Disease resistance in plants is often controlled by gene-for-gene mechanism in which avirulence (avr) gene products encoding by pathogens are specifically recognized, either directly or indirectly by plant disease resistance (R) gene products. Recent studies arising from molecular cloning of a number of R genes from various plant species that confer resistance to different pathogens and corresponding avr genes from various pathogens resulted in the accumulation of a wealth of knowledge on mode of action of gene-for-gene interaction. Specially, members of the NBS-LRR class of R genes encoding proteins containing a nucleotide binding site (NBS) and carboxyl-terminal leucine-rich repeats (LRRs) confer resistance to very different types of phytopathogens, such as bacteria, fungi, oomycetes, viruses, nematodes and aphids. This article reviewed the molecular events that occur up-stream of defense response pathway, specially, bacterial avr gene protein recognition mediated by NBS-LRR type R gene product in plant based on current research results of well studied model plants.
Disease resistance in plants is often controlled by gene-for-gene mechanism in which avirulence (avr) gene products encoding by pathogens are specifically recognized, either directly or indirectly by plant disease resistance (R) gene products and sequential signal transduction pathways activating defense responses are rapidly triggered. As a results, not only exhibit a resistance against invading pathogens but also plants maintain the systemic acquired resistance (SAR) to various other pathogens. This molecular interaction between pathogen and plant is commonly compared to innate immune system of animal. Recent studies arising from molecular characterization of a number of R genes from various plant species that confer resistance to different pathogens and corresponding avr genes from various pathogens resulted in the accumulation of a wealth of knowledge on molecular mechanism of gene-for-gene interaction. Furthermore, new technologies of genomics and proteomics make it possible to monitor the genome-wide gene regulation and protein modification during activation of disease resistance, expanding our ability to understand the plant immune response and develop new crops resistant to biotic stress.
A disease resistance related gene, MbR7, was identified in the wild apple species, Malus baccata. The MbR7 gene has a single open reading frame (ORF) of 3,288 nucleotides potentially encoding a 1,095-amino acid protein. Its deduced amino acid sequence resembles the N protein of tobacco and the NL27 gene of potato and has several motifs characteristic of a TIR-NBS-LRR R gene subclass. Ectopic expression of MbR7 in Arabidopsis enhanced the resistance against a virulent pathogen, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Microarray analysis confirmed the induction of defense-related gene expression in 35S::MbR7 heterologous Arabidopsis plants, indicating that the MbR7 gene likely activates a downstream resistance pathway without interaction with pathogens. Our results suggest that MbR7 can be a potential target gene in developing a new disease-resistant apple variety.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
/
2022.10a
/
pp.201-201
/
2022
Rice bakanae disease is a serious global threat in major rice-cultivating regions worldwide causing high yield loss. It is caused by the fungal pathogen Fusarium fujikuroi. Varying degree of resistance or susceptibility to bakanae disease had been reported among Korean japonica rice varieties. We developed a modified in vitro bakanae disease bioassay method and tested 31 Korean japonica rice varieties. Nampyeong and Samgwang varieties showed highest resistance while 14 varieties including Junam and Hopum were highly susceptible with 100% mortality rate. We carried out mapping QTLs for bakanae disease resistance with four F2:F3 populations derived from the crosses between Korean japonica rice varieties. The Kompetitive Allele-Specific PCR (KASP) markers developed in our laboratory based on the SNPs detected in Korean japonica rice varieties were used in genotyping F2 plants in the populations. We found four major QTLs on chromosome 1, 4, 6, and 9 with LOD scores of 21.4, 6.9, 6.0, and 60.3, respectively. In addition, we are doing map-based cloning of the QTLs on chromosome 1 and 9 which were found with Junam/Nampyeong F2:F3 population and Junam/Samgwang F2:F3 population, respectively. These QTLs will be very useful in developing bakanae disease resistant high quality rice varieties.
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.
A rice diacylglycerol kinase (DGK) gene, OsBIDK1, which encodes a 499-amino acid protein, was cloned and characterized. OsBIDK1 contains a conserved DGK domain, consisting of a diacylglycerol kinase catalytic subdomain and a diacylglycerol kinase accessory subdomain. Expression of OsBIDK1 in rice seedlings was induced by treatment with benzothiadiazole (BTH), a chemical activator of the plant defense response, and by infection with Magnaporthe grisea, causal agent of blast disease. In BTH-treated rice seedlings, expression of OsBIDK1 was induced earlier and at a higher level than in water-treated control seedlings after inoculation with M. grisea. Transgenic tobacco plants that constitutively express the OsBIDK1 gene were generated and disease resistance assays showed that overexpression of OsBIDK1 in transgenic tobacco plants resulted in enhanced resistance against infection by tobacco mosaic virus and Phytophthora parasitica var. nicotianae. These results suggest that OsBIDK1 may play a role in disease resistance responses.
