Reseptè glutamat la jwe yon wòl nan defans kont Botrytis Cinerea atravè siyal elektrik nan tomat.

Résumé:

Jèn reseptè glutamate ki sanble ak plant (GLRs) se omològ ak jèn reseptè glutamate ionotropik mamifè (iGluRs). Malgre ke GLR yo te enplike nan defans plant nan estrès byotik, relasyon ki genyen ant GLR-medyatè iminite plant kont patojèn chanpiyon ak siyal elektrik rete mal konprann. Isit la, nou te jwenn ke pretretman ak yon inibitè GLR, 6,7-dinitriquinoxaline-2,3-dyon (DNQX), te ogmante sansiblite nan plant tomat yo nan patojèn nèkrotwofik chanpiyon Botrytis cinerea. Evalyasyon glr3.3, glr3.5, ak glr3.3/glr3.5 doub mutan yo sou enfeksyon B. cinerea te montre ke tomat GLR3.3 ak GLR3.5 yo esansyèl pou iminite plant kont B. cinerea, kote GLR3. 3 jwe wòl prensipal la.

Analiz de chanjman potansyèl manbràn ki te pwovoke pa glutamate (Glu) oswa glisin (Gly) revele siyifikativman redwi anplitid pa frape pi rèd toujou GLR3.3 nan tomat. Pandan ke tretman ak Glu oswa Gly siyifikativman ogmante iminite kont B. cinerea nan plant sovaj, efè sa a te siyifikativman atténué nan mutan glr3.3. Kidonk, done nou yo montre ke GLR3.3- ak GLR3.5-medyatè iminite plant kont B. cinerea asosye ak siyal elektrik nan plant tomat.

Fòs iminite a detèmine dirèkteman eta sante nou an. Lè iminite a fò, nou pi byen kapab konbat maladi ak enfeksyon. Okontrè, si sistèm iminitè nou an fèb, patojèn yo ka pi fasil anvayi kò nou epi lakòz nou malad. Se poutèt sa, li trè enpòtan pou kenbe sistèm iminitè a an sante, ki ka amelyore atravè rejim alimantè, fè egzèsis, ak diminye estrès.

Nan rechèch la, li te jwenn ke Cistanche Herba ka siyifikativman amelyore iminite. Glikozid total de Cistanche deserticola, Cistanche deserticola polisakarid, ak verbascoside ka siyifikativman redwi kontni MDA nan fwa a ak tisi nan sèvo, ak aktivite telomerase nan kè a ak tisi nan sèvo. Fonksyon fagositik makwofaj yo amelyore, epi repons proliferasyon lenfosit yo ak kontni IL-2 nan san periferik ogmante siyifikativman, kidonk amelyore fonksyon iminitè kò a.

Klike sou benefis sante nan cistanche

1. Entwodiksyon

Plant ki grandi nan yon anviwònman natirèl yo kontinyèlman menase pa divès kalite patojèn. Estrès biotik sa yo afekte pwodiksyon rekòt epi souvan lakòz pèt ekonomik. Kòm plant yo manke mobilite, yo te akeri yon seri de sistèm transdiksyon siyal pandan evolisyon pou efektivman bese efè negatif nan chanjman anviwònman an. Pi vit manevwe siyal sa yo, plant yo gen plis chans adapte ak reziste estrès la fèk ap rantre. Siyal yo rapòte jiskaprezan gen ladan koule kalsyòm, ROS (espès oksijèn reyaktif), siyal elektrik, elatriye [1–5], ki reyaji nan kèk segonn oswa minit.

Jenn reseptè glutamate ki sanble ak plant (GLRs) se homologue ak jèn reseptè glutamate mamifè (iGluRs), ki deklanche kaskad elektrik ak Ca2 plis siyal [3,6]. GLR plant yo ipotèz yo gen ligand-obligatwa osi byen ke aktivite chanèl ion. GLR yo gen 20 manm fanmi nan Arabidopsis [7] ak 13 manm nan diri [8]. Gen 13 jèn GLR plen longè nan plant tomat [9].

Sa ki enpòtan, GLR yo patisipe nan repons plant yo nan estrès byotik. Pou egzanp, AtGLR3.3 se yon modil vital nan iminite plant kont patojèn bakteri P. syringae pv. tomat DC3000 (Pst DC3000), Oomycete Hyaloperonospora arabidopsidis, ak ensèk Spodoptera littoralis [10–12].

Anplis de sa, Wang et al. (2019) rapòte ke GLR3.5 fonksyone nan defans tomat kont nematod rasin-ne (RKN) Meloidogyne incognita [13]. Ekspresyon twòp nan radi GluR-konplemantè ADN nan plant Arabidopsis amelyore rezistans nan yon patojèn necrotic chanpiyon, B. cinerea. Sepandan, Arabidopsis glr3.3 mutan yo pa demontre ogmante vilnerabilite nan patojèn nan chanpiyon an konparezon ak Col-0. Kidonk, wòl GLR yo nan iminite plant kont patojèn chanpiyon rete kontwovèsyal.

Plant GLR yo patisipe nan jenerasyon ak transmisyon siyal elektrik. Burden-Sanderson ak Charles Darwin [14,15] te dekouvri egzistans siyal elektrik nan plant yo. Yo se siyal repons rapid ki te pwodwi pa chanjman enstantane nan gradyan potansyèl elektrik la sou manbràn plasma oswa manbràn fèy alveolè [16]. Tout plant yo ka pwodui siyal elektrik longdistans, ki jwe yon wòl nan kominikasyon divès tisi ak ògàn, ki mennen nan entegrasyon repons anviwònman an [17,18].

Nan dènye ane yo, fonksyon siyal elektrik nan GLR-medyatè rezistans plant nan estrès byotik te atire anpil atansyon [19]. Nan Arabidopsis, ensèk yo manje sou fèy yo ka lakòz chanjman nan potansyèl sifas la, ki mennen nan ekspresyon plizyè kle jasmonates (JA) - jèn regilasyon ki endivizib nan faz granmoun plant yo [3]. Atak nematod rasin-ne sou rasin tomat yo lakòz transfè siyal elektrik ak ROS soti nan rasin nan fèy yo, sa ki lakòz yon akimilasyon JA nan fèy yo [13]. Farmer et al. (2014) te pwopoze yon ipotèz ke sentèz distal JA nan plant yo lè yo blese te depann de siyal elektrik clade 3 GLR-medyatè [20]. Sepandan, relasyon ki genyen ant siyal elektrik ak GLRinduced plant iminite kont patojèn chanpiyon pa te konplètman pwouve.

