Nou sentèz DMNT an vitro lè l sèvi avèk yon metòd modifye (Chen et al., 2021). Konfòm ak obsèvasyon anvan yo (Chen et al., 2021), DMNT siprime kwasans P. xylostella, jan sa evidans preferans (2.5 μmol / L) ak pèfòmans pa gen chwa (0.25-25 μmol / L) ( Enfòmasyon Sipò: Figi S5a,b). Anplis, rezilta tach HE yo te revele ke PM nan lav kontwòl te epè ak entak (Enfòmasyon Sipò: Figi S5c), Lè nou konsidere ke PM nan lav trete ak 2.5 μmol / L DMNT pou 48 h te mens ak discontinuous nan kèk rejyon (Enfòmasyon Sipò: Figi S5d). Ansanm, rezilta nou yo sijere ke mitasyon rpx1‐1 la lakòz akimilasyon DMNT, ki kontribye nan touye lav P. xylostella nan Arabidopsis. JA ak SA yo se metabolit segondè plant ki gen rapò ak estrès byotik. Pou detèmine si sibstans sa yo kontribye nan rezistans ensèk rpx1‐1, nou tcheke nivo JA ak SA nan Col‐0 ak rpx1‐1 anvan ak apre enfeksyon P. xylostella. Anba kondisyon ki pa trete, pa te gen okenn diferans enpòtan nan nivo JA ak SA ant plant rpx1‐1 ak Col‐0 (Enfòmasyon Sipò: Figi S6), ak nivo tou de òmòn yo te ogmante anpil nan 24 èdtan apre enfeksyon ak P. xylostella. . Miyò, apre enfeksyon, kontni SA a te siyifikativman pi ba nan rpx1-1 konpare ak Col-0, tandiske kontni JA a te pi wo nan rpx1-1 pase nan Col-0 (Enfòmasyon Sipò: Figi S6).

FIGURE 3 Comparison of volatile compounds and gene expression differentially enriched between Col‐0 and rpx1‐1. (a) Differentially enriched volatile compounds in Col‐0 and rpx1‐1 were detected by the gas chromatography‐mass spectrometry (GC‐MS) method. Data are presented as mean ± s.e.m; asterisks indicate a significant difference (*p < 0.05, **p < 0.01, two‐tailed unpaired t‐test). (b) Transcriptomic analysis of Col‐0 and rpx1‐1. KEGG analysis of pathway enrichment from differently expressed genes between Col‐0 and the rpx1‐1 mutant. One enriched pathway (red arrow) is related to sesquiterpenoid and triterpenoid biosynthesis and consists of three genes, as shown in the figure. [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


FIGIG 3 Konparezon konpoze temèt ak ekspresyon jèn ki gen diferans ant Col‐0 ak rpx1‐1. (a) Metòd gaz chromatography-mass spectrometri (GC-MS) te detekte konpoze temèt diferan anrichi nan Col-0 ak rpx1-1. Done yo prezante kòm mwayen ± sem; asterisk yo endike yon diferans enpòtan (*p < 0.05, **p < 0.01, tès t ki pa pè de ke). (b) Analiz transkriptomik Col‐0 ak rpx1‐1. Analiz KEGG sou anrichisman chemen ki soti nan jèn ki eksprime diferan ant Col-0 ak mutan rpx1-1 la. Yon sèl chemen anrichi (flèch wouj) gen rapò ak biosentèz sesquiterpenoid ak triterpenoid epi li konsiste de twa jèn, jan yo montre nan figi a. [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

3.6|RPX1 kontwole akimilasyon DMNT nan depandans sou PEN1

Pou envestige kontribisyon PEN1 nan akimilasyon DMNT reglemante rpx1-1, nou te jenere yon konstriksyon ki gen yon miRNA atifisyèl (PEN1amiR) epi nou te transfòme li an mutan rpx1-1. Nou te jenere tou yon konstriksyon PEN1 overexpression, ki te transfòme nan Col‐0 (35pro: PEN1/Col‐{{10}}). Analiz ekspresyon jèn yo te montre ke PEN1 te kraze (4‐7 pli) nan PEN1amiR/rpx1‐1 konpare ak sa ki nan rpx1‐1, epi li te twò eksprime (~2.5 fwa) nan 35Spro: PEN1 konpare ak Col‐0 (Figi 5a). Nan liy transjenik sa yo, ekspresyon RPX1 pa te enfliyanse pa knockdown PEN1 oswa ekspresyon (Figi 5b). Lè yo te enfeste ak P. xylostella pou 6‐24 èdtan, ekspresyon PEN1 te siyifikativman regilasyon nan Col‐0 ak rpx1‐1, ak ekspresyon PEN1 ki pi wo te reyalize nan rpx1‐1 apre 24 èdtan nan enfestasyon (Figi 5c) . Apre sa, nou mezire kontni DMNT nan Col-0, rpx1-1, PEN1amiR/rpx1-1, ak 35Spro: PEN1/Col-{{50}}. San yo pa enfeksyon P. xylostella, rpx1‐1 te pwodwi pi wo nivo DMNT pase Col‐0 (Figi 5d,e,f,k,l), epi lè PEN1 te kraze pa mikroRNA atifisyèl nan rpx1‐1 (PEN1amiR). /rpx1‐1), nivo DMNT yo te kontwole, yo te montre yon nivo pi ba anpil pase sa ki nan rpx1‐1 (Figi 5d,g,h,m,n). Lè yo fin enfekte lav, nivo DMNT nan plant Col-0 ak rpx1-1 yo te siyifikativman regilasyon, men nan plant PEN1amiR/rpx1-1, nivo DMNT pa t kapab pwovoke e li te pi ba anpil pase sa nan rpx1-1 (Figi 5d, g,h,m,n), sigjere ke PEN1 ka jwe yon wòl enpòtan nan byosentèz DMNT reglemante RPX1, jan sa montre nan Enfòmasyon Sipò: Figi S3. Konfòm ak sa a, DMNT te akimile anpil nan 35Spro: PEN1/Col-0 plantules (Figi 5d, i,j,o,p).

