The antiviral activity of CAP30 from Chenopodium album, a type1 ribosome-inactivating protein (RIP), was examined against 5 different plant viral pathogens, and its activity against Tobacco mosaic virus was compared to those of well known antiviral proteins such as Pokeweed Antiviral protein from leaves and seeds. When the inoculating concentration of Tobacco mosaic virus was varied from 0.4 to $400{\mu}g/ml$, it was observed that CAP30 at the concentration of $1{\mu}g/ml$ suppressed the viral infection of C. amaranthicolor and C. quinoa almost completely up to $40{\mu}g/ml$ Tobacco mosaic virus. Results from the assays for the inhibitions of in vitro translation of rabbit reticulocyte lysate and the suppression of Tobacco mosaic virus infection ($10{\mu}g/ml$) to C. quinoa indicated that CAP30 is a strong inhibitor of protein synthesis and virus infection. The infection of several viruses other than Tobacco mosaic virus to host plants were also inhibited by $5{\mu}g/ml$ CAP30, suggesting that a gene encoding CAP30 can be used to develop transgenic virus-resistant plants.
우리나라에서 주로 재배되는 가지과작물의 종자 전염 병원균 중에서 세균성 병원균 Xanthomonns campestris pv. vesicatoria(Xcv), Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), Erwinia carotovora subsp. carotovora (Ecc)와 바이러스 병원균 Pepper mild mottle virus (PMMoV) and Tobacco mild green mosaic virus (TMGMV)를 종자로부터 동시검출하기 위한 One-step Multiplex RT-PCR을 개발하였다. 각각의 병원균을 특이적으로 증폭시키는 병원균 검출용 프라이머 15세트를 primer-blast 프로그램을 이용하여 제작하였고 각각의 병원균을 특이적으로 검출할 수 있는 5세트의 프라이머 세트(Cmm-F/R, Ecc-F/R, Xcv-F/R, PMMoV-F/R, TMGMVF/R)를 선발하였다. 이들 프라이머 세트는 프라이머간의 또는 병원균 cDNA간의 간섭없이 타겟 병원균만을 검출하였다. 가지과 작물 중에서 유통 중인 고추종자 20품종과 토마토종자 10품종에 대한 종자 감염 병원균 검출을 위한 PCR을 수행한 결과, 2개 품종의 토마토종자에서 Ecc가 검출되었고 4개 품종의 고추종자에서도 Ecc가 검출되었다. 특히 고추 종자에선 Ecc가 검출된 4개 품종 외에 1개 품종에서 PMMoV, TMGMV가 동시 검출되었다. 이로 인해 개발된 One-step multiplex RT-PCR은 서로 간섭 현상 없이 병원균을 효율적으로 검출할 수 있음을 보여 주었다.
To better understand plant defense responses against pathogen attack, we identified the transcription factor-encoding genes in the hot pepper Capsicum annuum that show altered expression patterns during the hypersensitive response raised by challenge with bacterial pathogens. One of these genes, Ca1244, was characterized further. This gene encodes a plant-specific Type IIIA - zinc finger protein that contains two Cys$_2$His$_2$zinc fingers. Ca1244 expression is rapidly and specifically induced when pepper plants are challenged with bacterial pathogens to which they are resistant. In contrast, challenge with a pathogen to which the plants are susceptible only generates weak Ca1244 expression. Ca1244 expression is also strongly induced in pepper leaves by the exogenous application of ethephon, an ethylene releasing compound. Whereas, salicylic acid and methyl jasmonate had moderate effects. Pepper protoplasts expressing a Ca1244-smGFP fusion protein showed Ca1244 localizes in the nucleus. Transgenic tobacco plants overexpressing Ca1244 driven by the CaMV 355 promoter show increased resistance to challenge with a tobacco-specific bacterial pathogen. These plants also showed constitutive upregulation of the expression of multiple defense-related genes. These observations provide the first evidence that an Type IIIA - zinc finger protein, Ca1244, plays a crucial role in the activation of the pathogen defense response in plants.
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 tested the relative and combined efficacy of ShPx2 and ShPAL transgenes by comparing Nicotiana tabacum hybrids with enhanced levels of $_L$-phenylalanine ammonia lyase (PAL) activity and cationic peroxidase (Prx) activity with transgenic parental lines that overexpress either transgene. The PAL/Prx hybrids expressed both transgenes driven by the 35S CaMV promoter, and leaf PAL and Prx enzyme activities were similar to those of the relevant transgenic parent and seven- to tenfold higher than nontransgenic controls. Lignin levels in the PAL/Prx hybrids were higher than the PAL parent and nontransgenic controls, but not significantly higher than the Prx parent. All transgenic plants showed increased resistance to the necrotrophs Phytophthora parasitica pv. nicotianae and Cercospora nicotianae compared to nontransgenic controls, with a preponderance of smaller lesion categories produced in Prx-expressing lines. However, the PAL/Prx hybrids showed no significant increase in resistance to either pathogen relative to the Prx parental line. These data indicate that, in tobacco, the PAL and Prx transgenes do not act additively in disease resistance. Stacking with Prx did not prevent a visible growth inhibition from PAL overexpression. Practical use of ShPAL will likely require more sophisticated developmental control, and we conclude that ShPx2 is a preferred candidate for development as a resistance transgene.