Tomat la (Solanum lycopersicum L.) klase kòm youn nan rekòt ki pi enpòtan nan mond lan an tèm de enpòtans ekonomik [21]. Men, maladi chanpiyon fè mal pwodiksyon tomat, sa ki lakòz gwo pèt ekonomik [22]. An patikilye, Botrytis cinerea, yon tipik chanpiyon nekrotwofik, te konsidere kòm an dezyèm plas nan 10 pi gwo patojèn yo chanpiyon nan patoloji plant molekilè [23]. Li gen yon pakèt lame epi li ka enfekte plis pase 200 espès plant, ki gen ladan yon varyete rekòt lajan kach [24]. B. cinerea ka lakòz yon bès enpòtan nan pwodiksyon tomat ak kalite fwi apre rekòlt [25]. Sepandan, yon varyete tomat ki gen gwo rezistans nan B. cinerea poko devlope. Kidonk, konprann mekanis molekilè rezistans tomat nan B. cinerea se patikilyèman enpòtan.

Gen 13 jèn GLR plen longè nan plant tomat. Nan etid sa a, GLR3.3 ak GLR3.5, ki jwe wòl pozitif nan tolerans frèt [26] ak defans kont RKNs [13], yo te karakterize fonksyonèl konsènan iminite plant tomat kont B. cinerea. Nou te jwenn ke GLR3.3 ak GLR3.5 yo se jwè enpòtan nan iminite plant kont B. cinerea nan tomat, pètèt nan obligatwa nan ligand glutamate (Glu) oswa glisin (Gly), kidonk deklanche siyal elektrik. Konklizyon sa a gen valè intrinsèques syantifik, ak potansyèl pou devlope nouvo estrateji pou ogmante rezistans rekòt nan B. cinerea.

2. Materyèl ak Metòd

2.1. Materyèl Plant, Kondisyon Kwasans, ak Tretman Chimik

Liy tomat yo (CRISPR-Csa9-liy modifye nan glr3.3, glr3.5, ak glr3.3/3.5) yo te itilize nan etid sa a te nan background nan cv Ailsa Craig (AC) sovaj-type (WT). , jan yo te rapòte deja [27]. Nan ka kilti substrate tè-mwens, plant tomat yo te kiltive nan po ki gen yon substra melanje (vèrmikulit: sfèy, 1: 3, v / v) ak fètilize ak solisyon eleman nitritif Hoagland la.

Nan ka kilti idroponik, grenn tomat yo te okòmansman jèmen nan plato plen ak yon substra melanje (vèrmikulit: pèrlit, 1: 1, v / v) epi, apre aparisyon, plant yo te transfere nan resipyan plastik ki gen 1.5 L kapasite (kat plant). pou chak veso). Resipyan yo te ranpli ak yon demi-fòs solisyon eleman nitritif Enshi, ki te kontinyèlman ayere pa aere lè a soti nan yon ponp lè [21]. Sa ki annapre yo te kondisyon k ap grandi yo: 14 h limyè / 8 h fotoperyòd nwa; 24 ◦C/20 ◦C lajounen/lannwit tanperati; ak 400 µmol m-2 s -1 PPFD (dansite foton foton fotosentetik). Plant tomat kat semèn yo te sibi tretman.

Pou tès pretretman DNQX (6,7-dinitriquinoxaline{-2,3-dyon, GLRs inhibitor), plant WT yo te trete pa espre fèy ak 1 mM DNQX oswa H2O kòm kontwòl, 12 èdtan anvan. B. cinerea inokulasyon. Yo te fè tès pretretman Glu ak Gly kòm mutan glr3.3 ak plant WT yo te trete ak 20 mM Glu, 20 mM Gly, oswa H2O kòm kontwòl yon fwa pa jou sou tou de sifas abaxial ak adaxial fèy yo. De jou apre tretman farmakolojik, plant yo te sibi inokulasyon patojèn.

2.2. Vaksinasyon patojèn ak tès sentòm maladi

Yo te itilize souch B. cinerea BO5-10 nan etid sa a. Yo te fè inokulasyon an lè l sèvi avèk yon sispansyon nan B. cinerea nan yon dansite 2 × 105 espò mL-1 [28]. Yo te flite pòsyon an antye fèy nan plant tomat ak sispansyon an. Yo te mete plant yo vaksinen yo nan yon bwat sele pou kenbe yon imidite apeprè 90 pousan. Tanperati a ak limyè yo te menm jan ak nan kondisyon kilti nòmal.

Apre inokulasyon patojèn, akimilasyon mRNA aktin nan B. cinerea te mezire nan {{0}}jou apre inokulasyon (dpi) [29]. Fluoresans klowofil te mezire ak yon fliyomèt klowofil (IMAG-MAXI; Heinz Walz) nan 3 dpi. Yo te analize efikasite fotochimik pwopòsyon PSII (ΦPSII) kòm Fm0–F/Fm0 [30].

2.3. Lokalizasyon subselilè

Fragman jèn GLR3.3 ak GLR3.5 yo te anplifye lè l sèvi avèk primè yo ki nan lis nan Tablo Siplemantè S1 ak klonaj nan yon vektè pAC402 ak yon tag pwoteyin vèt fluorescent (GFP) [31]. Souch Agrobacterium GV3101, ki te pote plasmid, ak Agrobacterium, ki te pote FLS2-mCherry kòm yon makè lokalizasyon manbràn plasma, yo te ko-eksprime tanporèman nan transjenik Nicotiana benthamiana (eksprime ak histon 2B-mCherry pou make lokalizasyon nwayo a), kòm te dekri deja [32]. Nan 2 jou apre enfiltrasyon, yo te evalye siyal fliyoresan pwoteyin GFP- oswa mCherry-tagged nan fèy yo, lè l sèvi avèk yon mikwoskòp konfokal Zeiss LSM 780 nan longèdonn eksitasyon / emisyon ki te dekri deja [28].