FIGURE 4 Loss of RPX1 increases dimethyl‐1,3,7‐nonatriene (DMNT) accumulation. (a) gas chromatography‐mass spectrometry (GC‐MS) analysis of DMNT in Col‐0, rpx1‐1 and RPX1com (RPX1pro:RPX1/rpx1‐1) lines. The DMNT standard is shown at the bottom. (b) Total ion chromatography (TIC) of DMNT captured from Col‐0, rpx1‐1, and RPX1com. (c) DMNT content increases in the rpx1‐ 1 mutant but returns to wild‐type levels in RPX1com transgenic plants. Data are presented as mean ± s.e.m; the different letters indicate a significant difference (one‐way analysis of variance, n = 3). [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


Figi 4 Pèt RPX1 ogmante akimilasyon dimethyl-1,3,7-nonatriene (DMNT). (a) chromatografi gaz-spèktrometri mas (GC-MS) analiz DMNT nan liy Col-0, rpx1-1 ak RPX1com (RPX1pro:RPX1/rpx1-1). Yo montre estanda DMNT nan pati anba a. (b) Kwomatografi iyon total (TIC) DMNT te kaptire nan Col‐0, rpx1‐1, ak RPX1com. (c) Kontni DMNT ogmante nan mutan rpx1‐1 men li retounen nan nivo sovaj nan plant transjenik RPX1com. Done yo prezante kòm mwayen ± sem; diferan lèt yo endike yon diferans enpòtan (analiz divèjans yon sèl-fason, n=3). [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

3.7|PEN1 kontribye nan touye P. xylostella nan rpx1‐1

Bay obsèvasyon ke PEN1 knockdown te kapab atenye akimilasyon DMNT pwovoke pa inaktivasyon RPX1 (Figi 5), nou fè bioassays sou PEN1 knockdown ak overexpression transgenic Arabidopsis demontre wòl byolojik li yo. Nou te jwenn ke lav P. xylostella yo pa montre okenn preferans pou plant amiR-PEN1/rpx1-1 konpare ak Col-0 (Enfòmasyon Sipò: Figi S7). Pandan se tan, lav P. xylostella ki te manje ak PEN1-amiR/rpx1-1 te montre siyifikativman pi ba mòtalite ak pi gwo pousantaj pupasyon pase rpx1-1, tandiske lav yo te manje ak 35Spro: PEN1/Col-0 te montre pi wo mòtalite ak pi ba pupasyon. to pase sa yo ki te manje ak Col‐0 (Figi 6a,b). Konfòm ak rezilta sa yo, plis 'tès Smurf' ak eksperyans transeksyon yo te montre ke PEN1-amiR/rpx1-1 te gen trip nòmal ak entak ak PM konpare ak lav yo te manje ak rpx1-1 (Figi 6c,d,g,h), ak ekspresyon sou PEN1 te lakòz gwo domaj nan midgut la ak PM nan lav P. xylostella (Figi 6c, d, i, j). Rezilta sa yo sijere ke knockdown PEN1 ta ka siprime efè negatif sou kwasans lav ki te koze pa inaktivasyon RPX1, kidonk jwe yon wòl enpòtan nan enfliyans toksik rpx1-1-pwovoke sou lav P. xylostella.

3.8|DMNT transpòte soti nan rasin nan pati ayeryen nan Arabidopsis 

Yo rapòte ke PEN1 yo eksprime sitou nan rasin Arabidopsis (AC Huang et al., 2019; Sohrabi et al., 2015) (Enfòmasyon Sipò: Figi S8a), ki diferan de rezilta pati ayeryen rpx1‐1 yo te montre. toksisite pou P. xylostella nan yon fason depandan PEN1 (Figi 6). Se poutèt sa, nou formul yon ipotèz altènatif: plant yo fè sentèz DMNT sitou nan rasin yo epi transpòte li nan pati ayeryen yo, kote li ankouraje rezistans nan ensèk yo. Pou teste ipotèz sa a, nou te fè de tès transpò DMNT. Nan premye tès la (Figi 7a), nou enkube rasin 3-3-semenn Arabidopsis nan yon mwayen kwasans plant likid ki gen 2.5 μmol/L DMNT, lè l sèvi avèk DMSO kòm yon kontwòl. Apre kiltive pou 24 èdtan, nou retire fèy Arabidopsis yo epi nou ofri yo bay lav P. xylostella. Konpare ak kontwòl DMSO a, fèy ki soti nan plant trete DMNT te lakòz siyifikativman pi wo mòtalite lav ak pi ba pousantaj pupasyon pase kontwòl la (Figi 7b, c). Nan dezyèm eksperyans nan ki vize jwenn plis validation endepandan nan transpò DMNT, nou make DMNT ak 2 H epi ajoute DMNT-2 H nan mwayen kwasans plant likid la. Apre 24 èdtan nan enkubasyon, DMNT-2 H te trè rich nan fèy yo (Figi 7d-i). Pou eskli posiblite pou DMNT ka volatilize soti nan mwayen kwasans likid nan lè a ak kontamine pati ayeryen plant yo, nou mete yon kontwòl paralèl, ki te fèt menm jan ak nan Figi 7a, eksepte ke rasin Arabidopsis pa te benyen nan likid. mwayen kwasans. Rezilta yo te montre ke pa gen okenn DMNT‐ 2 H te detekte nan pati ayeryen nan plant yo (Sipòte Enfòmasyon: Figi S8b, c). Kidonk, nou pwopoze ke DMNT deplase soti nan rasin yo, kote li pwodui, nan fèy Arabidopsis, kote li lakòz lanmò ensèk nuizib.

