Efektory — kluczowe białka w interakcji ziemniak — Phytophthora infestans
Marta Brylińska
m.brylinska@ihar.edu.plPracownia Badania Odporności na Grzyby i Bakterie, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Młochów (Poland)
Jadwiga Śliwka
Pracownia Badania Odporności na Grzyby i Bakterie, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Młochów (Poland)
Abstrakt
Ziemniak (Solanum tuberosum L.) jest jedną z ważniejszych roślin uprawnych na świecie. Roczna produkcja wynosi około 340 mln ton, co umieszcza go na czwartym miejscu wśród roślin użytkowych. Produkcję ziemniaków znacznie obniża choroba - zaraza ziemniaka, wywoływana przez grzybopodobny patogen Phytophthora infestans (Mont.) de Bary należący do Oomycetes. Patogen ten odnosi sukces dzięki białkom - efektorom wydzielanym w czasie interakcji z gospodarzem. Identyfikacja i poznanie funkcji białek efektorowych jest ważne dla zrozumienia oddziaływań patogenów z roślinami i może znaleźć praktyczne zastosowanie w hodowli odpornościowej. Roślina broni się przed infekcją produkując białka odporności R. W niniejszej pracy podsumowano dotychczasową wiedzę na temat oddziaływań efektor — białko odporności R na przykładzie patosystemu ziemniak — P. infestans. Przedstawiono dwie klasy efektorów, omówiono model roślinnego systemu odpornościowego i zaprezentowano kilka przykładów działania najlepiej zbadanych efektorów.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
odporność, Solanum tuberosum, zaraza ziemniakaBibliografia
Armstrong M. R., Whisson S. C., Pritchard L., Bos J. I. B., Venter E., Avrova A. O., Rehmany A. P., Böhme U., Brooks K., Cherevach I., Hamlin N., White B., Fraser A., Lord A., Quail M. A., Churcher A., Hall N., Berriman M., Huang S., Kamoun S., Beynon J. L., Birch P. R. J. 2005. An ancestral oomycete locus contains late blight avirulence gene Avr3a, encoding a protein that is recognized in the host cytoplasm. PNAS. 102: 7766 — 7771.
Google Scholar
Birch P. R. J., Rehmany A. P., Pritchard L., Kamoun S., Beynon J. L. 2006. Trafficking arms: oomycete effectors enter host plant cells. TRENDS in Microbiology. 14 (1): 8 — 11.
Google Scholar
Black W., Mastenbroek C., Mills W. R., Peterson L. C. 1953. A proposal for an international nomenclature of races of Phytophthora infestans and of genes controlling immunity in Solanum demissum derivatives. Euphytica 2 (3): 173 — 240.
Google Scholar
Bouwmeester K., van Poppel P. M. J. A., Govers F. 2009. Genome biology cracks enigmas of Oomycete plant pathogens. Annual Plant Reviews. 34: 102 — 133.
Google Scholar
Champouret N. 2010. Functional Genomics of Phytophthora infestans Effectors and Solanum Resistance Genes. Phd thesis. ISBN 978_90_8585_658_0.
Google Scholar
Chen Y., Liu Z., Halterman D. A. 2012. Molecular Determinants of Resistance Activation and Suppression by Phytophthora infestans Effector IPI – O. PLoS Pathogens. 8(3): e1002595. doi: 10.1371/journal. ppat.1002595.
Google Scholar
Dodds P. N., Rathjen J. P. 2010. Plant immunity: towards an integrated view of plant — pathogen interactions. Nature Reviews Genetics. 11: 539 — 548.
Google Scholar
Gilroy E. M., Breen S., Whisson S. C., Squires J., Hein I., Kaczmarek M., Turnbull D., Boevink P. C., Lokossou A., Cano L. M., Morales J., Avrova A. O., Pritchard L., Randall E., Lees A., Govers F., van West P., Kamoun S., Vleeshouwers V. G. A. A., Cooke D. E. L., Birch P. R. J. 2011. Presence/ absence, differential expression and sequence polymorphisms between PiAVR2 and PiAVR2-like in Phytophthora infestans determine virulence on R2 plants. New Phytologist. 191: 763 — 776.
Google Scholar
Gilroy E. M., Taylor R. M., Hein I., Boevink P., Sadanandom A., Birch P. R. J. 2011. CMPG1 — dependent cell death follows perception of diverse pathogen elicitors at the host plasma membrane and is suppressed by Phytophthora infestans RXLR effector AVR3a. New Phytologist. 190: 653 — 666.