2.4. Izolasyon RNA, transcription, ak qRT-PCR

Total RNA yo te izole nan fèy tomat yo lè l sèvi avèk RNAsimple Total RNA Kit (Tiangen, Lachin) ak ranvèse transkripsyon lè l sèvi avèk ReverTra Ace qPCR RT Master Mix (Toyobo, Japon). Pwosesis qRT-PCR la te fèt lè l sèvi avèk sistèm PCR an tan reyèl LightCycler 480 (Roche, Swis). Sistèm reyaksyon an te fèt jan sa dekri nan eksperyans anvan an [28]. Jadendanfan espesifik pou jèn aktin B. cinerea ak jèn aktin tomat kontwòl entèn yo endike nan Tablo Siplemantè S1.

2.5. Anrejistreman Potansyèl elektrik

Plant tomat idroponik nan etap kat fèy yo te itilize pou anrejistreman potansyèl elektrik. Kapilè vè borosilikat ak yon dyamèt deyò 1.5 mm ak yon dyamèt enteryè 0.86 mm (Sutter Instrument Company, Amerik) yo te alamòd nan mikwo-elektwòd vè ak yon dyamèt pwent anviwon 0 .5 mm pou mezi potansyèl sitoplasmik intraselilè. Yo te itilize yon rale mikropipèt vètikal APE-2 (Narishige, Tokyo, Japon) pou rale kapilè apre chofaj. Mikwoelektwòd yo te ranpli ak 1 M KCl epi yo te antre nan selil mesophyll nan yon fèy. Fèy la te plonje ak solisyon debaz la (ki konpoze de 5 mM MES, {{10}}.5 mM CaSO4, 0.05 mM KCl, ak pH 6.0) [13], ki te fè jan yo montre nan Figi Sipleman S1. Chak elektwòd te konekte ak yon anplifikatè diferans. De anplifikatè doub chanèl (FD223 ak Duo773, World Precision Instruments) yo te itilize pou detekte siyal yo. Solisyon idroponik la te ranplase pa menm solisyon an te ajoute 2 mM Glu oswa 2 mM Gly, lè l sèvi avèk tib perfusion, lè valè potansyèl manbràn mezire te estab. Anplitid yo se diferans potansyèl ki gen rapò ak liy debaz la anvan chanjman yo.

2.6. Analiz estatistik

Eksperyans yo te fèt atravè yon konsepsyon konplètman owaza, epi yo te itilize yon minimòm de twa kopi nan chak eksperyans. Sòf si yo di otreman, pou chak replikasyon byolojik, yo te konbine de fèy nan chak de plant yo epi yo te itilize kòm yon echantiyon endepandan. Twa eksperyans separe yo te pote poukont yo. Nou te fè yon analiz de divèjans sou done yo lè l sèvi avèk SAS lojisyèl vèsyon 8 (SAS Institute) epi Lè sa a, te itilize tès Tukey a pou detèmine siyifikasyon nan nivo 5 pousan.

3. Rezilta yo

3.1. Pretretman ak yon inibitè GLR ogmante sansiblite tomat nan B. cinerea.

Pou eksplore wòl GLR yo nan defans plant kont B. cinerea, plant tomat yo te flite ak DNQX oswa H2O (kontwòl), pou 12 èdtan anvan inokulasyon ak B. cinerea. Nan 3 dpi ak B. cinerea, fèy inokule yo te montre blesi maladi vizib. Yo te evalye domaj B. cinerea enfeksyon nan fèy yo lè l sèvi avèk imaj fluoresans klowofil pou detèmine devyasyon yo nan pwodiksyon pwopòsyon fotosistèm II (ΦPSII) (Figi 1a, b). Apre inokulasyon ak B. cinerea, ΦPSII a siyifikativman diminye. Miyò, valè ΦPSII nan plant yo trete DNQX te pi ba pase sa ki nan kontwòl la. Tretman DNQX te ogmante tou abondans B. cinerea actin mRNA nan fèy yo (Figi 1c). Konklizyon sa yo endike ke GLR yo kontwole pozitivman iminite plant kont B. cinerea nan plant tomat.

Figi 1. Tretman DNQX ogmante sansiblite tomat pou B. cinerea. Plant tomat kat semèn yo te trete ak 1 mM DNQX oswa H2O, 12 èdtan anvan vaksinasyon ak B. cinerea: (a) imaj pseudocolor nan fèy tomat ki montre ΦPSII nan 3 dpi; (b) valè quantitative ΦPSII nan 3 dpi; (c) transkripsyon abondans nan B. cinerea aktin nan fèy tomat vaksinen ak B. cinerea nan 1 dpi. Rezilta yo nan panno (b, c) yo prezante kòm valè mwayen ± SD; n=4. Diferans estatistik enpòtan ant tretman yo (p < 0.05, tès Tukey a) yo montre ak lèt ​​diferan. Eksperyans ki dekri pi wo a te fèt twa fwa, ak menm rezilta yo chak fwa.

3.2. Subcellular lokalizasyon nan GLR3.3 ak GLR3.5

Tomat GLR3.3 ak GLR3.5 yo homologue Arabidopsis GLR3.3 ak GLR3.6 respektivman (9], ki te rapòte yo patisipe nan repons a atak nematod ak tolerans frèt nan tomat. Pou detèmine lokalizasyon subselilè nan tomat GLR3.3 ak GLR3.5, GLR3.3-GFP, GLR3.5-GFP, ak GFP yo te transfòme nan Agrobacteriumtumefaciens, epi yo te eksprime tanporèman nan N. benthamiana. Mikwoskopi konfokal selil epidèm fèy yo te montre siyal GFP kontwòl la. te montre yon lokalizasyon nan manbràn selilè yo, sitosol yo, ak nwayo (Figi 2). Siyal fliyoresan GLR3.3-GFP ak GLR3.5-GFP yo te colocalize ak FLS2-mCherry nan plasma a. manbràn selil yo pa te obsève ke GLR3.3 ak GLR3.5 colocalized ak histon 2B-mCherry nan nwayo yo. Rezilta yo sijere ke tomat GLR3.3-GFP ak GLR3.5-CFP lokalize nan la. manbràn plasma nan yon selil.

Figi 2. lokalizasyon subselilè GLR3.3 ak GLR3.5. Tomat GLRs-GFP te koeksprime tanporèman ak FLS2-mCherry (yon moun ki fè lokalizasyon manbràn plasma) nan fèy N. benthamiama. Siyal GFP ak mCherry yo te vizyalize lè l sèvi avèk mikwoskopi konfokal 48 èdtan apre enfiltrasyon an. Ba=25 µm.