FIGURE 5 PEN1 contributes an important role in dimethyl‐1,3,7‐nonatriene (DMNT) accumulation in rpx1‐1. (a) PEN1 expression analysis in Col‐0, rpx1‐1, PEN1 knockdown in rpx1‐1 background (PEN1‐amiR/rpx1‐1) and PEN1 overexpression (35Spro:PEN1/Col‐0) lines. (b) RPX1 expression in Col‐0, rpx1‐1, PEN1‐amiR/rpx1‐1 and 35Spro:PEN1/Col‐0. (c) PEN1 expression is induced by Plutella xylostella infestation in Col‐0 and rpx1‐1. (d) Comparison of DMNT accumulation between Col‐0, rpx1‐1, PEN1‐amiR/rpx1‐1 and 35Spro:PEN1/Col‐0. (e–j) gas chromatography‐mass spectrometry (GC‐MS) analysis of volatiles emitted from Col‐0 (e), rpx1‐1 (f), PEN1‐amiR/rpx1‐1 (g, h) and 35Spro: PEN1/ Col‐0 (i, j) lines. (k–p) TIC of DMNT captured from Col‐0 (k), rpx1‐1 (l), PEN1‐amiR/rpx1‐1 (m, n) and 35Spro: PEN1/Col‐0 (o, p) lines, corresponding to the data in (e–j). In (a–d), data are presented as mean ± s.e.m; the different letters indicate a significant difference (one‐way analysis of variance, n = 3). [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


Figi 5 PEN1 kontribye yon wòl enpòtan nan akimilasyon dimethyl-1,3,7-nonatriene (DMNT) nan rpx1-1. (a) Analiz ekspresyon PEN1 nan Col‐0, rpx1‐1, PEN1 knockdown nan background rpx1‐1 (PEN1‐amiR/rpx1‐1) ak PEN1 twòp ekspresyon (35Spro:PEN1/Col‐{{2{{ 22}}}}) liy yo. (b) Ekspresyon RPX1 nan Col‐{{30}}, rpx1‐1, PEN1‐amiR/rpx1‐1 ak 35Spro:PEN1/Col‐0. (c) Ekspresyon PEN1 pwovoke pa enfeksyon Plutella xylostella nan Col-0 ak rpx1-1. (d) Konparezon akimilasyon DMNT ant Col-0, rpx1-1, PEN1-amiR/rpx1-1 ak 35Spro:PEN1/Col-{0. (e–j) chromatografi gaz-spèktrometri mas (GC-MS) analiz de volatiles ki emèt nan Col-0 (e), rpx1-1 (f), PEN1-amiR/rpx1-1 (g, h) ak 35Spro: PEN1/ Col‐0 (i, j) liy. (k–p) TIC DMNT te kaptire nan liy Col‐0 (k), rpx1‐1 (l), PEN1‐amiR/rpx1‐1 (m, n) ak 35Spro: PEN1/Col‐0 (o, p) , ki koresponn ak done ki nan (e–j). Nan (a–d), done yo prezante kòm mwayen ± sem; diferan lèt yo endike yon diferans enpòtan (analiz divèjans yon sèl-fason, n=3). [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

3.9|RPX1 degrade pa enfeksyon P. xylostella ak tretman blese

Nou te montre ke ekspresyon PEN1 te regilasyon nan plant rpx1-1 ak Arabidopsis ki enfekte ak lav P. xylostella (Figi 5a,c), sa ki te ogmante posiblite pou RPX1 ka reponn tou a enfestasyon lav. Pou valide prediksyon sa a, nou te envestige repons potansyèl RPX1 pou enfeksyon P. xylostella. Analiz ekspresyon jèn te montre ke RPX1 te eksprime nan tisi diferan (Sipòte Enfòmasyon: Figi S9a), men pa te gen okenn repons enpòtan nan 6-24 h enfestasyon lav (Sipò Enfòmasyon: Figi S9b). Se poutèt sa, nou tcheke nivo pwoteyin RPX1 nan plant transjenik RPX1pro: RPX1-GFP lè nou fè imunoblot. Rezilta yo te montre ke san enfeksyon lav, RPX1‐GFP te estab pandan 0‐12{{40}} minit; Kontrèman, apre enfestasyon pa lav pou 15 minit, RPX1‐GFP te kòmanse degrade; apre 120 min, pwoteyin RPX1-GFP te desann kontinyèlman nan apeprè 6% nan pwen tan kòmanse a (Figi 8a, Enfòmasyon Sipò: Figi S10a). Kòm yon kontwòl, nan plant Arabidopsis ki gen transjèn GFP, GFP te relativman estab apre enfeksyon lav (Figi 8b). Pou eskli enfliyans posib nan tag GFP la sou estabilite RPX1, nou te pwodwi plant transjenik RPX1 ak yon tag FLAG (35Spro: RPX1-FLAG) pou fè eksperyans enfeksyon lav, ki te montre rezilta konsistan ke RPX1-FLAG te kapab tou degrade pa lav. enfeksyon, menm jan ak RPX1-GFP (Figi 8c). Ensèk ensèk souvan lakòz blesi nan plant yo, ak domaj fizik ka pasyèlman simulation pwosesis la manje nan ensèk èbivò. Pou demontre si blesi ka pwovoke degradasyon RPX1, nou te itilize yon zegwi pou kreye twou nan fèy plant yo pou imite blesi epi nou te jwenn ke RPX1‐GFP te degrade apre 30 min nan tretman (Figi 8d, Enfòmasyon Sipò: Figi S10b). Pou nou konprann pi byen rezon ki fè degradasyon RPX1 la sou enfeksyon P. xylostella, nou enkube tisi plant transjenik RPX1-GFP yo ansanm nan solisyon pou 15 minit ak tisi Col-0, ki te enfeste pa P. xylostella pou 15-120 minit. , oswa tisi Col‐0 san enfeksyon. Analiz imunoblotting la te montre nivo RPX1-GFP ki soti nan echantiyon yo enkube ak Col-0 ki te deja enfekte yo te pi ba anpil pase sa yo ki gen Col-0 ki pa enfekte (Figi 8e), sa ki sijere ke enfeksyon P. xylostella pwovoke kèk faktè oswa siyal nan Col-0. ki ta ka mennen nan degradasyon RPX1.

