Selection for increased milk production in dairy cows has often resulted in a higher incidence of disease and thus incurred a greater health costs. Considerable interests have been shown in breeding dairy cattle for disease resistance in recent years. This paper discusses the limitations of breeding dairy cattle for genetic resistance in six parts: 1) complexity of disease resistance, 2) difficulty in estimating genetic parameters for planning breeding programs against disease, 3) undesirable relationship between production traits and disease, 4) disease as affected by recessive genes, 5) new mutation of the pathogens, and 6) variable environmental factors. The hidden problems of estimating genetic and phenotypic parameters involving disease incidence were examined in terms of categorical nature, non-independence, heterogeneity of error variance, non-randomness, and automatic relationship between disease and production traits. In light of these limitations, the prospect for increasing genetic resistance by conventional breeding methods would not be so bright as we like. Since the phenomenon of disease is the result of a joint interaction among host genotype, pathogen genotype and environment, it becomes essential to adopt an integrated approach of increasing genetic resistance of the host animals, manipulating the pathogen genotypes, developing effective vaccines and drugs, and improving the environmental conditions. The advances in DNA-based technology show considerable promise in directly manipulating host and pathogen genomes for genetic resistance and producing vaccines and drugs for prevention and medication to promote the wellbeing of the animals.
This study was conducted to investigate host and non-host disease resistances of kimchi cabbage plants to bacterial infection. Kimchi cabbage leaves responded differently to infections with a virulent strain of Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) 8004 and two strains (85-10 and Bv5-4a.1) of non-host bacteria X. campestris pv. vesicatoria (Xcv). Non-host bacteria triggered a rapid tissue collapse of the leaves showing as brown coloration at the infected sites, highly increased ion leakage, lipid peroxidation and accumulation of UV-stimulated autofluorescence materials at the inoculated sites. During the observed interactions, bacterial proliferations within the leaf tissues were significantly different. Bacterial number of Xcc 8004 progressively increased within the inoculated leaf tissues over time, while growths of two non-host bacteria Xcv strains were distinctly limited. Expressions of pathogenesis-related genes, such as GST1, PR1, BGL2, VSP2, PR4 and LOX2, were differentially induced by host and non-host bacterial infections of X. campestris pathovars. These results indicated that rapid host cellular responses to the non-host bacterial infections may contribute to an array of defense reactions to the non-host bacterial invasion.
Host resistance is usually parasite-specific and is restricted to a particular pathogen races, and commonly is expressed against specific pathogen genotypes. In contrast, resistance shown by an entire plant species to a species of pathogen is known as non-host resistance. Therefore, non-host resistance is the more common and broad form of disease resistance exhibited by plants. As a first step to understand the mechanism of non-host plant defense, expressed sequence tags (EST) were generated from a hot pepper leaf cDNA library constructed from combined leaves collected at different time points after inoculation with non-host soybean pustule pathogen (Xanthomonas axonopodis pv. Glycines; Xag). To increase gene diversity, ESTs were also generated from cDNA libraries constructed from anthers and flower buds. Among a total of 10,061 ESTs, 8,525 were of sufficient quality to analyze further. Clustering analysis revealed that 55 % of all ESTs (4685) occurred only once. BLASTX analysis revealed that 74% of the ESTs had significant sequence similarity to known proteins present in the NCBI nr database. In addition, 1,265 ESTs were tentatively identified as being full-length cDNAs. Functional classification of the ESTs derived from pathogen-infected pepper leaves revealed that about 25% were disease- or defense-related genes. Furthermore, 323 (7%) ESTs were tentatively identified as being unique to hot pepper. This study represents the first analysis of sequence data from the hot pepper plant species. Although we focused on genes related to the plant defense response, our data will be useful for future comparative studies.
Kim, Hun;Jo, Eun Ju;Choi, Yong Ho;Jang, Kyoung Soo;Choi, Gyung Ja
The Plant Pathology Journal
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v.32
no.5
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pp.423-430
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2016
Clubroot disease caused by Plasmodiophora brassicae is one of the most serious diseases in Brassica crops worldwide. In this study, the pathotypes of 12 Korean P. brassicae field isolates were determined using various Chinese cabbage including 22 commercial cultivars from Korea, China, and Japan, and 15 inbred lines. All P. brassicae isolates exhibited the typical clubroot disease on non-clubroot resistant cultivar, indicating that the isolates were highly pathogenic. According to the reactions on the Williams' hosts, the 12 field isolates were initially classified into five races. However, when these isolates were inoculated onto clubroot-resistant (CR) cultivars of Chinese cabbage, several isolates led to different disease responses even though the isolates have been assigned to the same race by the Williams' host responses. Based on the pathogenicity results, the 12 field isolates were reclassified into four different groups: pathotype 1 (GN1, GN2, GS, JS, and HS), 2 (DJ and KS), 3 (HN1, PC, and YC), and 4 (HN2 and SS). In addition, the CR cultivars from Korea, China, and Japan exhibited distinguishable disease responses to the P. brassicae isolates, suggesting that the 22 cultivars used in this study, including the non-CR cultivars, are classified into four different host groups based on their disease resistance. Combining these findings, the four differential hosts of Chinese cabbage and four pathotype groups of P. brassicae might provide an efficient screening system for resistant cultivars and a new foundation of breeding strategies for CR Chinese cabbage.
