Kim, Yeong Chae;Kim, Yeon Hwa;Lee, Young Hee;Lee, Sang Woo;Chae, Yun-Soek;Kang, Hyun-Kyung;Yun, Byung-Wook;Hong, Jeum Kyu
The Plant Pathology Journal
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v.29
no.3
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pp.305-316
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2013
Non-protein amino acid, ${\beta}$-amino-n-butyric acid (BABA), has been involved in diverse physiological processes including seedling growth, stress tolerance and disease resistance of many plant species. In the current study, treatment of kimchi cabbage seedlings with BABA significantly reduced primary root elongation and cotyledon development in a dose-dependent manner, which adverse effects were similar to the plant response to exogenous abscisic acid (ABA) application. BABA was synergistically contributing ABA-induced growth arrest during the early seedling development. Kimchi cabbage leaves were highly damaged and seedling growth was delayed by foliar spraying with high concentrations of BABA (10 to 20 mM). BABA played roles differentially in in vitro fungal conidial germination, mycelial growth and conidation of necrotroph Alternaria brassicicola causing black spot disease and hemibiotroph Colletotrichum higginsianum causing anthracnose. Pretreatment with BABA conferred induced resistance of the kimchi cabbage against challenges by the two different classes of fungal pathogens in a dose-dependent manner. These results suggest that BABA is involved in plant development, fungal development as well as induced fungal disease resistance of kimchi cabbage plant.
A rice diacylglycerol kinase (DGK) gene, OsBIDK1, which encodes a 499-amino acid protein, was cloned and characterized. OsBIDK1 contains a conserved DGK domain, consisting of a diacylglycerol kinase catalytic subdomain and a diacylglycerol kinase accessory subdomain. Expression of OsBIDK1 in rice seedlings was induced by treatment with benzothiadiazole (BTH), a chemical activator of the plant defense response, and by infection with Magnaporthe grisea, causal agent of blast disease. In BTH-treated rice seedlings, expression of OsBIDK1 was induced earlier and at a higher level than in water-treated control seedlings after inoculation with M. grisea. Transgenic tobacco plants that constitutively express the OsBIDK1 gene were generated and disease resistance assays showed that overexpression of OsBIDK1 in transgenic tobacco plants resulted in enhanced resistance against infection by tobacco mosaic virus and Phytophthora parasitica var. nicotianae. These results suggest that OsBIDK1 may play a role in disease resistance responses.
Bacterial isolates TRL2-3 and TRK2-2 showing anti-fungal activity in vitro test against some plant pathogens were identified as Pseudomonas putida and Micrococcus luteus, respectively. Pre-treatment with both bacterial isolates at the concentration 1.0$\times$$10^7$ and $10^6$cfu/ml in the rhizosphere could trigger induced systemic resistance in the aerial part of cucumber plants against anthracnose caused by Colletotrichum orbiculare. However, the pre-treatment with the higher concentration at 1.0 $\times$$10^8$ cfu/ml of both isolates could not induce resistance after challenge inoculation with C. orbiculare. As a positive control, the treatment with DL-3 amino butyric acid caused a remarkable reduction of disease severity whereas the lesions on the leaves of untreated plants developed apparently after the fungal inoculation. From these results, it was recomended that disease control using both bacterial isolates inducing systemic resistance in the field where chemical application is forbid.
Biocontrol microbes have mainly been screened among large collections of microorganisms $via.$ nutrient-rich $in$$vitro$ assays to identify novel and effective isolates. However, thus far, isolates from only a few genera, mainly spore-forming bacilli, have been commercially developed. In order to isolate field-effective biocontrol microbes, we screened for more than 200 oligotrophic bacterial strains, isolated from rhizospheres of various soil samples in Korea, which induced systemic resistance against the soft-rot disease caused by $Pectobacterium$$carotovorum$ SCC1; we subsequently conducted in $planta$ bioassay screening. Two oligotrophic bacterial strains were selected for induced systemic disease resistance against the $Tobacco$$Mosaic$$Virus$ and the gray mold disease caused by $Botrytis$$cinerea$. The oligotrophic bacterial strains were identified as $Pseudomonas$$manteilii$ B001 and $Bacillus$$cereus$ C003 by biochemical analysis and the phylogenetic analysis of the 16S rRNA sequence. These bacterial strains did not exhibit any antifungal activities against plant pathogenic fungi but evidenced several other beneficial biocontrol traits, including phosphate solubilization and gelatin utilization. Collectively, our results indicate that the isolated oligotrophic bacterial strains possessing induced systemic disease resistance could provide useful tools as effective biopesticides and might be successfully used as cost-effective and preventive biocontrol agents in the field.
Park, Kyung-Seok;Kloepper, Joseph W.;Ryu, Choong-Min
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.18
no.6
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pp.1095-1100
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2008
The role of exopolysaccharides (EPSs) from a plant growth-promoting rhizobacterium, Burkholderia gladioli IN26, on elicitation of induced systemic resistance was investigated. A purified EPS induced expression of PR-1a::GUS on tobacco and elicited induced resistance against Colletotrichum orbiculare on cucumber. The maximum level of disease protection was noted when seeds were soaked in 200 ppm of the EPS. Our results indicate that EPS from specific rhizobacteria can elicit induced resistance and suggest that bacterial EPS might be a useful elicitor of resistance under field conditions.