3.10|rpx1-1 mitasyon bay yon avantaj nan devlopman plant ak repwodiksyon

Yon karakteristik komen nan repons defans èbivò espesifik se konpwomi ant rezistans ensèk nuizib ak kwasans plant ak repwodiksyon (Li et al., 2018). Pou detèmine si genotip nan plas RPX1 la sijè a konpwomi sa yo, nou konpare pwodiksyon grenn nan Col-{{10}} ak mutan rpx1-1. Nan absans enfeksyon P. xylostella, rannman grenn pou chak plant te sanble ant de jenotip yo (Enfòmasyon Sipò: Figi S11). Kontrèman, ekspoze plant rpx1-1 ak Col-0 ki gen 3 semèn nan enfeksyon 15 s-enstar P. xylostella pou sèlman 72 èdtan redwi pwodiksyon grenn final Col-0 pa twa pli, tandiske rannman grenn nan rpx1‐1 pa te afekte anpil. Anplis, rannman grenn RPX1com te sanble ak sa ki nan Col‐0, men pi ba anpil pase sa yo ki nan rpx1‐1, sa ki sijere ke inaktivasyon RPX1 bay yon avantaj nan pwodiksyon grenn sou enfestasyon lav (Informasyon Sipò: Figi S11). Nou te evalye tou pwodiksyon grenn nan 35Spro: PEN1 transgenic Arabidopsis epi nou te obsève ke twòp ekspresyon nan PEN1 te pwodui yon rannman grenn ki pi wo nan kondisyon ki pa enfeste ak lav (Enfòmasyon Sipò: Figi S11). Rezilta sa yo sijere ke mitasyon rpx1‐1 ak pi wo ekspresyon PEN1 bay rezistans nan P. xylostella nan absans yon komès kwasans tipikman asosye, mete aksan sou potansyèl RPX1 ak PEN1 nan pwogram elvaj molekilè ki vize pou amelyore pwodiksyon rekòt.

Desert ginseng-Improve immunity (18)

cistanche tubulosa-amelyore sistèm iminitè

4|DISKISYON

Ensèk nuizib diminye pwodiksyon ak bon jan kalite agronomik anpil, sa ki fè pwoteksyon plant yo vin yon priyorite ak yon objektif alontèm pou kiltivatè yo ak elvaj yo. Nan etid sa a, nou te idantifye Arabidopsis mutan rpx1‐1, ki te montre gwo rezistans nan P. xylostella, yon ensèk nuizib lepidopteran enpòtan nan rekòt. Analiz nou an te revele ke mitasyon rpx1‐1 te lakòz pi wo nivo transkripsyon PEN1, akimilasyon DMNT, ak amelyore rezistans plant kont ensèk nuizib. Nou te montre tou ke pwoteyin RPX1 ta ka degrade pa enfeksyon lav ak tretman blese.

FIGURE 6 PEN1 contributes to the enhanced resistance of rpx1‐1 to Plutella xylostella. (a, b) PEN1‐amiR transgene significantly alleviates the resistance of rpx1‐1 to P. xylostella infestation, while 35Spro: PEN1 enhances the resistance effect, as demonstrated by mortality (a) and pupation (b) rates of P. xylostella larvae. (c) Representative images of the larvae fed with Col‐0, rpx1‐1, PEN1‐amiR/rpx1‐1, and 35Spro: PEN1 seedlings showing dye retention, as evidenced by their blue appearance, like the Smurf cartoon character. (d) Quantification results of images shown in (c). (e–j) Transverse section and hematoxylin‐eosin staining show damage of the PM from the larvae fed with Col‐0 (e), rpx1‐1 (f), PEN1‐amiR/rpx1‐1 (g, h) and 35Spro: PEN1 seedlings (i, j). Data are presented as mean ± s.e.m; the different letters at each treatment indicate a significant difference in (a, b, d) (one‐way analysis of variance, n = 6). [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


FIGIR 6 PEN1 kontribye nan amelyore rezistans rpx1‐1 a Plutella xylostella. (a, b) PEN1-amiR transgene siyifikativman soulaje rezistans nan rpx1-1 nan enfeksyon P. xylostella, pandan y ap 35Spro: PEN1 amelyore efè a rezistans, jan yo demontre pa mòtalite (a) ak pupasyon (b) pousantaj lav P. xylostella. . (c) Imaj reprezantatif lav yo manje ak Col‐0, rpx1‐1, PEN1‐amiR/rpx1‐1, ak 35Spro: PEN1 plant ki montre retansyon koloran, jan sa montre nan aparans ble yo, tankou desen ki pi ba Smurf. karaktè. (d) Rezilta quantifikasyon imaj yo montre nan (c). (e–j) Seksyon transversal ak tach ematoksilin-eozin montre domaj PM nan lav yo manje ak Col-0 (e), rpx1-1 (f), PEN1-amiR/rpx1-1 (g, h) ak 35Spro: PEN1 plant (i, j). Done yo prezante kòm mwayen ± sem; lèt diferan nan chak tretman endike yon diferans enpòtan nan (a, b, d) (analiz yon sèl-fason nan divèjans, n=6). [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

Nan tès san chwa yo, mutan rpx1-1 te montre yon rezistans enpòtan nan enfeksyon P. xylostella (Figi 1c). Kontrèman, lav P. xylostella ki te manje ak plant rpx1‐1 te montre gwo pwoblèm devlopman negatif (Figi 1d, e). Fenotip sa yo ka atribiye a inaktivasyon RPX1, paske liy konplemantè RPX1 (RPX1com) yo sansib menm jan ak Col-0 sovaj (Figi 1c-e), sipòte konklizyon ke RPX1 patisipe nan rezistans ensèk nuizib yo. Anplis touye lav, mutan rpx1‐1 te gen yon efè alontèm sou devlopman lav, ki gen ladan pupasyon (Figi 1f), ki mennen nan rediksyon repwodiksyon ensèk nuizib la.