Sen, Ratna;Nataraju, B.;Balavenkatasubbaiah, M.;Premalatha, V.;Thiagarajan, V.;Datta, R.K.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.9
no.1
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pp.35-40
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2004
Bombyx mori densonucleosis virus type 1 (BmDNV1)- a non occluded virus causes flacherie disease in the susceptible stocks of the silkworm, Bombyx mori. However, some stocks are non-susceptible. Non-susceptibility to BmDNV1 in B. mori is a unique case where the virus infection is completely inhibited by a single gene of the host. A survey conducted by this institute in some parts of Karnataka state has revealed that, 43.05% of the total incidence of flacherie disease caused by non-occluded viruses, are due to the synergistic infection of B. mori densonucleosis and infectious flacherie virus. Earlier study indicated that rearing of BmDNV1 resistant silkworm stock is effective in protecting silkworm against BmIFV also. In the present study the response of 78 silkworm stocks which include 42 of non-diapausing and 36 of diapausing groups, to BmDNV1 is investigated. Newly ecdysed third instar larvae were inoculated per-os with 10% inoculum of BmDNV1 extracted from the mid-gut of infected silkworm. One non-diapausing and three diapausing silkworm stocks were found to be resistant to BmDNV1. Eleven silkworm stocks were found to possess moderate resistance whereas rest sixty three were found to be susceptible to BmDNV1. Genetic analysis has shown that the resistance to BmDNV1 is autosomally inherited and controlled by a major dominant or a major recessive gene in different silkworm stocks. These resistant stocks can be utilized as the resource material to develop BmDNV1 resistant commercial hybrids. The selection strategies, depending upon the mode of inheritance of resistance in the resource material chosen, are discussed.
Periodontal disease is primarily associated with bacterial infection such as dental plaque. Dental plaque, an oral biofilm harboring a complex microbial community, can cause various inflammatory reactions in periodontal tissue. In many cases, the local bacterial invasion and host-mediated immune responses lead to severe alveolar bone destruction. To date, plaque control, non-surgical, and surgical interventions have been the conventional periodontal treatment modalities. Although adjuvant therapies including antibiotics or supplements have accompanied these procedures, their usage has been limited by antibiotic resistance, as well as their partial effectiveness. Therefore, new strategies are needed to control local inflammation in the periodontium and host immune responses. In recent years, target molecules that modulate microbial signaling mechanisms, host inflammatory substances, and bone immune responses have received considerable attention by researchers. In this review, we introduce three approaches that suggest a way forward for the development of new treatments for periodontal disease; (1) quorum quenching using quorum sensing inhibitors, (2) inflammasome targeting, and (3) use of FDA-approved anabolic agents, including Teriparatide and sclerostin antibody.
Khan, Iftikhar Ali;Akhtar, Khalid Pervaiz;Akbar, Fazal;Hassan, Ishtiaq;Amin, Imran;Saeed, Muhammad;Mansoor, Shahid
The Plant Pathology Journal
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v.32
no.1
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pp.47-52
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2016
Cotton leaf curl is devastating disease of cotton characterized by leaf curling, vein darkening and enations. The disease symptoms are induced by DNA satellite known as Cotton leaf curl Multan betasatellite (CLCuMuB), dominant betasatellite in cotton but another betasatellite known as Chili leaf curl betasatellite (ChLCB) is also found associated with the disease. Grafting experiment was performed to determine if host plant resistance is determinant of dominant population of betasatellite in cotton (several distinct strains of CLCuMuB are associated with the disease). Infected scion of Gossypium hirsutum collected from field (the source) was grafted on G. arboreum, a diploid cotton species, resistant to the disease. A healthy scion of G. hirsutum (sink) was grafted at the top of G. arboreum to determine the movement of virus/betasatellite to upper susceptible scion of G. hirsutum. Symptoms of disease appeared in the upper scion and presence of virus/betasatellite in the upper scion was confirmed via molecular techniques, showing that virus/betasatellite was able to move to upper scion through resistant G. arboreum. However, no symptoms appeared on G. arboreum. Betasatelites were cloned and sequenced from lower scion, upper scion and G. arboreum which show that the lower scion contained both CLCuMuB and ChLCB, however only ChLCB was found in G. arboreum. The upper scion contained CLCuMuB with a deletion of 78 nucleotides (nt) in the non-coding region between Arich sequence and ${\beta}C1$ gene and insertion of 27 nt in the middle of ${\beta}C1$ ORF. This study may help in investigating molecular basis of resistance in G. arboreum.