Ryu Choong-Min;Murphy John F.;Reddy M.S.;Kloepper Joseph W.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.17
no.2
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pp.280-286
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2007
We evaluated a commercial biopreparation of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) strains Bacillus subtilis GB03 and B. amyloliquefaciens IN937a formulated with the carrier chitosan (Bio Yield) for its capacity to elicit growth promotion and induced systemic resistance against infection by Cucumber Mosaic Virus (CMV) and Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 in Arabidopsis thaliana. The biopreparation promoted plant growth of Arabidopsis hormonal mutants, which included auxin, gibberellic acid, ethylene, jasmonate, salicylic acid, and brassinosteroid insensitive lines as well as each wild-type. The biopreparation protected plants against CMV based on disease severity in wild-type plants. However, virus titre was not lower in control plants and those treated with biopreparation, suggesting that the biopreparation induced tolerance rather than resistance against CMV. Interestingly, the biopreparation induced resistance against CMV in NahG plants, as evidenced by both reduced disease severity and virus titer. The biopreparation also elicited induced resistance against P. syringae pv. tomato in the wild-type but not in NahG transgenic plants, which degrade endogenous salicylic acid, indicating the involvement of salicylic acid signaling. Our results indicate that some PGPR strains can elicit plant growth promotion by mechanisms that are different from known hormonal signaling pathways. In addition, the mechanism for elicitation of induced resistance by PGPR may be pathogen-dependent. Collectively, the two-Bacilli strain mixture can be utilized as a biological inoculant for both protection of plant against bacterial and viral pathogens and enhancement of plant growth.
Bakker, Peter A.H.M.;Doornbos, Rogier F.;Zamioudis, Christos;Berendsen, Roeland L.;Pieterse, Corne M.J.
The Plant Pathology Journal
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v.29
no.2
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pp.136-143
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2013
Microbial communities that are associated with plant roots are highly diverse and harbor tens of thousands of species. This so-called microbiome controls plant health through several mechanisms including the suppression of infectious diseases, which is especially prominent in disease suppressive soils. The mechanisms implicated in disease suppression include competition for nutrients, antibiosis, and induced systemic resistance (ISR). For many biological control agents ISR has been recognized as the mechanism that at least partly explains disease suppression. Implications of ISR on recruitment and functioning of the rhizosphere microbiome are discussed.
Because bacterial isolates from only a few genera have been developed commercially as biopesticides, discovery and characterization of novel bacterial strains will be a key to market expansion. Our previous screen using plant bioassays identified 24 novel biocontrol isolates representing 12 different genera. In this study, we characterized the 3 isolates showing the best biocontrol activities. The isolates were Pantoea dispersa WCU35, Proteus myxofaciens WCU244, and Exiguobacterium acetylicum WCU292 based on 16S rRNA sequence analysis. The isolates showed differential production of extracellular enzymes, antimicrobial activity against various fungal or bacterial plant pathogens, and induced systemic resistance activity against tomato gray mold disease caused by Botrytis cinerea. E. acetylicum WCU292 lacked strong in vitro antimicrobial activity against plant pathogens, but induced systemic resistance against tomato gray mold disease. These results confirm that the trait of biological control is found in a wide variety of bacterial genera.
Xanthomonas oryzae pv. oryzae causing bacterial leaf blight disease in rice produces and secretes Hpa1 protein that belongs to harpin protein family. Previously it was reported that Hpa1 induced defense responses when it was produced in tobacco. In this study, we expressed hpa1 gene in rice and Arabidopsis to examine the effects of Hpa1 expression on disease resistance to both fungal and bacterial pathogens. Expression of hpa1 gene in rice enhanced disease resistance to both X. oryzae pv. oryzae and Magnaporthe grisea. Interestingly, individual transgenic rice plants could be divided into four groups, depending on responses to both pathogens. hpa1 expression in Arabidopsis also enhanced disease resistance to both Botrytis cineria and Xanthomonas campestris pv. campestris. To examine genes that are up-regulated in the transgenic rice plants after inoculation with X. oryzae pv. oryzae, known defense-related genes were assessed, and also microarray analysis with the Rice 5 K DNA chip was performed. Interestingly, expression of OsACS1 gene, which was found as the gene that showed the highest induction, was induced earlier and stronger than that in the wild type plant. These results indicate that hpa1 expression in the diverse plant species, including monocot and dicot, can enhance disease resistance to both fungal and bacterial plant pathogens.
This study aimed to confirm the induction of resistance to other drug classes by treating Mycobacterium abscessus with moxifloxacin, a fluoroquinolone used for treating nontuberculous mycobacteria infection, and to obtain genetic data for improving treatment. The reads were assembled and analyzed using reference strain sequence data, and the whole-genome and transcriptome sequences of four strains (MD2, MD4, MD6, and MD8) were reported. Antibiotic resistance was not induced by moxifloxacin treatment; however, transcriptomic analysis revealed that the expression of genes responding to stress was upregulated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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