Identification of host genes involved in disease progresses and/or defense responses is one of the most critical steps leading to the elucidation of disease resistance mechanisms in plants. Soybean mosaic virus (SMV) is one of the most prevalent pathogen of soybean (Glycine max). Although the soybeans are placed one of many important crops, relatively little is known about defense mechanism. In order to obtain host genes involved in SMV disease progress and host defense especially for virus resistance, two different cloning strategies (DD RT-PCR and Subtractive hybridization) were employed to identify pathogenesis- and defenserelated genes (PRs and DRs) from susceptible (Geumjeong 1) and resistant (Geumjeong 2) cultivars against SMV strain G7H. Using these approaches, we obtained 570 genes that expressed differentially during SMV infection processes. Based upon sequence analyses, differentially expressed host genes were classified into five groups, i.e. metabolism, genetic information processing, environmental information processing, cellular processes and unclassified group. A total of 11 differentially expressed genes including protein kinase, transcription factor, other potential signaling components and resistant-like gene involved in host defense response were selected to further characterize and determine expression profiles of each selected gene. Functional characterization of these genes will likely facilitate the elucidation of defense signal transduction and biological function in SMV-infected soybean plants.
Colletotrichum gloeosporioides is an economically important fungal pathogen causing substantial yield losses indifferent host plants. To understand the genetic diversity and molecular epidemiology of this fungus, we have developed a novel, high-resolution multi-locus microsatellite typing (MLMT) method. Bioinformatic analysis of C. gloeosporioides unannotated genome sequence yielded eight potential microsatellite loci, of which five, CG1 $(GT)_n$, CG2 $(GT1)_n$, CG3 $(TC)_n$, CG4 $(CT)_n$, and CG5 $(CT1)_n$ were selected for further study based on their universal amplification potential, reproducibility, and repeat number polymorphism. The selected microsatellites were used to analyze 31 strains of C. gloeosporioides isolated from 20 different host plants from India. All microsatellite loci were found to be polymorphic, and the approximate fragment sizes of microsatellite loci CG1, CG2, CG3, CG4, and CG5 were in ranges of 213-241, 197-227, 231-265, 209-275, and 132-188, respectively. Among the 31 isolates, 55 different genotypes were identified. The Simpson's index of diversity (D) values for the individual locus ranged from 0.79 to 0.92, with the D value of all combined five microsatellite loci being 0.99. Microsatellite data analysis revealed that isolates from Ocimum sanctum, Capsicum annuum (chili pepper), and Mangifera indica (mango) formed distinct clusters, therefore exhibited some level of correlation between certain genotypes and host. The developed MLMT method would be a powerful tool for studying the genetic diversity and any possible genotype-host correlation in C. gloeosporioides.
2001년부터 2003년까지 22종의 외래 침입 벼원체들에 의한 작물의 병 발생과 분포를 조사하였다. 조사돈 22종 중 18종은 그들의 기주식물에서 병 발생이 확인되었으나 4종은 병 발생이 확인되지 않았다. 외래 유입 병원체들이 국내로 유입될 당시 학명이 검토되었고, 탄저병균을 포함한 10종의 병원균 학명이 개정되었다. 외래유입병원체들의 기주범위를 조사한 결과, 8종은 유입당시 기술된 기주 뿐만 아니라 다른 작물에서도 병 발생이 확인되었다.
To establish an infection, fungal pathogens must recognize diverse signals from host surfaces. The rice blast fungus, Magnaporthe oryzae, is one of the best models studying host-pathogen interactions. This fungus recognizes physical or chemical signals from the host surfaces and initiates the development of an infection structure called appressorium. Here, we found that protein MoAfo1(appressorium formation, MGG_10422) was involved in sensing signal molecules such as cutin monomers and long chain primary alcohols required for appressorium formation. The knockout mutant (ΔMoafo1) formed a few abnormal appressoria on the onion and rice sheath surfaces. However, it produced normal appressoria on the surface of rice leaves. MoAfo1 localized to the membranes of the cytoplasm and vacuole-like organelles in conidia and appressoria. Additionally, the ΔMoafo1 mutant showed defects in appressorium morphology, appressorium penetration, invasive growth, and pathogenicity. These multiple defects might be partially due to failure to respond properly to oxidative stress. These findings broaden our understanding of the fungal mechanisms at play in the recognition of the host surface during rice blast infection.