Google Scholar
Haas B. J., Kamoun S., Zody M. C., Jiang R. H. Y., Handsaker R. E., Cano L. M., Grabherr M., Kodira C. D., Raffaele S., Torto-Alalibo T., Bozkurt T. O., Ah-Fong A. M. V., Alvarado L., Anderson V. L., Armstrong M. R., Avrova A., Baxter L., Beynon J., Boevink P. C., Bollmann S. R., Bos J. I. B., Bulone V., Cai G., Cakir C., Carrington J. C., Chawner M., Conti L., Costanzo S., Ewan R., Fahlgren N., Fischbach M. A., Fugelstad J., Gilroy E. M., Gnerre S., Green P. J., Grenville-Briggs L. J., Griffith J., Grünwald N. J., Horn K., Horner N. R., Hu C., Huitema E., Jeong D., Jones A. M. E., Jones J. D. G., Jones R. W., Karlsson E. K., Kunjeti S. G., Lamour K., Liu Z., Ma L. J., MacLean D., Chibucos M. C., McDonald H., McWalters J., Meijer H. J. G., Morgan W., Morris P. F., Munro C. A., O’Neill K., Ospina-Giraldo M., Pinzo´n A., Pritchard L., Ramsahoye B., Ren Q., Restrepo S., Roy S., Sadanandom A., Savidor A., Schornack S., Schwartz D. C., Schumann U. D., Schwessinger B., Seyer L., Sharpe T., Silvar C., Song J., Studholme D. J., Sykes S., Thines M., van de Vondervoort P. J. I., Phuntumart V., Wawra S., Weide R., Win J., Young C., Zhou S., Fry W., Meyers B. C., van West P., Ristaino J., Govers F., Birch P. R. J., Whisson S. C., Judelson & Chad Nusbaum H. S. 2009. Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans. Nature. 461: doi:10.1038/nature08358.
Google Scholar
Jones J. D. G., Dangl J. L. 2006. The plant immune system. Nature. 444: doi:10.1038/nature05286.
Google Scholar
Kale S. D., Gu B., Capelluto D. G. S., Dou D., Feldman E., Rumore A., Arredondo F. D., Hanlon R., Fudal I., Rouxel T., Lawrence C. B., Shan W., Tyler B. M. 2010. External lipid PI3P mediates entry of eukaryotic pathogen effectors into plant and animal host cells. Cell. 142: 284 — 295.
Google Scholar
Kale S. D. 2012. Oomycete and fungal effector entry, a microbial Trojan horse. New Phytologist. 193: 874 — 881.
Google Scholar
Kamoun S. 2003. Molecular Genetics of Pathogenic Oomycetes. Eukaryotic Cell. 2: 191 — 199.
Google Scholar
Kamoun S. 2006. A Catalogue of the effector secretome of plant pathogenic oomycetes. Annu. Rev. Phytopathol. 44: 41 — 60.
Google Scholar
Morgan W., Kamoun S. 2007. RXLR effectors of plant pathogenic oomycetes. Current Opinion in Microbiology. 10: 332 — 338.
Google Scholar
Przyborski J., Lanzer M. 2004. The Malarial Secretome. SCIENCE. Doi: 10.1126/science.1107072.
Google Scholar
Rodewald J., Trognitz B. 2013. Solanum resistance genes against Phytophthora infestans and their corresponding avirulence genes. Molecular Plant Pathology. 14 (7): 740 — 757.
Google Scholar
Saunders D. G. O., Breen S., Win J., Schornack S., Hein I., Bozkurt T. O., Champouret N., Vleeshouwers V. G. A. A., Birch P. R. J., Gilroy E. M., Kamoun S. 2012. Host protein BSL1 associates with Phytophthora infestans RXLR effector AVR2 and the Solanum demissum immune receptor R2 to mediate disease resistance. The Plant Cell. 24 (8): 3420 — 3434.
Google Scholar
Schornack S., Huitema E., Cano L. M., Bozkurt T. O., Oliva R., van Damme M., Schwizer S., Raffaele S., Chaparro-Garcia A., Farrer R., Segretin M. E., Bos J., Haas B. J., Zody M. C., Nusbaum C., Win J., Thines M., Kamoun S. 2009. Ten things to know about oomycete effectors. Molecular Plant Pathology. 10 (6): 795 — 803.