FIGURE 7 Dimethyl‐1,3,7‐nonatriene (DMNT) transports from Arabidopsis roots to leaves. (a) Illustration of the DMNT transport assay using Arabidopsis seedlings. DMNT was dissolved in Murashige and Skoog liquid medium. After a 24-hour culture, the roots were excised, and the leaves were used to feed Plutella xylostella larvae for mortality and pupation rate scoring. (b, c) DMNT, transported from roots to leaves, results in higher mortality (b) and lower pupation (c) rates of P. xylostella larvae. (d–f) 2 H‐labelled DMNT (DMNT‐ 2 H) is transported from root to leaves. DMNT‐ 2 H was dissolved in liquid MS medium as in (a) for 24 h, and then the leaves were harvested for GC‐MS analysis (e). DMSO was used as a control (d). DMNT‐ 2 H standard is shown for reference (f). (g–i) TIC of DMNT‐ 2 H obtained during the transport assays shown in (d–f). Data are presented as mean ± s.e.m, in (b, c) n = 6, p‐values are shown adjacent to the histogram columns to indicate a significant difference (two‐tailed unpaired t‐test). Note that more controls for the transport assays are included in Supporting Information: Figure S8. [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


FIG 7 Dimethyl‐1,3,7‐nonatriene (DMNT) transpòte soti nan rasin Arabidopsis nan fèy yo. (a) Ilistrasyon tès transpò DMNT lè l sèvi avèk plant Arabidopsis. DMNT te fonn nan mwayen likid Murashige ak Skoog. Apre yon kilti 24-èdtan, yo te retire rasin yo, epi yo te itilize fèy yo pou nouri lav Plutella xylostella pou mòtalite ak pousantaj pupasyon. (b, c) DMNT, transpòte soti nan rasin nan fèy, rezilta nan pi wo mòtalite (b) ak pi ba pupasyon (c) pousantaj lav P. xylostella. (d–f) DMNT ki gen etikèt 2 H (DMNT‐ 2 H) transpòte soti nan rasin nan fèy yo. DMNT-2 H te fonn nan mwayen MS likid tankou nan (a) pou 24 èdtan, epi apre sa yo te rekòlte fèy yo pou analiz GC-MS (e). DMSO te itilize kòm yon kontwòl (d). Yo montre estanda DMNT‐ 2 H pou referans (f). (g–i) TIC nan DMNT‐ 2 H yo jwenn pandan tès transpò yo montre nan (d–f). Done yo prezante kòm mwayen ± sem, nan (b, c) n=6, yo montre p‐valè adjasan a kolòn istogram yo pou endike yon diferans enpòtan (tès t ki pa pè de ke). Remake byen ke plis kontwòl pou tès transpò yo enkli nan Enfòmasyon Sipò: Figi S8. [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

Anplis de sa, tès preferans yo te endike ke kalite sovaj Col-{{0}} ak rpx1-1 mutan yo ta ka emèt diferan konpoze temèt; youn nan yo se DMNT, ki efikas nan repouse ensèk nuizib (Figi 1b, 3a, Enfòmasyon Sipò: Figi S5a). Dapre rezilta ki anwo yo, nou pwopoze ke akimilasyon DMNT nan rpx1‐1 se youn nan rezon ki fè anpwazònman ensèk. Yo rapòte ke chemen siyal JA ak SA yo patisipe nan rezistans ensèk (Costarelli et al., 2020; Lortzing & Steppuhn, 2016). Nan etid sa a, apre 24 èdtan nan manje ensèk, kontni an nan JA ak SA nan tou de Col-0 ak rpx1-1 mutan ogmante, ak ogmantasyon nan kontni SA nan rpx1-1 te siyifikativman pi ba pase sa nan Col-0, pandan y ap. ogmantasyon nan kontni JA a te pi wo anpil (Sipòte Enfòmasyon: Figi S6), sijere ke JA ak SA ka jwe wòl enpòtan tou nan rezistans rpx1‐1 a nan P. xylostella. Se poutèt sa, nou pwopoze ke tou de efè dirèk ak endirèk nan rpx1-1 kontribye nan ranfòse rezistans Arabidopsis kont ensèk yo.

FIGURE 8 RPX1 protein degradation is induced by Plutella xylostella infestation and wounding treatments. (a) RPX1‐GFP from RPX1pro: RPX1‐ GFP transgenic plants are degraded upon P. xylostella infestation for 15−120 min. (b) As a control for (a), GFP itself from 35Spro: GFP transgenic plants show no degradation upon larval infestation. (c) RPX1‐flag from 35Spro: RPX1‐flag transgenic plants are degraded upon larval infestation. (d) RPX1‐GFP from RPX1pro: RPX1‐GFP transgenic plants are degraded by 15−120 min of wounding treatment. (e) RPX1‐GFP from RPX1pro: RPX1‐GFP transgenic plants are degraded when the tissues are incubated in solution with the tissues from Col‐0 plants that have been infested by P. xylostella for 15−120 min. The values below immune‐blotting bands show the relative protein abundance quantified using ImageJ. All these experiments have been repeated at least three times, and representative results are shown. More experimental data with independent transgenic lines are shown in Supporting Information: Figure S10. [Color figure can be viewed at wileyonlinelibrary.com]