Alternative hosts increase the difficulty of disease management in crops because these alternate hosts provide additional sources of primary inoculum or refuges for diversity in the pathogen gene pool. Agropyron cristatum (crested wheatgrass), Bromus inermis (smooth bromegrass), Pascopyrum smithii (western wheatgrass), Stipa viridula (green needlegrass), and Thinopyrum intermedium (intermediate wheatgrass), commonly identified in range, prairie, verge, and soil reclamation habitats, serve as additional hosts for Pyrenophora tritici-repentis, the cause of tan spot in wheat (Triticum aestivum L.). A. cristatum (five lines), B. inermis (seven lines), P. smithii (four lines), S. viridula (two lines), and T. intermedium (six lines) were tested for their reactions to 30 representative P. tritici-repentis isolates from races 1-5. Plants were grown until the two-three-leaf stage in a greenhouse, inoculated individually with the 30 isolates, held at high humidity for 24 h, and rated after 7 days. All lines developed lesion types 1-2 (resistant) based on a 1-5 rating scale. Also, leaves from an additional plant set were infiltrated with two host selective toxins, Ptr ToxA as a pure preparation and Ptr ToxB as a dilute crude culture filtrate. All lines were insensitive to the toxins. Results indicate that these grass hosts have a limited or nonsignificant role in tan spot epidemiology on wheat in the northern Great Plains. Additionally, the resistant reactions demonstrated by the grass species in this research indicate the presence of resistance genes that can be valuable to wheat breeding programs for improving wheat resistance to P. tritici-repentis.
Anato, Vital Kouessi Sixte;Agnoun, Yves;Houndjo, Joel;Oludare, Aderonke;Agbangla, Clement;Akoroda, Malachy;Adetimirin, Victor O.
The Plant Pathology Journal
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v.37
no.4
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pp.375-388
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2021
Rice yellow mottle virus (RYMV) is the most harmful virus that affects irrigated and lowland rice in Africa. The RBe24 isolate of the virus is the most pathogenic strain in Benin. A total of 79 genotypes including susceptible IR64 (Oryza sativa) and the resistant TOG5681 (O. glaberrima) as checks were screened for their reactions to RBe24 isolate of RYMV and the effects of silicon on the response of host plants to the virus investigated. The experiment was a three-factor factorial consisting of genotypes, inoculation level (inoculated vs. non-inoculated), and silicon dose (0, 5, and 10 g/plant) applied as CaSiO3 with two replications and carried out twice in the screen house. Significant differences were observed among the rice genotypes. Fifteen highly resistant and eight resistant genotypes were identified, and these were mainly O. glaberrima. Silicon application did not affect disease incidence and severity at 21 and 42 days after inoculation (DAI); it, however, significantly increased plant height of inoculated (3.6% for 5 g CaSiO3/plant and 6.3% for 10 g CaSiO3/plant) and non-inoculated (1.9% for 5 g CaSiO3/plant and 4.9% for 10 g CaSiO3/plant) plants at 42 DAI, with a reduction in the number of tillers (12.3% for both 5 and 10 g CaSiO3/plant) and leaves (26.8% for 5 g CaSiO3/plant and 28% for 10 g CaSiO3/plant) under both inoculation treatments. Our results confirm O. glaberrima germplasm as an important source of resistance to RYMV, and critical in developing a comprehensive strategy for the control of RYMV in West Africa.
Lee, Ji Hyun;Kim, Jin-Cheol;Jang, Kyoung Soo;Choi, Yong Ho;Choi, Gyung Ja
Research in Plant Disease
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v.20
no.4
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pp.245-252
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2014
The study was performed to establish an efficient screening method for resistant cucumber to Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum. The isolate KR5 was identified as F. oxysporum f. sp. cucumerinum based on molecular analyses of ITS and TEF genes and host-specificity test on cucurbits including melon, oriental melon, cucumber, and watermelon. Then four cucumber and two rootstock cultivars showing different resistance degrees to the Fusarium wilt pathogen KR5 were selected. And development of Fusarium wilt of the six cultivars according to several conditions, including incubation temperature after inoculation, inoculum concentration, root wounding, and growth stages of seedlings, was investigated. Disease severity of Fusarium wilt on the resistant cultivars was changed with incubation temperatures after inoculation. The resistant cultivars showed the higher resistance when inoculated plants were kept at 25 or $30^{\circ}C$ than at $20^{\circ}C$. Among four different growth stages of the seedlings, seven-day-old seedling represented the most difference of resistance and susceptibility to Fusarium wilt. From above results, we suggest that an efficient screening method for resistant cucumber to F. oxysporum f. sp. cucumerinum is to dip the non-cut roots of seven-day-old seedlings in spore suspension of $1.0{\times}10^6-1.0{\times}10^7$ conidia/ml and to transplant the seedling into a non-infected soil, and then to incubate the inoculated plants in a growth room at $25^{\circ}C$ for 3 weeks to develop Fusarium wilt.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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