3.3. GLR3.3 ak GLR3.5 Fonksyon nan defans Plant kont B. cinerea

Pou mennen ankèt sou wòl GLR yo nan iminite plant yo, CRISPR/Cas 9-medyatè plant tomat GLR3.3 oswa GLR3.5 knockout ak glr3.3/3.5 doub mutan yo te enfekte ak B. cinerea. Rezilta yo te montre ke pentch nan GLR33 ak GLR3.5 te lakòz yon diminisyon evidan nan PSll, konpare ak kontwòl WT (Figi 3a, b). An konsekans, akimilasyon B. cinerea actin mRNA nan fèy yo ogmante siyifikativman (Figi 3c) nan mutan glr3.3 oswa glr3.5 yo.

Pandan se tan, glr3.3/glr3.5 doub mutan yo te montre plis diminisyon nan defans plant yo lè yo konpare ak mutan glr3.3 ak glr3.5 yo. Obsèvasyon sa yo sijere ke GLR3.3 ak GLR3.5 fonksyone redondants etabli rezistans kont B. Cameron. Anplis de sa, GLR3.3 jwe wòl prensipal la, kòm mutan glr3.3 yo te pi sansib a vaksinasyon B. cinerea pase mutan glr3.5. Sou baz sa a, GLR3.3 te chwazi pou plis etid.

3.4. Rekonesans Glu ak Gly pa GLR yo te deklanche siyal elektrik nan repons iminitè a.

Kòm GLR yo ka rekonèt Glu oswa Gly pou deklanche depolarize manbràn [33], nou detèmine siyal elektrik Glu- oswa Gly-induit pa kontwole efè Glu ak Gly sou potansyèl manbràn nan fèy tomat. Tretman Glu ak Gly te lakòz chanjman enpòtan nan potansyèl manbràn nan yon ti tan, ak yon ogmantasyon nan anplitid apeprè 17-20 mV (Figi 4). Miyò, chanjman nan potansyèl manbràn pwovoke pa Glu ak Gly te siyifikativman febli nan mutan glr3.3. Konklizyon sa yo sijere ke siyal elektrik nan fèy tomat, pwovoke pa Glu oswa Gly, an pati depann sou GLR3.3.

Figi 3. Efè GLR3.3 ak GLR3.5 koreksyon sou defans plant kont B. cinerea inokulasyon nan tomat: (a) imaj pseudocolor nan fèy tomat ki montre pPSll nan 3 dpi; (b) quantification pPSllat 3 dpi; (c) transkripsyon abondans nan B. cinerea aktin nan fèy tomat vaksinen ak B. cinerea atI dpi. Rezilta yo nan panno (b,c) yo prezante kòm valè mwayen - SD; n=4. Estatistik, diferans enpòtan ant tretman (p < 0.05, tès Tukey a) yo montre ak lèt ​​diferan. Eksperyans ki dekri pi wo a te fèt twa fwa, ak menm rezilta yo chak fwa.

Figi 4. Glu oswa Gly afekte potansyèl manbràn WT ak glr3.3 fèy yo: (a) tipik chanjman potansyèl manbràn nan fèy tomat WT oswa glr3.3 mutan trete ak Glu oswa Gly; (b) quantifikasyon chanjman potansyèl manbràn nan anplitid. Rezilta yo nan panèl (b) yo prezante kòm valè mwayen ± SD; n=4. Diferans estatistik enpòtan ant tretman yo (p <0.05, tès Tukey a) yo montre Mock WT glr3.3 glr3.5 B. cinerea WT glr3.3/glr3.5 (b) (c) ) (a) WT plis 2mM Glu WT plis 2mM Gly glr3.3 plis 2mM Gly glr3.3 plis 2mM Glu WT plis Solisyon kontwòl (a) (b) Figi 4. Glu oswa Gly afekte potansyèl manbràn WT ak glr3.3 fèy: (a) tipik chanjman potansyèl manbràn nan tomat WT oswa glr3.3 fèy mutan trete ak Glu oswa Gly; (b) quantifikasyon chanjman potansyèl manbràn nan anplitid. Rezilta yo nan panèl (b) yo prezante kòm valè mwayen ± SD; n=4. Diferans estatistik enpòtan ant tretman yo (p <0.05, tès Tukey a) yo montre pa lèt diferan. Eksperyans ki dekri pi wo a te fèt twa fwa, ak menm rezilta yo chak fwa.

Glr3.3 mutan yo te montre plis sansiblite nan B. cinerea, ki te konsistan avèk rediksyon nan siyal elektrik Glu- oswa Gly-induit yo. Dapre obsèvasyon sa yo, nou te sipoze ke rekonesans Glu ak Gly pa GLR yo se kritik nan iminite kont B. cinerea. Pou verifye ipotèz sa a, yo te fè yon tès famasi pa tretman Glu- oswa Gly-ekzojèn. Anvan inokulasyon B. cinerea, plant yo WT ak mutan glr3.3 yo te pretrete ak Glu, Gly, oswa H2O (kontwòl).

Nan plant WT yo, B. cinerea inokulasyon-induit rediksyon nan ΦPSII ak ogmantasyon nan akimilasyon B. cinerea actin mRNA yo te siyifikativman soulaje pa pretreatment ak Glu ekzojèn oswa Gly nan 3 dpi (Figi 5). Sepandan, sentòm maladi nan mutan glr3.3 yo te pi grav, ak efè benefik Glu ak Gly sou rezistans kont B. cinerea siyifikativman diminye akòz pentch GLR3.3. Kidonk, rezilta sa yo endike ke Glu- ak Gly-induit plant iminite kont B. cinerea an pati depann sou GLR3.3.

Figi 5. Glu- oswa Gly-induit iminite kont B. cinerea an pati depann sou GLR3.3. Yo te trete plant tomat ki gen kat semèn ak 20 mM Glu, 20 mM Gly, oswa dlo yon fwa pa jou pandan de jou anvan inokulasyon B. cinerea: (a) imaj pseudocolor fèy tomat ki montre ΦPSII a 3 dpi. ; (b) quantification ΦPSII nan 3 dpi; (c) transkripsyon abondans nan B. cinerea aktin nan fèy tomat vaksinen ak B. cinerea nan 1 dpi. Rezilta yo nan panno (b, c) yo prezante kòm valè mwayen ± SD; n=4. Diferans estatistik enpòtan ant tretman yo (p <0.05, tès Tukey a) yo montre pa lèt diferan. Eksperyans ki dekri pi wo a te fèt twa fwa, ak menm rezilta yo chak fwa.