FIGURI 8 Degradasyon pwoteyin RPX1 pwovoke pa enfeksyon Plutella xylostella ak tretman blese. (a) RPX1-GFP ki soti nan RPX1pro: RPX1-GFP plant transjenik yo degrade sou enfeksyon P. xylostella pou 15-120 min. (b) Kòm yon kontwòl pou (a), GFP tèt li soti nan 35Spro: GFP plant transjenik pa montre okenn degradasyon sou enfestasyon lav. (c) drapo RPX1 ki soti nan 35Spro: plant transjenik drapo RPX1 yo degrade lè enfestasyon lav yo. (d) RPX1-GFP soti nan RPX1pro: RPX1-GFP plant transjenik yo degrade pa 15-120 min nan tretman blesi. (e) RPX1-GFP ki soti nan RPX1pro: RPX1-GFP plant transjenik yo degrade lè tisi yo enkube nan solisyon ak tisi ki soti nan plant Col-0 ki te enfeste pa P. xylostella pou 15-120 min. Valè ki anba a bann iminitè-blotting yo montre abondans pwoteyin relatif ki mezire lè l sèvi avèk ImageJ. Tout eksperyans sa yo te repete omwen twa fwa, epi rezilta reprezantan yo montre. Plis done eksperimantal ak liy transjenik endepandan yo montre nan Enfòmasyon Sipò: Figi S10. [Ou ka wè figi koulè sou wileyonlinelibrary.com]

Nou prezante plizyè liy prèv ki montre kouman akimilasyon DMNT PEN{{0}}medyatè kontribye nan fonksyon RPX1 nan rezistans plant nan P. xylostella. PEN1, yon jèn kle ki fè pati chemen biosentèz sesquiterpenoid ak triterpenoid, te idantifye nan analiz KEGG done RNA-seq ki soti nan rpx1-1 mutan (Figi 3b), ki bay yon lyen ant RPX1, PEN1, ak DMNT (Sohrabi et al. , 2015). Nan sipò DMNT kòm youn nan konpoze kozatif ki touye lav ensèk nuizib yo, DMNT akimile pi wo nan mutan rpx1‐1 pase nan Col‐0 (Figi 3a), men nivo nan liy RPX1com yo te ranvèse nan Col‐0 ( Figi 4a–c). Anplis de sa, DMNT chimik sentèz te kapab repouse ak touye lav P. xylostella (Enfòmasyon Sipò: Figi S5a,b), ki an liy ak rezilta yo nan rpx1‐1 (Figi 1b,e). Anplis de sa, plant transjenik ki twòp eksprime PEN1 te pwodui plis pase kat fwa DMNT nan Col‐0 epi yo te bay P. xylostella rezistans menm jan ak rpx1‐1 (Figi 5d, i,j,o,p ak 6).

Sa ki enpòtan, diminye nivo transkripsyon PEN1 nan rpx1‐1 bloke byosentèz DMNT (Figi 5d,g,h,m,n) epi soulaje efè touye sou lav P. xylostella, ki sansib a enfeksyon P. xylostella (Figi 6a,b). ). Rezilta konbine sa yo endike ke mitasyon PEN1 ka siprime fonksyon inaktivasyon RPX1 nan rezistans ensèk nuizib yo. Lezyon RPX1 lakòz pi wo abondans PEN1 (Figi 5a), men ki jan egzakteman RPX1 kontwole PEN1 ak medyatè byosentèz DMNT bezwen plis etid. Piske RPX1 prevwa kòm yon nouvo pwoteyin cap-binding ki fè pati fanmi eIF4E (Rhoads, 2009; Ruud et al., 1998), li posib ke RPX1 ka afekte PEN1 lè li enfliyanse estabilite mRNA li oswa efikasite tradiksyon pwoteyin, ki pral yon enpòtan. sijè nan etid lavni. Anplis, li ta dwe remake ke nivo DMNT ta ka toujou pwovoke nan yon nivo pi wo pa enfeksyon P. xylostella nan mutan rpx1‐1 la (Figi 5d), ki sijere ke ka gen kèk lòt chemen reglemante akimilasyon DMNT endepandan de RPX1. DMNT te detekte nan yon pakèt espès plant, tankou Arabidopsis (Sohrabi et al., 2015), koton (Liu et al., 2018) ak mayi (Richter et al., 2016). Anplis de sa, li bay pwoteksyon endirèk kont ensèk nuizib èbivò lè li atire predatè, sa ki pèmèt plant yo retire menas ensèk nuizib yo (Kappers et al., 2005; Lee et al., 2010; Li et al., 2018). Nou fèk rapòte ke li te kapab repouse ak touye lav P. xylostella pa domaje PM nan midgut lav la (Chen et al., 2021). Isit la, nou te jwenn ke estrikti PM nan te kapab domaje anpil lè lav yo te manje ak rpx1-1 oswa PEN1 plantules overexpressing (Figi 2c-j ak 6i,j). Rezilta sa yo an liy ak rezilta yo nan eksperyans tretman DMNT nou te dekri deja (Chen et al., 2021), ankò sipòte pwopozisyon an ke akimilasyon DMNT nan rpx1‐1 ka youn nan faktè ki kontribye nan repouse ensèk nuizib ak lanmò. RPX1 fè pati fanmi jèn eIF4E (Rhoads, 2009) epi li patisipe nan mouvman selil-a-selil viris plant yo (Keima et al., 2017). Sepandan, si wi ou non akimilasyon DMNT lyen ak rezistans viral nan plant yo rete klè. PEN1 espesyalman eksprime nan rasin Arabidopsis, kote li katalize byosentèz DMNT (Sohrabi et al., 2015).