Google Scholar
Stassen J. H. M., Van den Ackerveken G. 2011. How do oomycete effectors interfere with plant life? Current Opinion in Plant Biology. 14: 407 — 414.
Google Scholar
van Damme M., Schornack S., Cano L. M., Huitema E., Kamoun S. 2009. Interactions between Phytophthora infestans and Solanum. In: K. Lamour and S. Kamoun (ed.), Oomycete Genetics and Genomics. Diversity, Interactions, and Research Tools. Hoboken, New Jersey: Wiley — Blackwell.: 287 — 302.
Google Scholar
van Damme M., Cano L. M., Oliva R., Schornack S., Segretin M. E., Kamoun S., Raffaele S. 2011. Evolutionary and functional dynamics of oomycete effector genes. In: F. Martin i S. Kamoun (ed.), Effectors in plant — microbe interactions. Wiley — Blackwell.
Google Scholar
van Poppel P. M. J. A. 2009. The Phytophthora infestans avirulence gene PiAvr4 and its potato counterpart R4. Phd thesis. ISBN 978-90-85858-306-0.
Google Scholar
van Poppel P. M. J. A., Jiang R. H. Y., Śliwka J., Govers F. 2009. Recognition of Phytophthora infestans Avr4 by potato R4 is triggered by C-terminal domains comprising W motifs. Molecular Plant Pathology. 10 (5): 611 — 620.
Google Scholar
Vleeshouwers V. G. A. A., Raffaele S., Vossen J., Champouret N., Oliva R., Segretin M. E., Rietman H., Cano L. M., Lokossou A., Kessel G., Pel M. A., Kamoun S. 2011. Understanding and exploiting late blight resistance in the age of effectors. Annu. Rev. Phytopathol. 49: 507 — 531
Google Scholar
Vleeshouwers V. G. A. A., Oliver R. P. 2014. Effectors as tools in disease resistance breeding against biotrophic, hemibiotrophic, and necrotrophic plant pathogens. Molecular Plant-Microbe Interactions. 27(3): 196 — 206.
Google Scholar
Wawra S., Belmonte R., Löbach L., Saraiva M., Willems A., van West P. 2012. Secretion, delivery and function of oomycete effector proteins. Current Opinion in Microbiology. 15: 685 — 691.
Google Scholar
Whisson S. C., Avrova A. O., Boevink P. C., Armstrong M. R., Seman Z. A., Hein I., Birch P. R. J. 2011. Exploiting knowledge of pathogen effectors to enhance late blight resistance Potato. Potato Research. 54: 325 — 340.
Google Scholar
Win J., Chaparro-Garcia A., Belhaj K., Saunders D. G. O., Yoshida K., Dong S., Schornack S., Zipfel C., Robatzek S., Hogenhout S. A., Kamoun S. 2013. Effector biology of plant — associated organisms: concepts and perspectives. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Doi: 10.1101/sqb.2012.77.015933.
Google Scholar
Yaeno T., Li H., Chaparro-Garcia A., Schornack S., Koshiba S., Watanabe S., Kigawa T., Kamoun S., Shirasu K. 2011. Phosphatidylinositol monophosphate – binding interface in the oomycete RXLR effector AVR3a is required for its stability in host cells to modulate plant immunity. PNAS. Doi: 10.1073/pnas.1106002108
Google Scholar
Autorzy
Marta Brylińskam.brylinska@ihar.edu.pl
Pracownia Badania Odporności na Grzyby i Bakterie, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Młochów Poland
Autorzy
Jadwiga ŚliwkaPracownia Badania Odporności na Grzyby i Bakterie, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Młochów Poland
Statystyki
Abstract views: 51PDF downloads: 47
Licencja
Prawa autorskie (c) 2014 Marta Brylińska, Jadwiga Śliwka
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Emil Stefańczyk, Jadwiga Śliwka, Wpływ fotoperiodu na biologię ziemniaka , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 267 (2013): Wydanie regularne
- Iga Tomczyńska, Jadwiga Śliwka, Piramidyzacja genów odporności w roślinach uprawnych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 262 (2011): Wydanie regularne
- Mariusz Świątek, Jadwiga Śliwka, Przegląd badań nad regulacją ekspresji genów głównych odporności roślin na patogeny , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 262 (2011): Wydanie regularne
