Phân tích chuyển hóa của nhựa gỗ cà chua trong bệnh héo vi khuẩn cho thấy <i>Ralstonia solanacearum</i> sản xuất putrescine dồi dào, một chất chuyển hóa thúc đẩy phát triển bệnh héo

Wiley - Tập 20 Số 4 - Trang 1330-1349 - 2018
Tiffany M. Lowe‐Power1, Connor G. Hendrich1, Edda von Roepenack‐Lahaye2, Bin Li3, Dousheng Wu2, Raka M. Mitra4, Beth L. Dalsing1, Patrizia Ricca2, Jacinth Naidoo5, David E. Cook6, Amy L. Jancewicz7, Patrick Masson7, Bart P. H. J. Thomma6, Thomas Lahaye2, Anthony J. Michael3, Caitilyn Allen1
1Department of Plant Pathology, University of Wisconsin Madison, Madison, WI 53706, USA
2Leibniz Institute of Plant Biochemistry, Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP), Universität Tübingen Tübingen Germany
3Department of Pharmacology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, USA
4Department of Biology, Carleton College, Northfield, MN 55057, USA
5Department of Biochemistry, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390 USA
6Laboratory of Phytopathology, Wageningen University, Wageningen, The Netherlands
7Department of Genetics, University of Wisconsin–Madison, Madison, WI 53706, USA.

Tóm tắt

Tóm tắtRalstonia solanacearum phát triển mạnh mẽ trong mạch nhựa của cây và gây ra bệnh héo vi khuẩn mặc dù hàm lượng dinh dưỡng trong nhựa gỗ rất thấp. Chúng tôi phát hiện rằng R. solanacearum điều chỉnh cây chủ để tăng cường chất dinh dưỡng trong nhựa gỗ cây cà chua, cho phép nó phát triển tốt hơn từ nhựa cây bị nhiễm so với nhựa cây khỏe mạnh. Phân tích chuyển hóa không định hướng GC/MS đã xác định 22 chất chuyển hóa được làm giàu trong nhựa cây bị nhiễm R. solanacearum. Trong số này, tám chất có thể phục vụ như là nguồn carbon hoặc nitrogen duy nhất cho R. solanacearum. Putrescine, một polyamine không là nguồn carbon hay nitrogen duy nhất cho R. solanacearum, được làm giàu 76 lần lên tới 37 µM trong nhựa cây bị nhiễm R. solanacearum. R. solanacearum tổng hợp putrescine qua enzyme decarboxylase SpeC ornithine. Một đột biến ΔspeC cần ≥ 15 µM putrescine ngoại sinh để phát triển và không thể tự phát triển trong hệ mạch nhựa ngay cả khi cây được xử lý bằng putrescine. Tuy nhiên, việc đồng tiêm chủng với kiểu dại đã cứu vãn sự phát triển của ΔspeC, chỉ ra rằng R. solanacearum sản xuất và xuất khẩu putrescine vào nhựa cây. Điều thú vị là việc xử lý cây với putrescine trước khi tiêm chủng đã tăng tốc sự phát triển triệu chứng héo, sự tăng trưởng và sự lây lan hệ thống của R. solanacearum. Nồng độ putrescine trong nhựa không thay đổi ở các cây được xử lý putrescine, do đó putrescine ngoại sinh có khả năng gây ra bệnh gián tiếp bằng cách ảnh hưởng đến sinh lý cây chủ. Những kết quả này chỉ ra rằng putrescine là một chất chuyển hóa tăng độc lực do mầm bệnh sản xuất ra.

Từ khóa

#Ralstonia solanacearum #putrescine #bệnh héo vi khuẩn #xylem #phân tích chuyển hóa #putrescine ngoại sinh #sinh lý cây chủ #tăng độc lực #SpeC ornithine decarboxylase #nhựa cây cà chua.

Tài liệu tham khảo

10.1016/j.plaphy.2010.06.005

10.1093/bioinformatics/btq281

Blankenberg D., 2010, Galaxy: a web‐based genome analysis tool for experimentalists, Curr Protoc Mol Biol, 19, 1

10.1104/pp.110.162396

10.1111/j.1365-2958.2004.04237.x

10.1016/S0723-2020(88)80040-7

10.1094/MPMI-18-1306

Chellemi D. Andersen P. Brodbeck B. Dankers W. andRhoads F.(1998) Correlation of chemical profiles of xylem fluid of tomato to resistance to bacterial wilt. InBacterial Wilt Disease. Berlin Germany: Springer pp. 225–232.

10.1139/m74-080

10.1128/mBio.02471-14

10.1016/j.pbi.2014.05.002

10.1016/j.ijmm.2013.06.008

10.1093/oxfordjournals.aob.a084567

10.1016/j.ab.2009.04.007

10.1128/AAC.02649-14

Elphinstone J.G., 2005, Bacterial Wilt Disease and the Ralstonia Solanacearum Species Complex, 9

10.3389/fpls.2015.00750

10.1007/11530084_18

10.1104/pp.109.136762

10.1128/IAI.73.5.2602-2610.2005

10.1146/annurev-phyto-081211-173000

10.1101/gr.4086505

10.1038/nmeth.1318

10.1186/gb-2010-11-8-r86

10.1093/jxb/eri231

10.1128/IAI.01301-09

10.1016/S0885-5765(05)80105-5

10.3389/fpls.2016.01343

10.1371/journal.ppat.1004593

10.1074/jbc.M111.307835

10.1105/tpc.17.00027

10.1104/pp.109.150557

10.1128/AEM.04123-14

10.1016/j.plaphy.2010.01.017

10.1128/mBio.00114-12

10.1371/journal.pone.0036149

Jiménez‐Bremont J.F., 2014, Physiological and molecular implications of plant polyamine metabolism during biotic interactions, Front Plant Sci, 5, 95

10.1016/j.plantsci.2014.12.018

10.1093/nar/28.1.27

10.1128/mBio.00895-17

10.1104/pp.113.217372

10.1021/acschembio.5b00893

10.1074/jbc.M411114200

10.1111/nph.12324

10.1021/acschembio.6b00629

10.1099/00221287-147-12-3215

10.1104/pp.108.122614

10.1094/PHYTO.1999.89.12.1233

10.1016/j.cell.2006.06.054

10.1042/BCJ20160185

10.1371/journal.pone.0015853

10.1094/MPMI-07-11-0201

10.1046/j.1439-0434.2000.00476.x

10.1016/j.plantsci.2010.12.011

10.1111/pce.12770

10.1128/JB.188.7.2355-2363.2006

10.1371/journal.ppat.1005939

10.1094/MPMI-22-5-0538

10.1128/mBio.02481-14

10.1186/1471-2180-3-2

10.1016/j.plaphy.2009.02.006

10.1177/00220345930720020701

10.1007/s00425-003-1041-4

10.1016/j.ijmm.2012.03.003

10.1186/1471-2105-12-321

10.1111/nph.12411

10.1074/jbc.M116.762450

10.1128/JB.183.12.3597-3605.2001

10.1094/MPMI.2004.17.6.686

10.1128/JB.00451-16

10.1371/journal.ppat.1005686

10.1111/1462-2920.13446

10.1093/bioinformatics/btp120

10.1038/nbt.1621

10.1038/nprot.2012.016

10.1094/MPMI-8-0241

10.1023/A:1008690712318

10.1093/nar/gkv380

10.1128/JB.188.10.3697-3708.2006

10.1371/journal.pone.0001291

10.3389/fmicb.2013.00349

Thông tin
Thông tin xuất bản

Wiley

Tập 20 Số 4

1330-1349

Thông tin tác giả