Kim, Yun-Ju;Jung, Eui-Whan;Hwang, Seon-Hee;Go, Seong-Joo;Hwang, Duk-Ju
The Plant Pathology Journal
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제20권1호
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pp.41-45
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2004
Plants have the ability to defend themselves against pathogens by activating a series of defense responses. SA is known to be a signal molecule in plant defense responses. Nevertheles, SA is not the only one signal mediating defense responses. In addition to SA, ethylene and jasmonic acid have also been known to mediate plant defense responses against pathogens. The activation of a series of plant defense responses is known to be through varieties of transcription factors. Specially AP2/EREBP transcription factors are involved in ethylene mediated defense signaling. In this review, recent progress on AP2/EREBP transcription factors in arabidopsis, tomato and tobacco and a few of AP2/ EREBP transcription factors in rice related to biotic stresses will be discussed.
Erwinia amylovora and E. pyrifoliae are the causative agents of destructive diseases in both apple and pear trees viz. fire blight and black shoot blight, respectively. Since the introduction of fire blight in Korea in 2015, the occurrence of both pathogens has been independently reported. The co-incidence of these diseases is highly probable given the co-existence of their pathogenic bacteria in the same trees or orchards in a city/district. Hence, this study evaluated whether both diseases occurred in neighboring orchards and whether they occurred together in a single orchard. The competition and virulence of the two pathogens was compared using growth rates in vitro and in planta. Importantly, E amylovora showed significantly higher colony numbers than E. pyrifoliae when they were co-cultured in liquid media and co-inoculated into immature apple fruits and seedlings. In a comparison of the usage of major carbon sources, which are abundant in immature apple fruits and seedlings, E. amylovora also showed better growth rates than E. pyrifoliae. In virulence assays, including motility and a hypersensitive response (HR), E. amylovora demonstrated a larger diameter of travel from the inoculation site than E. pyrifoliae in both swarming and swimming motilities. E. amylovora elicited a HR in tobacco leaves when diluted from 1:1 to 1:16 but E. pyrifoliae does not elicit a HR when diluted at 1:16. Therefore, E. amylovora was concluded to have a greater competitive fitness than E. pyrifoliae.
The discovery of RNA silencing inhibition by virus encoded suppressors or low temperature leads to concerns about the stability of transgenic resistance. RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) has been previously characterized to be essential for transgene-mediated RNA silencing. Here we showed that low temperature led to the inhibition of RNA silencing, the loss of viral resistance and the reduced expression of host RdRp homolog (NtRdRP1) in transgenic T4 progeny with untranslatable potato virus Y coat protein (PVY-CP) gene. Moreover, RNA silencing and the associated resistance were differently inhibited by potato virus X (PVX) and tobacco mosaic virus (TMV) infections. The increased expression of NtRdRP1 in both PVX and TMV infected plants indicated its general role in response to viral pathogens. Collectively, we propose that biotic and abiotic stress factors affect RNA silencing-mediated resistance in transgenic tobacco plants and that their effects target different steps of RNA silencing.
Sohn, Soo-In;Kim, Yul-Ho;Kim, Byung-Ryun;Lee, Sang-Yeob;Lim, Chun Keun;Hur, Jang Hyun;Lee, Jang-Yong
Molecules and Cells
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제24권2호
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pp.232-239
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2007
$HrpN_{EP}$, from the gram-negative pathogen, Erwinia pyrifoliae, is a member of the harpin group of proteins, inducing pathogen resistance and hypersensitive cell death in plants. When the $hrpN_{EP}$ gene driven by the OsCc1 promoter was introduced into tobacco plants via Agrobacterium-mediated transformation, their resistance to the necrotrophic fungal pathogen, Botrytis cinerea, increased. Resistance to B. cinerea was correlated with enhanced induction of SA-dependent genes such as PR-1a, PR2, PR3 and Chia5, of JA-dependent genes such as PR-1b, and of genes related to ethylene production, such as NT-EFE26, NT-1A1C, DS321, NT-ACS1 and NT-ACS2. However the expression of NPR1, which is thought to be essential for multiple-resistance, did not increase. Since the pattern of expression of defense-related genes in $hrpN_{EP}$-expressing tobacco differed from that in plants expressing $hpaG_{Xoo}$ from Xanthomonas oryzae pv. Oryzae, these results suggest that different harpins can affect the expression of different defense-related genes, as well as resistance to different plant pathogens.
Protein phosphorylation is one of the major mechanisms for controlling many cellular processes in all living organisms. Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades are known to transducer extracellular stimuli to several cellular processes, including cell division, differentiation as well as responses to various stresses. In plants, several studies have revealed that MAPK cascade pathways play an important role in responses against biotic and abiotic stresses, including wounding, pathogen infection, temperature, drought, salinity and plant hormones. It is also known that MAPK cascades-mediated signaling is an essential process in the resistance step to pathogens by regulating the activity of transcription factors. Here, the insights into the functions of MAPK cascade pathways in plant defense response signaling from Arabidopsis, tobacco and rice are described.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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