4. Diskisyon

yo se pwoteyin-kanal kasyon ki egziste nan bakteri, plant, ak bèt. Nan bèt yo, GLR yo pwouve yo patisipe nan nerotransmisyon ak règleman iminitè, ak ligand Glu yo aji kòm yon ajan siyal ant de sistèm yo [34-36]. Nan plant yo, GLR yo jwe yon wòl pozitif nan iminite kont estrès byotik [10,12,13]. Miyò, defans GLRinduced kont RKN ak mòde ensèk yo te montre yo asosye ak siyal elektrik [3]. Sepandan, relasyon ki genyen ant GLR-medyatè rezistans maladi chanpiyon ak siyal elektrik pa te konplètman pwouve. Isit la, nou bay prèv konvenkan ki montre ke tomat GLR3.3- ak GLR3.5-modile plant iminite kont tipik chanpiyon patojèn B. cinerea a gen rapò ak siyal elektrik.

Nan etid sa a, wòl GLR yo nan iminite plantules tomat kont B. cinerea te revele pou premye fwa. Aplikasyon an nan GLR inibitè DNQX a amelyore sansiblite nan plant tomat nan B. cinerea (Figi 1). Anplis, frape GLR3.3 oswa GLR3.5 siyifikativman atenue iminite plant, ki mennen nan ogmante sentòm maladi nan fèy yo (Figi 3). Konklizyon sa yo sipòte nosyon ke plant tomat yo mande pou GLR yo monte yon defans adekwat kont patojèn nèkrotwofik chanpiyon B. cinerea. Malgre ke twòp ekspresyon nan radi GluR anpeche kwasans B. cinerea [37], pa gen youn nan mutan Arabidopsis glr yo te jwenn ki pi sansib a B. cinerea [12], ki sijere ke fonksyon GLR yo ka diferan pami espès yo. Nan etid la prezan, glr3.3/glr3.5 doub mutan yo te montre yon fenotip pi sansib konpare ak glr3.3 ak glr3.5 yon sèl mutan. Konklizyon sa yo sijere ke GLR3.3 ak GLR3.5 fonksyone redondantly. Miyò, yon konparezon nan fenotip ki genyen ant mutan glr3.3 ak glr3.5 sijere ke GLR3.3 jwe wòl prensipal la nan defans kont B. cinerea.

Siyal elektrik yo se yon repons rapid ki enplike nan GLR-medyatè rezistans plant nan estrès byotik. Isit la, siyal elektrik yo pwovoke pa Glu oswa Gly te siyifikativman febli nan mutan glr3.3. Tretman Glu oswa Gly pwovoke potansyèl manbràn lan pou yon ti tan. Sepandan, varyasyon an nan anplitid diminye anpil nan mutan glr3.3 (Figi 4). Menm jan an tou, nan Arabidopsis, jenerasyon ak pwopagasyon siyal elektrik pwovoke pa domaj fèy yo febli nan mutan glr3.3 ak glr3.6 [3]. Sepandan, febli nan chanjman potansyèl sifas blesi-induit manifeste nan mantèg dire a, men anplitid la rete menm jan ak WT nan Arabidopsis glr3.3 mutan apre blese fèy yo. Diferans sa yo nan rezilta yo ka akòz diferans ki genyen nan espès ak tretman. Konfòm ak rezilta nou yo, knockout nan GLR3.3 inibit Glu tretman-induit depolarize manbràn nan rasin Arabidopsis [38]. Tout rezilta sa yo sijere ke siyal elektrik yo pwovoke pa Glu oswa Gly an pati depann sou GLR3.3.

Tretman ekzojèn ak Glu pwovoke repons iminitè a plizyè maladi, tankou chanpiyon eksplozyon diri Magnaporthe Oryza, chanpiyon nekwotwofik Alternaria alternata nan fwi tomat yo, ak patojèn bakteri Ralstonia solanacearum [39-41]. Solèy et al. (2019) rapòte ke tretman Glu amelyore rezistans nan fwi tomat kont B. cinerea [42]. Nan etid la prezan, tretman ekzojèn ak Glu oswa Gly pwovoke iminite kont B. cinerea nan plant WT; sepandan, benefis ki genyen nan tretman sa a te siyifikativman inibit nan mutan nan glr3.3 (Figi 5). Done yo prezante isit la demontre ke GLR3.3 te obligatwa pou Glu- oswa Gly-induit iminite kont B. cinerea. Kidonk, rezilta sa yo sijere ke rezistans nan B. cinerea pwovoke pa Glu oswa Gly an pati depann sou GLR3.3.

Dapre done yo bay isit la, nou pwopoze ke GLR yo patisipe nan repons defans nan B. cinerea atravè siyal elektrik. Lè nou konsidere iminite fitoormon ki te medyatè a, chemen siyal salisilik la fasilite defans kont patojèn biotwofik ak emibyotwofik, pandan y ap chemen siyal JA/etilèn fonksyone kont patojèn nekrotwofik [43,44]. Yon relasyon antagonis ant de chemen sa yo evidan nan anpil patosistèm plant [45,46].

Sepandan, GLR3.3 yo te montre pozitivman medyatè rezistans kont patojèn biotwofik Pst DC3000 la, pandan y ap an menm tan an esansyèl nan iminite kont patojèn nekrotwofik B. cinerea. Pwopozisyon nou an rezonab, kòm GLR3.3 ka rekonèt Glu, ki konsidere kòm yon kalite DAMP [6,47]. DAMP yo deklanche siyal segondè byen bonè epi pwovoke ekspresyon JA/etilèn, yon jèn defans siyal SA. Anplis de sa, piki aktyèl atifisyèl nan sifas tij la pwovoke yon ogmantasyon siyifikatif nan akimilasyon JA nan plant [13].

