Characterization of a tobacco divinyl ether biosynthetic pathway specifically associated with pathogenesis and defense signalling

par Alesandro Fammartino

Thèse de doctorat en Biologie - Santé. Biotechnologie

Sous la direction de Marie-Thérèse Esquerré-Tugayé et de Francesca Cardinale.

Soutenue en 2007

à Toulouse 3 en cotutelle avec Turin, Italie .

mots clés

• 9-divinyl ether synthase
• 9-DVE biosynthetic pathway
• 9-lipoxygenase
• Defense signalling
• Oxylipins
• Tobacco
• Resistance
• Nicotiana tabaccum
• Mécanismes de défense

Résumé

Les oxylipines générés par la voie lipoxygénase (LOX) sont impliquées dans la défense des végétaux. Lors de l'interaction tabac/Phytophthora parasitica var. Nicotianae (Ppn) une voie 9-LOX (NtLOX1) est activée, et des plantes transgéniques antisens (AS-LOX) sont plus sensibles vis-à-vis du pathogène. Ce travail a montré que l'acide 9-hydroxyoctadécadiénoïque et les divinyl éthers (DVEs) sont induits en réponse à Ppn, et que le phénotype des AS-LOX est associé à leur absence. Une voie de synthèse DVE est proposée impliquant NtLOX1 et la DVE synthase NtDES1. Ces enzymes sont localisées dans le cytosol, et coopèrent in vitro pour produire des DVEs. Leur transcription est coordonnée et précoce chez le WT (pas chez les AS-LOX) inoculées par Ppn, et induite par des éliciteurs, l'acide jasmonique et l'éthylène, mais inhibée par l'acide salicylique. NtLOX1 et NtDES1 constituent une voie de biosynthèse 9-DVE cruciale pour la résistance aux pathogènes chez le tabac.

Titre traduit

Caractérisation chez le tabac d’une voie de biosynthèse divinyl éther spécifiquement associée à la pathogène et aux voies de signalisation de défense

Résumé

Plant oxylipins generated by the lipoxygenase (LOX) pathway are involved in defense. In the tobacco/Phytophthora parasitica var nicotianae (Ppn) interaction a 9-LOX pathway (NtLOX1) is activated, and transgenic antisense (AS-LOX) plants are more susceptible to Ppn. Here, oxylipin profiling on Ppn-inoculated WT and AS-LOX roots indicated that in WT plants, 9-hydroxyoctadecadienoic acid and divinyl ethers (DVEs) are most prominently induced, and that the phenotype of AS-LOX plants is associated to their absence. A DVE-biosynthetic pathway is proposed involving NtLOX1 and the DVE synthase NtDES1. Both enzymes localized in the cytosol and cooperated to generate DVEs from free fatty acids in vitro. Their transcription was coordinated and precocious in WT (not AS-LOX) Ppn-inoculated roots, and induced by elicitors, jasmonic acid, ethylene but inhibited by salicylic acid. NtLOX1 and NtDES1 constitute a 9-DVE biosynthetic pathway crucial for resistance to pathogens in tobacco.