Activation of Arabidopsis thalianad defense response pathways by oligogalacturonides and Flagellin

par Carine Denoux

Thèse de doctorat en Sciences du vivant. Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Danièle Reichhart et de Frederick M. Ausubel.

Soutenue en 2009

à Strasbourg en cotutelle avec Boston .

  • Titre traduit

    Activation des voies de défense chez Arabidopsis thaliana par les oligogalacturonides et la flagelline


  • Résumé

    Arabidopsis thaliana perçoit au travers de “pathogen- or microbe- associated molecular patterns” (PAMPs/MAMPs) l’attaque d’organismes pathogènes. De nombreuses études ont révélé des éléments communs dans les réponses de défense induites par les éliciteurs, mais les similarités et différences entre les voies de signalisation qu’ils induisent restent encore mal connues. Les oligogalacturonates (OGs) sont des éliciteurs dérivant de la paroi des plantes qui induisent une large variété de réponse de défenses. Le transcriptome de plantules traitées par les OGs révèle une réponse transitoire de nombreux gènes, notamment une réponse transitoire et précoce de deux cytochromes P450 codant pour CYP81F2 et CYP82C3, Une analyse de l’expression de ces gènes dans divers mutants de défense suggère que leur réponse rapide à cet éliciteur est indépendante des voies de signalisation du salicylate (SA), du jasmonate (JA) ou de l’éthylène (Et). Ces gènes utilisés comme rapporteurs de la réponse au OGs, sont aussi induits par d’autre MAMPs, notamment les lipopolysaccharides, la flagelline (Flg22), et la chitine. Une analyse additionnelle du transcriptome a été menée avec des plantules traitées par deux éliciteurs très différents, les OGs, polysaccharides provenant de l’hôte, et Flg22, un peptide de synthèse dérivé de la flagelline bactérienne. Ces deux éliciteurs déclanchent des réponses similaires, rapides et transitoires. Elles sont caractérisées par l’activation précoce de voies de signalisation multiples, associées au JA en particulier. Cependant l’activation par Flg22 est plus forte, il induit un plus grand nombre de gènes. L’amplitude de l’activation est dose-dépendante dans les deux cas, mais, même aux plus fortes concentrations, les OGs n’induisent pas autant de gènes que Flg22. De plus, une activation des processus de sénescence, des voies de sécrétion SA-dépendante et de l’expression la protéine PR1 ne sont observés qu’en réponse à Flg22. CYP81F2 participe à la réponse induite précoce aux eliciteurs (OGs and Flg22). Son expression est indépendante de SA, de JA et de l’éthylène. CYP81F2 semble coder pour une indole glucosinolate 4-hydroxylase requises pour la formation de callose en réponse à Flg22.


  • Résumé

    Pathogen attacks are perceived in Arabidopsis thaliana through recognition of pathogen- or microbe- associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs). Although the study of various elicitors has revealed significant overlaps in defense response, the degrees of similarity/difference between MAMPs are not well defined. Oligogalacturonides (OGs), plant cell wall-derived elicitors, induce a wide range of defenses responses. Transcript profiling of Arabidopsis seedlings treated with OGs indicates that the response to OGs involves a transient response in the regulation of many genes. Among the genes, two cytochrome P450s, CYP81F2 and CYP82C3, are significantly induced shortly after OGs treatment. Monitoring the expression of these genes in a variety of defense-related mutants suggests that their rapid induction, mediated by OGs is independent of SA, JA, or Et signaling pathways. These reporter genes are also highly expressed in response to other MAMPs, including lipopolysaccharide (LPS), flagellin (Flg22), or chitin. Additional transcriptional analysis was carried out with OGs and pathogensynthesized flagellin (Flg22), two very different elicitors. Both triggered a fast and transient response that are similar. This response is characterized by activation of the early stages of multiple defense signaling pathways, particularly JA-associated processes. However, the response to Flg22 is stronger in the number of genes differentially expressed and the amplitude of change. The magnitude of genes induction was in both cases dose-dependent, but, even at very high concentrations, OGs did not induce as many genes as Flg22. Moreover, activation of senescence processes, SA-dependent secretory pathway genes, and PR1 expression was only observed with Flg22 elicitation. These results suggest a lower threshold for activation of early responses than for sustained late innate immune defenses. Induction of the Arabidopsis CYP81F2 gene is part of the early induced response to elicitors (OGs and Flg22). CYP81F2 gene expression is independent of the SA-, JAand Et-signaling pathways. CYP81F2 seems to catalyze the 4 methoxylation of indolic glucosinolates, which is required for callose formation in response to Flg22.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (208 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 177-187

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2009;0056
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