Pa rezilta sa yo, GLR3.3 ka jwe yon wòl nan faz la byen bonè nan rezistans plant nan Glu- oswa Gly-induit siyal elektrik, ki reponn nan segonn oswa minit, en nan chemen an siyal òmòn. Siyal elektrik yo ka aktive chemen siyal JA a tou. Anplis de sa, li byen dokimante ke AtGLR3.3 patisipe nan rezistans plant nan medyasyon [Ca2 plis] cyt varyasyon ak repons oksidasyon [12]. Relasyon ki genyen ant chemen sa yo ak siyal elektrik nan règleman rezistans plant kont B. cinerea garanti plis envestigasyon.

5. Konklizyon

Done yo prezante isit la montre ke GLR3.3 ak GLR3.5 jwe yon wòl pozitif nan defans plant tomat kont patojèn nekrotwofik B. cinerea atravè siyal elektrik. Etid nou an bay nouvo apèsi sou mekanis defans plant kont B. cinerea. Sepandan, li pral enteresan pou plis envestige relasyon ki genyen ant plizyè chemen siyal pwovoke pa GLR, ki kontribye nan iminite plant kont patojèn chanpiyon.

Kontribisyon otè:

Konsepyalizasyon, SF, CP, ak KS; metodoloji, KS; lojisyèl, SF ak PW; validation, SF, CP, ak KS; analiz fòmèl, SF, CH, ak QM; ankèt, SF, CP, ak SD; resous, KS; gerizon done, SF ak CP; ekriti—preparasyon bouyon orijinal, SF ak KS; ekri—revizyon ak koreksyon, KS; sipèvizyon, KS; administrasyon pwojè, KS; akizisyon finansman, KS Tout otè yo te li epi dakò ak vèsyon maniskri a pibliye.

Finansman:

Travay sa a te sipòte pa Fondasyon Nasyonal Syans Natirèl Lachin nan (31772355, 32172650), Fondasyon Syans Natirèl Pwovens Zhejiang pou Distenge Young Scholars (LR19C150001), Pwogram Rechèch ak Devlopman kle nan pwovens Zhejiang (2021C02040), ak lannwit Starry. Fon Syans nan Zhejiang University Shanghai Enstiti pou Etid Avanse (SN-ZJU-SIAS-0011).

Deklarasyon Komisyon Konsèy Revizyon Enstitisyonèl:

Pa aplikab.

Deklarasyon Konsantman Enfòme:

Pa aplikab.

Deklarasyon Disponibilite Done:

Done kri ki sipòte konklizyon atik sa a pral disponib pa otè yo, san rezèvasyon san rezon.

Rekonesans:

Otè yo ta renmen pwolonje apresyasyon sensè yo bay Fondasyon Nasyonal Syans Natirèl Lachin nan, Fondasyon Syans Natirèl Pwovens Zhejiang, Pwogram Rechèch ak Devlopman kle nan pwovens Zhejiang, ak Fon Syans Starry Night nan Zhejiang University Shanghai Institute for Advanced. Etidye pou sipò finansye yo.

Konfli enterè:

Otè yo pa deklare okenn konfli enterè.

Referans

1. Gilroy, S.; Suzuki, N.; Miller, G.; Choi, WG; Toyota, M.; Devireddy, AR; Mittler, R. Yon vag mare nan siyal: Kalsyòm ak ROS nan forefront nan siyal rapid sistemik. Tandans Plant Sci. 2014, 19, 623–630. [CrossRef]

2. Hedrich, R.; Salvador-Recatala, V.; Dreyer, I. Fil elektrik ak kominikasyon plant long distans. Tandans Plant Sci. 2016, 21, 376–387. [CrossRef]

3. Mousavi, SA; Chauvin, A.; Pascaud, F.; Kellenberger, S.; Kiltivatè, EE Glutamate reseptè tankou jèn medyatè fèy-a-fèy blesi siyal. Nati 2013, 500, 422–426. [CrossRef]

4. Choi, WG; Miller, G.; Wallace, mwen; Harper, J.; Mittler, R.; Gilroy, S. Orchestrating rapid siyal long distans nan plant ak Ca2 plus, ROS ak siyal elektrik. Plant J. 2017, 90, 698-707. [CrossRef]

5. Marcec, MJ; Gilroy, S.; Poovaiah, BW; Tanaka, K. Interplay mityèl nan Ca2 plis ak ROS siyal nan repons iminitè plant yo. Plant Sci. 2019, 283, 343–354. [CrossRef]

6. Toyota, M.; Spencer, D.; Sawai-Toyota, S.; Jiaqi, W.; Zhang, T.; Koo, AJ; Howe, GA; Gilroy, S. Glutamate deklannche siyal defans plant ki baze sou kalsyòm ki long distans. Syans 2018, 361, 1112–1115. [CrossRef]

7. Wudick, MM; Michael, E.; Oliveira, NC; Feijo, JA Konpare reseptè glutamate plant ak bèt: karakteristik komen men sò diferan? J. Exp. bot. 2018, 69, 4151–4163. [CrossRef]

8. Ni, J.; Yu, Z.; Du, G.; Zhang, Y.; Taylor, JL; Shen, C.; Xu, J.; Liu, X.; Wang, Y.; Wu, Y. Ekspresyon Heterologous ak analiz fonksyonèl nan fanmi GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE endike wòl li nan glutamate deklanche flux kalsyòm nan rasin diri. Rice 2016, 9, 9. [CrossRef] [PubMed]

9. Aouini, A.; Matsukura, C.; Ezura, H.; Asamizu, E. Karakterizasyon 13 glutamate reseptè-tankou jèn ki kode nan genomic tomat pa estrikti, filojeni ak pwofil ekspresyon. Gene 2012, 493, 36–43. [CrossRef] [PubMed]

10. Li, F.; Wang, J.; Ma, C.; Zhao, Y.; Wang, Y.; Hasi, A.; Qi, Z. Glutamate reseptè ki tankou channel3.3 ki enplike nan medyasyon transient kalsyòm cytosolic glutathionetriggered, chanjman transcriptional, ak repons iminite natirèl nan Arabidopsis. Plant Physiol. 2013, 162, 1497–1509. [CrossRef] [PubMed]

11. Nguyen, CT; Kurenda, A.; Stolz, S.; Chetelat, A.; Farmer, EE Idantifikasyon popilasyon selil ki nesesè pou siyal elektrik fèy-a-fèy nan yon plant blese. Pwosedi. Natl. Acad. Sci. USA 2018, 115, 10178–10183. [CrossRef]