Desert ginseng-Improve immunity (11)

cistanche tubulosa-amelyore sistèm iminitè

Toujou nan etid sa a, nou te detekte ekspresyon PEN1 segondè nan rasin yo ak ekspresyon ki ba anpil nan fèy yo (Informasyon Sipò: Figi S8a). Nou te obsève ke fèy mutan rpx1‐1 yo te toksik pou lav P. xylostella (Figi 1), ki sijere ke akimilasyon DMNT ak rezistans ensèk nuizib ki asosye nan fèy yo pa kapab tou senpleman eksplike pa ekspresyon minit PEN1 nan tisi sa yo. Sa vle di, nou te jwenn ke DMNT ta ka transpòte soti nan rasin plant nan pati ayeryen, jan yo montre nan analiz transpò DMNT ak analiz GC-MS nan ekstrè fèy soti nan plant yo enkube ak DMNT-2 H nan rasin yo (Figi 7). Ki jan konpoze sa a transpòte nan plant yo pa klè, epi li ka yon sijè pou plis envestigasyon. Plant yo gen kapasite pou yo tolere ak goumen kont atak ensèk nan divès fason. Isit la, lè nou fè analiz imunoblot nan plant transjenik RPX1pro: RPX1‐GFP ak 35Spro: RPX1‐FLAG, nou te jwenn ke lè gen enfeksyon P. xylostella, pwoteyin RPX1 te kapab degrade byen vit (Figi 8a,c, Enfòmasyon Sipò: Figi S10a), tandiske , nan nivo ekspresyon mRNA, RPX1 pa te afekte (Sipòte Enfòmasyon: Figi S9b). Kounye a, ki jan pwoteyin RPX1 degrade rete klè, men done nou yo te prensipalman sijere ke mekanis degradasyon pwoteyin yo ka patisipe nan chemen siyal blesi yo (Figi 8d, Enfòmasyon Sipò: Figi S10b).

Anplis, P. xylostella pre-enfeste Col‐0 pwovoke degradasyon RPX1‐GFP nan diferan plant (Figi 8e), ki sijere ke P. xylostella enfestasyon ka lakòz yon akimilasyon siyal nan plant ki ta ka, nan vire, mennen nan RPX1 degradasyon. Li pral enteresan pou evalye idantite siyal yo nan tan kap vini an. Karakteristik sa a nan degradasyon RPX1 enpòtan pou plant yo, ki ka mennen nan akimilasyon DMNT epi bay yon repons rapid nan domaj ensèk nuizib (Informasyon Sipò: Figi S3). Ogmante tolerans plant nan ensèk nuizib yo souvan vini nan depans lan nan kondisyon fizik. Obsèvasyon ke mitasyon rpx1‐1 la mennen nan rezistans amelyore (Figi 1) ak pi wo pwodiksyon grenn (Enfòmasyon Sipò: Figi S11) nan Arabidopsis san konpwomi enpòtan ofri yon avni pwomèt pou rekòt jeni ak pi wo rezistans ensèk nuizib. Pou egzanp, koreksyon genòm atravè CRISPR-Cas9 se yon zouti pwisan pou amelyorasyon rekòt (Yang et al., 2017) ki pèmèt entwodiksyon de mitasyon nan RPX1 ak potansyèlman elaji aplikasyon li nan divès rekòt.

REFERANS

Arimura, G., Ozawa, R., Shimoda, T., Nishioka, T., Boland, W. & Takabayashi, J. (2000) Erbivory-induced volatiles provok gènes defans nan fèy pwa Lima. Nature, 406, 512–515.

Chen, C., Chen, H., Huang, S., Jiang, T., Wang, C., Tao, Z. et al. (2021) DMNT temèt dirèkteman pwoteje plant kont Plutella xylostella lè li deranje baryè matris peritwofik ki nan mitan trip ensèk la. eLife, 10, e63938.

Cheng, X., Hu, J., Li, J., Chen, J., Wang, H., Mao, T., et al. (2018) Domaj nan glann swa ak repons transkripsyon an nan dezentoksikasyon jèn ki gen rapò ak anzim nan Bombyx mori anba ekspoze phoxim. Chemosphere, 209, 964–971.

Clough, SJ & Bent, AF (1998) Floral plonje: yon metòd senplifye pou Agrobacterium-medyatè transfòmasyon nan Arabidopsis thaliana. Plant Journal, 16, 735–743.

Costarelli, A., Blanchet, C., Ederli, L., Salerno, G., Piersanti, S., Rebora, M. et al. (2020) Asid salisilik pwovoke pa manje èbivò antagonize defans plant asid jasmonik medyatè kont atak ensèk. Plant Signaling & Behavior, 15, e1704517.

Douglas, AE (2018) Estrateji pou amelyore rezistans rekòt nan ensèk nuizib. Revizyon anyèl nan byoloji plant, 69, 637-660.

Feng, Y. & Zhang, A. (2017) Yon parfen floral, methyl benzoate, se yon pestisid vèt efikas. Rapò Syantifik, 7, 42168.

Field, B. & Osbourn, AE (2008) Asanble endepandan divèsifikasyon metabolik nan gwoup jèn operon ki tankou nan plant diferan. Syans, 320, 543–547.

Ale, YS, Lee, SB, Kim, HJ, Kim, J., Park, HY, Kim, JK et al. (2012) Idantifikasyon synthase mineral, ki enpòtan pou kwasans ak devlopman nan Arabidopsis. Plant Journal, 72, 791–804.

Gols, R. (2014) Defans chimik dirèk ak endirèk kont ensèk nan yon fondasyon miltitwofik. Plant, Cell & Environment, 37, 1741–1752.

Gomez, MA, Lin, ZD, Moll, T., Chauhan, RD, Hayden, L., Renninger, K., et al. (2019) Similtane koreksyon CRISPR/Cas9-medyatè nan manioc eIF4E izoform nCBP-1 ak nCBP-2 diminye severite sentòm maladi maniyòk mawon ak ensidans. Plant Biotechnology Journal, 17, 421-434.