Kim, Mi-Reu;Lee, Jeong Jin;Min, Jiyoung;Kim, Sun Ha;Kim, Dae-Gyu;Oh, Sang-Keun
Korean Journal of Agricultural Science
/
v.48
no.1
/
pp.151-161
/
2021
Fusarium wilt disease of tomato plants caused by Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici (FOL race2) is one of the most important diseases of tomatoes worldwide. In the competition between tomato and FOL, the FOL can win by overcoming the immune system of tomato plants. Resistant interaction between the FOL race2 and tomato plants is controlled by avirulence genes (AVR2) in FOL and the corresponding resistance genes (I2) in tomato plants. In this study, 7 FOL isolates (KACC) were used to test their pathogenicity, and FOL race2 was selected because it is a broad problem in Korea. The Fol40044 isolates showed the most severe pathogenicity, and the avr2 gene was also isolated and identified. Moreover, to select resistance, 20 tomato varieties were inoculated with the Fol40044, and the degree of pathogenicity was evaluated by analyzing the expression of the avr2 gene. As a result, three resistant tomato varieties (PCNUF73, PCNUF101, PCNUF113) were selected, and the expression of the avr2 gene was much lower than that of the control Heinz cultivar. This result shows that the screening assay is very efficient when the avr2 gene is used as a marker to evaluate the expression level when selecting varieties resistant to tomato wilt disease. Based on these results, it is possible to isolate the I2 gene, which exhibits resistance and molecular biological interactions with the AVR2 gene from the three tomato-resistant varieties. The I2 gene provides breeders more opportunities for Fusarium disease resistance and may contribute to our understanding of their interactions with the FOL and host plant.
Long terminal repeat retrotransposons (LTR-Rs) are major elements creating new genome structure for expansion of plant genomes. However, in addition to the genome expansion, the role of LTR-Rs has been unexplored. In this study, we constructed new reference genome sequences of two pepper species (Capsicum baccatum and C. chinense), and updated the reference genome of C. annuum. We focused on the study for speciation of Capsicum spp. and its driving forces. We found that chromosomal translocation, unequal amplification of LTR-Rs, and recent gene duplications in the pepper genomes as major evolutionary forces for diversification of Capsicum spp. Specifically, our analyses revealed that the nucleotide-binding and leucine-rich-repeat proteins (NLRs) were massively created by LTR-R-driven retroduplication. These retoduplicated NLRs were abundant in higher plants, and most of them were lineage-specific. The retroduplication was a main process for creation of functional disease-resistance genes in Solanaceae plants. In addition, 4-10% of whole genes including highly amplified families such as MADS-box and cytochrome P450 emerged by the retroduplication in the plants. Our study provides new insight into creation of disease-resistance genes and high-copy number gene families by retroduplication in plants.
To identify inheritance of clubroot disease resistance genes in Chinese cabbage, seedling tests of $BC_1P_1,\;BC_1P_2$, and $F_2$ populations derived from $F_1$ hybrid(var. CR Saerona) using single spore isolate(race 4 identified with William's differential host) from Plasmodiophora brassciae were conducted. Resistance(R) and susceptible(S) plants segregated to 1:0 in backcross to the resistant parent. The $F_2$ population segregated in a 3(R):1(S) ratio. This result implied that the resistance of clubroot disease is controlled by a single dominant gene to the race 4 of P. brassicae in CR Saerona. To develop DNA markers linked to clubroot resistance genes, 185 plants of CR Saerona among $F_2$ populations were used. A total of 300 arbitrary decamer was applied to $F_2$ population using BSARAPD(Bulked segregant analysis-Randomly amplified polymorphic DNA). One RAPD marker linked to clubroot resistance gene in CR Saerona($OPJ_{1100}$) was identified. This marker was 3.1 cM in distance from resistance gene in $F_2$ population. This marker may be useful for a marker-assisted selection(MAS) and gene pyramiding of the clubroot disease resistant gene in Chinese cabbage breeding programs.
Park, Hyun-Eui;Shin, Min-Kyoung;Park, Hong-Tae;Shin, Seung Won;Jung, Myunghwan;Im, Young Bin;Yoo, Han Sang
Korean Journal of Veterinary Research
/
v.55
no.3
/
pp.191-197
/
2015
Escherichia (E.) coli is commensal bacteria found in the intestine; however, some pathogenic strains cause diseases in animals and humans. Although E. coli does not typically produce hydrogen sulfide ($H_2S$), $H_2S$-producing strains of E. coli have been identified worldwide. The relationship between virulence and $H_2S$ production has not yet been determined. Therefore, characteristics of $H_2S$-producing isolates obtained from swine feces were evaluated including antibiotic resistance patterns, virulence gene expression, and genetic relatedness. Rates of antibiotic resistance of the $H_2S$-producing E. coli varied according to antibiotic. Only the EAST1 gene was detected as a virulence gene in five $H_2S$-producing E. coli strains. Genes conferring $H_2S$ production were not transmissible although the sseA gene encoding 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase was detected in all $H_2S$-producing E. coli strains. Sequences of the sseA gene motif CGSVTA around Cys238 were also identical in all $H_2S$- producing E. coli strains. Diverse genetic relatedness among the isolates was observed by pulsed-field gel electrophoresis analysis. These results suggested that $H_2S$-producing E. coli strains were not derived from a specific clone and $H_2S$ production in E. coli is not associated with virulence genes.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.