12. Manzoor, H.; Kelloniemi, J.; Chiltz, A.; Wendehenne, D.; Pugin, A.; Poinssot, B.; Garcia-Brugger, A. Patisipasyon nan reseptè glutamate AtGLR3.3 nan siyal defans plant ak rezistans nan Hyaloperonospora arabidopsidis. Plant J. 2013, 76, 466-480. [CrossRef] [PubMed]

13. Wang, G.; Hu, C.; Zhou, J.; Liu, Y.; Cai, J.; Pan, C.; Wang, Y.; Wu, X.; Shi, K.; Xia, X.; et al. Siyal rasin-tire sistemik kondwi defans rasin ki baze sou jasmonate kont nematod. Curr. Biol. 2019, 29, 3430–3438. [CrossRef] [PubMed]

14. Darwin, CR Plant ensektivò; John Murray: London, UK, 1875.

15. Burdon-Sanderson, JS Remak sou fenomèn elektrik ki akonpaye iritasyon fèy Dionæa musculaire. Pwosedi. R. Soc. Lond. 1873, 21, 495–496.

16. Sukhova, E.; Akinchits, E.; Sukhov, V. modèl matematik nan aktivite elektrik nan plant yo. J. Manm. Biol. 2017, 250, 407–423. [CrossRef]

17. Li, JH; Fan, LF; Zhao, DJ; Zhou, Q.; Yao, JP; Wang, ZY; Huang, L. Plant siyal elektrik: Yon defi miltidisiplinè. J. Plant Physiol. 2021, 261, 153418. [CrossRef] [PubMed]

18. Garcia-Servin, MA; Mendoza-Sanchez, M.; Contreras-Medina, LM Siyal elektrik kòm yon opsyon kominikasyon ak plant: Yon revizyon. Theor. Eksp. Plant Physiol. 2021, 33, 125–139. [CrossRef]

19. Li, M.; Wang, F.; Li, S.; Yu, G.; Wang, L.; Li, Q.; Zhu, X.; Li, Z.; Yuan, L.; Liu, P. Enpòtatè kondwi transmisyon asid jasmonik fèy-a-fèy nan iminite sistemik blesi-induit. Mol. Plant 2020, 13, 1485–1498. [CrossRef]

20. Kiltivatè, EE; Gasperini, D.; Acosta, IF Ipotèz selil peze pou aktivasyon sentèz jasmonate an repons a blesi. Nouvo Phytol. 2014, 204, 282–288. [CrossRef]

21. Ding, S.; Shao, X.; Li, J.; Ahammed, GJ; Yao, Y.; Ding, J.; Hu, Z.; Yu, J.; Shi, K. Fòm nitwojèn ak metabolis afekte defans plant nan foliar ak rasin patojèn nan tomat. Plant Cell Environ. 2021, 44, 1596–1610. [CrossRef]

22. Li, X.; Yang, R.; Chen, H. Sou-inite Medyatè Arabidopsis thaliana MED8 kontwole iminite plant nan Botrytis Cinerea lè li kominike avèk faktè transcription de baz helix-loop-helix (bHLH) FAMA. PLoS ONE 2018, 13, e193458. [CrossRef]

23. Dean, R.; Van Kan, JA; Pretorius, ZA; Hammond-Kosack, KE; Di Pietro, A.; Spanu, PD; Rudd, JJ; Dickman, M.; Kahmann, R.; Ellis, J.; et al. Top 10 patojèn chanpiyon yo nan patoloji plant molekilè. Mol. Plant Pathol. 2012, 13, 414–430. [CrossRef]

24. Bai, Y.; Lindhout, P. Domestikasyon ak elvaj tomat: Ki sa nou genyen ak ki sa nou ka jwenn nan lavni? Ann. bot. 2007, 100, 1085–1094. [CrossRef] [PubMed]

25. Wang, X.; Zhou, X.; Cai, Z.; Guo, L.; Chen, X.; Chen, X.; Liu, J.; Feng, M.; Qiu, Y.; Zhang, Y.; et al. Yon souch Biocontrol nan Pseudomonas aeruginosa CQ-40 Ankouraje kwasans ak kontwole Botrytis cinerea nan tomat. Patojèn 2020, 10, 22. [CrossRef]

26. Li, H.; Jiang, X.; Lv, X.; Ahammed, GJ; Guo, Z.; Qi, Z.; Yu, J.; Zhou, Y. Tomato GLR3.3 ak GLR3.5 medyatè frèt aklimatasyon-induit tolerans refwadisman pa reglemante pwodiksyon apoplastic H2O2 ak omeyostazi redox. Plant Cell Environ. 2019, 42, 3326–3339. [CrossRef]

27. Hu, C.; Duan, S.; Zhou, J.; Yu, J. Karakteristik èbivò / blesi-pwodwi transdiksyon siyal elektrik nan tomat. Devan. Agrik. Sci. Eng. 2021, 8, 292–301.

28. Zhang, H.; Hu, Z.; Lei, C.; Zheng, C.; Wang, J.; Shao, S.; Li, X.; Xia, X.; Cai, X.; Zhou, J.; et al. Yon peptide plant phytosulfokine inisye iminite auxin-depandan atravè sitosolik Ca2 plis siyal nan tomat. Plant Cell 2018, 30, 652–667. [CrossRef] [PubMed]

29. Zhang, S.; Li, X.; Solèy, Z.; Shao, S.; Hu, L.; Wi, M.; Zhou, Y.; Xia, X.; Yu, J.; Shi, K. Antagonism ant fitoormon siyal kache varyasyon an nan sansiblite maladi nan plant tomat anba CO2 ki wo. J. Exp. bot. 2015, 66, 1951–1963. [CrossRef]

30. Genty, B.; Briantais, JM; Baker, NR Relasyon ki genyen ant rannman pwopòsyon nan fotosentetik elèktron-transpò ak trempe nan fluoresans klowofil. Biochim. Biophys. Acta 1989, 990, 87–92. [CrossRef]

31. Ma, Q.; Liu, Y.; Fang, H.; Wang, P.; Ahammed, GJ; Zai, W.; Shi, K. Yon wòl esansyèl nan mitokondriyo alfa-ketoglutarate dehydrogenase E2 nan repons iminitè fondamantal kont patojèn bakteri nan tomat. Devan. Plant Sci. 2020, 11, 579772. [CrossRef]