Gouinguené, S., Pickett, JA, Wadhams, LJ, Birkett, MA & Turlings, TCJ (2005) Repons elèktrofizyolojik antèn twa gèp parazit nan volatils cheni pwovoke nan mayi (Zea mays), koton (Gossypium herbaceum), ak cowpea. (Vigna unguiculata). Journal of Chimik Ekoloji, 31, 1023-1038.

Handrick, V., Robert, CAM, Ahern, KR, Zhou, S., Machado, RAR, Maag, D. et al. (2016) Biosentèz konpoze defans benzoxazinoid 8-O-methylated nan mayi. The Plant Cell, 28, 1682‐1700.

Huang, AC, Jiang, T., Liu, YX, Bai, YC, Reed, J., Qu, B. et al. (2019) Yon rezo metabolik espesyalize oaza modil mikrobyota rasin Arabidopsis. Syans, 364, eaau6389.

Huang, HJ & Yang, WB (2007) Sentèz moenocinol ak analog li yo lè l sèvi avèk BT-sulfone nan Julia-Kocienski olefinasyon. Lèt tetraèd, 48, 1429–1433.

Jing, T., Du, W., Gao, T., Wu, Y., Zhang, N., Zhao, M. et al. (2020) DMNT ki pwovoke èbivò katalize pa CYP82D47 jwe yon wòl enpòtan nan endiksyon rezistans èbivò depandan JA nan plant te vwazen yo. Plant, Cell & Environment, 44, 1178–1191.

Johnson, SN & Züst, T. (2018) Chanjman nan klima ak ensèk nuizib: rezistans pa initil? Tandans nan Syans Plant, 23, 367–369.

Jouzani, GS, Valijanian, E. & Sharafi, R. (2017) Bacillus thuringiensis: yon ensektisid siksè ak nouvo karakteristik anviwònman ak nouvèl. Mikwobyoloji aplike ak byoteknoloji, 101, 2691–2711.

Kappers, IF, Aharoni, A., van Herpen, TWJM, Luckerhoff, LLP, Dicke, M. & Bouwmeester, HJ (2005) Jeni jenetik metabolis terpenoid atire gad kò Arabidopsis. Syans, 309, 2070–2072.

Keima, T., Hagiwara‐Komoda, Y., Hashimoto, M., Neriya, Y., Koinuma, H., Iwabuchi, N., et al. (2017) Defisi nan eIF4E izoform nCBP limite mouvman selil-a-selil nan yon viris plant ki kode pwoteyin twa-jèn-blòk nan Arabidopsis thaliana. Rapò Syantifik, 7, 39678.

Lee, S., Badieyan, S., Bevan, DR, Herde, M., Gatz, C. & Tholl, D. (2010) Volatil monoterpene ki pwovoke èbivò ak floral yo biosentèz pa yon sèl anzim P450 (CYP82G1) nan Arabidopsis. . Pwosedi Akademi Nasyonal Syans, 107, 21205–21210.

Li, B., Förster, C., Robert, CAM, Züst, T., Hu, L., Machado, RAR, et al. (2018) Evolisyon konvèjan nan yon switch metabolik ant afid ak rezistans cheni nan sereyal. Syans Advances, 4, eaat6797.

Liu, D., Huang, X., Jing, W., Yon, X., Zhang, Q., Zhang, H. et al. (2018) Idantifikasyon ak analiz fonksyonèl de anzim P450 nan Gossypium hirsutum ki enplike nan byosentèz DMNT ak TMTT. Plant Biotechnology Journal, 16, 581-590.

Lortzing, T. & Steppuhn, A. (2016) Jasmonate signaling in plants shapes plant-insect interaction ecology. Opinyon aktyèl nan syans ensèk, 14, 32–39.

Lu, H., Luo, T., Fu, H., Wang, L., Tan, Y., Huang, J., et al. (2018) Rezistans diri nan ensèk nuizib medyatè pa repwesyon nan byosentèz serotonin. Plant Nature, 4, 338-344.

Lucioli, A., Tavazza, R., Baima, S., Fatyol, K., Burgyan, J. & Tavazza, M. (2022) CRISPR-Cas9 vize jèn eIF4E1 la pwolonje viris pòmdetè Y rezistans spectre Solanum la. tuberosum L. cv. dezire. Frontiers in Microbiology, 13, 873930.

Ma, F., Yang, X., Shi, Z. & Miao, X. (2019) Nouvel crosstalk ant repons asid ethylene ak jasmonic asid nan yon ensèk pèse souse nan diri. New Phytologist, 225, 474–487.

Meents, AK, Chen, SP, Reichelt, M., Lu, HH, Bartram, S., Yeh, KW et al. (2019) DMNT temèt nan sistèm nan pwovoke defans dirèk kont èbivò jasmonate-endepandan nan fèy plant patat (Ipomoea batatas). Rapò Syantifik, 9, 17431.

Mikstacki, A., Zakerska‐Banaszak, O., Skrzypczak‐Zielinska, M., Tamowicz, B., Szalata, M. & Slomski, R. (2015) Glutathione S-transferase kòm yon endikatè toksisite nan anestezi jeneral: jenetik ak fonksyon byochimik. Journal of Clinical Anesthesia, 27, 73-79.

Rhoads, RE (2009) eIF4E: nouvo manm fanmi, nouvo patnè obligatwa, nouvo wòl. Journal of Byolojik Chimi, 284, 16711-16715.

Richter, A., Schaff, C., Zhang, Z., Lipka, AE, Tian, ​​F., Köllner, TG et al. (2016) Karakterizasyon chemen byosentetik pou pwodiksyon homoterpenes temèt DMNT ak TMTT nan Zea mays. Selil Plant la, 28, 2651–2665.

Ruud, KA, Kuhlow, C., Goss, DJ & Browning, KS (1998) Idantifikasyon ak karakterizasyon yon nouvo pwoteyin kap-obligatwa soti nan Arabidopsis thaliana. Journal of byolojik Chimi, 273, 10325-10330.

Ou ka renmen tou