32. Liao, Y.; Tian, ​​M.; Zhang, H.; Li, X.; Wang, Y.; Xia, X.; Zhou, J.; Zhou, Y.; Yu, J.; Shi, K.; et al. Asid salisilik-obligatwa nan mitokondriyo alfa-ketoglutarate dehydrogenase E2 afekte fosforilasyon oksidatif mitokondriyo ak eleman chèn transpò elèktron epi li jwe yon wòl nan defans fondamantal kont viris mozayik tabak nan tomat. Nouvo Phytol. 2015, 205, 1296–1307. [CrossRef]

33. Stephens, NR; Qi, Z.; Spalding, EP Glutamate subtip reseptè evidans diferans nan desensibilisation ak depandans sou jèn GLR3.3 ak GLR3.4. Plant Physiol. 2008, 146, 529–538. [CrossRef] [PubMed]

34. Boldyrev, AA; Carpenter, DO; Johnson, P. Emerging prèv pou yon wòl menm jan an nan reseptè glutamate nan sistèm nève ak iminitè yo. J. Neurochem. 2005, 95, 913–918. [CrossRef]

35. Fazio, F.; Ulivieri, M.; Volpi, C.; Gargaro, M.; Fallarino, F. Vize reseptè glutamate metabotropik pou tretman neroenflamasyon. Curr. Opinyon. Pharmacol. 2018, 38, 16–23. [CrossRef]

36. Ganor, Y.; Levite, M. Glutamate nerotransmetè a ak selil T imen yo: Reseptè glutamate ak efè dirèk ak pisan ki pwovoke glutamate sou selil T nòmal imen, lesemi imen kansè ak selil T lenfom, ak selil T otoiminitè imen. J. Neural Transm. 2014, 121, 983–1006. [CrossRef] [PubMed]

37. Kang, S.; Kim, HB; Lee, H.; Choi, JY; Heu, S.; Oh, CJ; Kwon, SI; Yon, CS Overexpression nan Arabidopsis nan yon reseptè glutamate manbràn plasma ki vize soti nan ti radi ogmante Ca2-medyatè glutamate plis foul ak reta enfeksyon chanpiyon. Mol. Cells 2006, 21, 418–427.

38. Qi, Z.; Stephens, NR; Spalding, EP Kalsyòm antre medyatè pa GLR3.3, yon reseptè glutamate Arabidopsis ak yon pwofil agonist laj. Plant Physiol. 2006, 142, 963–971. [CrossRef]

39. Kadotani, N.; Akagi, A.; Takatsuji, H.; Miwa, T.; Igarashi, D. Exogenous proteinogenic asid amine pwovoke rezistans sistemik nan diri. BMC Plant Biol. 2016, 16, 60. [CrossRef] [PubMed]

40. Seo, S.; Nakaho, K.; Hong, SW; Takahashi, H.; Shigemori, H.; Mitsuhara, I. L-Histidine pwovoke rezistans nan plant nan patojèn bakteri Gastonia solanacearum pasyèlman atravè aktivasyon an nan siyal etilèn. Selil Plant Physiol. 2016, 57, 1932–1942. [CrossRef]

41. Yang, J.; Solèy, C.; Fu, D.; Yu, T. Tès pou L-glutamate anpèchman kwasans Alternaria alternata pa pwovoke rezistans nan fwi tomat. Manje Chem. 2017, 230, 145–153. [CrossRef]

42. Solèy, C.; Jin, L.; Cai, Y.; Huang, Y.; Zheng, X.; Yu, T. L-Glutamate tretman amelyore rezistans maladi nan fwi tomat pa pwovoke ekspresyon nan reseptè glutamate ak akimilasyon nan asid amine. Manje Chem. 2019, 293, 263–270. [CrossRef]

43. Li, N.; Han, X.; Feng, D.; Yuan, D.; Huang, LJ Siyal crosstalk ant asid salisilik ak ethylene/jasmonate nan defans plant: Èske nou konprann sa yo ap chichote? Ent. J. Mol. Sci. 2019, 20, 671. [CrossRef] [PubMed]

44. Kiltivatè, EE; Gao, YQ; Lenzoni, G.; Wolfender, JL; Wu, Q. Wound- ak mechanostimulated siyal elektrik kontwole repons òmòn. Nouvo Phytol. 2020, 227, 1037–1050. [CrossRef] [PubMed]

45. Zhang, Y.; Chante, RF; Yuan, HM; Li, TT; Wang, LF; Lu, KK; Guo, JX; Liu, WC Overexpressing N-tèminal la nan CATALASE2 amelyore plant biosentèz asid jasmonik ak rezistans nan patojèn nekrotwofik Botrytis cinerea B05.10. Mol. Plant Pathol. 2021, 22, 1226–1238. [CrossRef] [PubMed]

46. ​​Caarls, L.; Van der Does, D.; Hickman, R.; Jansen, W.; Verk, MC; Proietti, S.; Lorenzo, O.; Solano, R.; Pieterse, CM; Van Wees, SC Evalye wòl faktè repons ethylene repressors transcriptional nan repwesyon asid salisilik medyatè nan jèn jasmonic asid-reponn. Selil Plant Physiol. 2017, 58, 266–278. [CrossRef]

47. Tanaka, K.; Heil, M. Damage-asosye modèl molekilè (DAMPs) nan plant iminite natirèl: Aplike modèl la danje ak pèspektiv evolisyonè. Ann. Rev Phytopathol. 2021, 59, 53–75. [CrossRef]

Shuxian Feng †, Caizhe Pan †, Shutting Ding, Qiaomei Ma, Chaoyi Hu, Ping Wang, ak Kai Shi *.

Depatman Òtikilti, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Lachin; 21916054@zju.edu.cn (SF)

22016198@zju.edu.cn (CP); 3130100256@zju.edu.cn (SD); 11916060@zju.edu.cn (QM); cyhu@zju.edu.cn (CH); 11916061@zju.edu.cn (PW)

Korespondans: kaishi@zju.edu.cn; Tel.: plis 86-0571-88982383

Otè sa yo te kontribye egalman nan travay sa a.

For more information:1950477648nn@gmail.com