남부지방의 고추, 오이, 대추, 딸기, 수도 등에 발생한 모잘록병 이병주에서 분리한 9가지 Rhizoctonia solani 균주의 고추, 오이, 무, 대추에 대한 병원성을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. AGI 균주는 공시한 모든 기주에 대해 강한 병원성이 있었고, AG2군 1형 균주는 무와 배추에 대해서는 강한 병원성을, 고추에 대해서는 묘령이 증가함에 다라 발병이 적어 중정도의 병원성이 있었으나, 오이에 대해서는 병원성이 매우 약한 경향이었다. AG2군 2형 균주는 고추를 제외한 나머지 작물에는 병원성이 없거나 약하였고, AG5 균주는 공시한 모든 기주에 대해 중정도의 병원성이 있었다. 각 균주의 병원성 정도는 균계융합군(AG)간에는 차이가 있었으나, 같은 균사융합군(AG)내에서는 큰 차이가 없었다. 즉, AG1은 공시한 모든 기주에 강한 병원성을 보였으며, AG2군 1형 균주는 오이에 대해서만 약한 정도의 병원성을, 다른 기주에 대해서는 강한 병원성을 나타내었다. 각 기주의 묘령별 발병율은 살균토나 비살균토에서 묘령이 많을수록 감소하는 경향을 보였으나, 오이 뿌리와 수도줄기에서 분리한 병원성이 강한 균주에 대해서 각 기주는 묘령에 따른 발병율의 차이가 없었다. 살균토와 비살균토에서 병원성을 비교하면 병원균이 분리된 기주 및 근록의 작물에 대해서는 비살균토보다 살균토에서 더 강한 병원성을 보였으나, 병원균이 분리된 작물과 원록의 작물에 대해서는 살균토보다 비살균토에서 더 강한 병원성을 보였는데, 전반적으로는 다른 토양전염성병과는 달리 살균토보다 비살균토에서 병원성이 더 강하였다.
The molecular understanding of resistance and susceptibility of host plants to scab, a most threatful disease to pome fruit production worldwide, is very limited. Comparing resistant line '93-3-98' to susceptible one 'Sweet Skin' at seven time points of 0, 0.5, 1, 2, 3, 4, 8 days post inoculation, RNA-sequencing data derived from infected and mock-inoculated young leaves were analyzed to evaluate the tolerant response and to mine candidate genes of pear to the scab pathogen Venturia nashicola. Analysis of the mapped reads showed that the infection of V. nashicola led to significant differential expression of 17,827 transcripts with more than 3-fold change in the seven pairs of libraries, of which 9,672 (54%) are up- and 8,155(46%) are down-regulated. These included mainly receptor (NB-ARC domains-containing, CC-NBS-LRR, TIR-NBS-LRR, seven transmembrane MLO family protein) and transcription factor (ethylene responsive element binding, WRKY DNA-binding protein) related gene. An arsenal of defense response of highly resistant pear accessions derived from European pear was probably supposed no sooner had V. nashicola infected its host than host genes related to disease suppression like Polyketide cyclase/dehydrase and lipid transport protein, WRKY family transcription factor, lectin protein kinase, cystein-rich RLK, calcium-dependent phospholipid-binding copine protein were greatly boosted and eradicated cascade reaction induced by pathogen within 24 hours. To identify transcripts specifically expressed in response to V. nashicola, RT-PCRs were conducted and compare to the expression patterns of seven cultivars with a range of highly resistant to highly susceptible symptom. A DEG belonging to the PR protein family genes that were higher expressed in response to V. nashicola suggesting extraordinary role in the resistance response were led to the identification. This study provides the first transcriptional profile by RNA-seq of the host plant during scab disease and insights into the response of tolerant pear plants to V. nashicola.
BACKGROUND: Since 2015, fire blight disease caused by Erwinia amylovora has been devastating apple and pear orchards every year. To quickly block the disease spreading, infected apple and pear trees have been buried in soil. However, concern on the possibility of the pathogen survival urgently requires informative data on the buried host plants. Therefore, this study was conducted to investigate the survival of the pathogen from the buried host plants. METHODS AND RESULTS: Apple trees buried in 42 months ago in a Jecheon site and pear trees buried in 30 months ago in an Anseong site were excavated using an excavator. Plant samples were taken from stems and twigs of the excavated trees. The collected 120 samples were checked for rotting and used for bacterial isolation, using TSA, R2A, and E. amylovora selection media. The purely isolated bacteria were identified based on colony morphology and 16S rDNA sequences. Wood rotting and decay with off smells and discoloring were observed from the samples. A total of 17 genera and 48 species of bacteria were identified but E. amylovora was not detected. CONCLUSION: Our investigation suggests that the survival of E. amylovora doesn't seem possible in the infected hosts which have been buried in soil for at least 30 months. Therefore, the burial control can be considered as a safe method for fire blight disease.
Zheng, Wei Qing;Xuan, Xue Nan;Fu, Ren Long;Tao, Hui Ying;Liu, Yang Qing;Liu, Xiao Qing;Li, Dong Mei;Ma, Hong Mei;Chen, Hai Ying
Parasites, Hosts and Diseases
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제56권6호
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pp.589-596
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2018
Ticks are the vectors of various pathogens, threatening human health and animal production across the globe. Here, for the first time we detected Ricketssia spp., Borrelia spp. and protozoan in ticks from Poyang Lake region in Jiangxi Province of eastern China. In 3 habitat categories and on 12 host species, 311 ticks from 11 species were collected. Haemaphysalis longicornis was the predominant species, accounting for 55.63%, followed by Rhipicephalus microplus, Haemaphysalis flava and Ixodes granulatus. Of the collected ticks, 7.07% were positive for tick-borne pathogens, and H. longicornis and H. flava were found to be co-infected with Ricketssia spp. and protozoan. H. flava was the most detected positive for tick-borne pathogens, whereas H. longicornis had the lowest infection rate, and the difference in infection rates between tick species was significant (${\chi}^2=61.24$, P<0.001). Furthermore, adult ticks demonstrated remarkably greater infection rate than immature ticks (${\chi}^2=10.12$, P=0.018), meanwhile ticks on Erinaceidae showed significantly higher positivity than ticks collected on other host species (${\chi}^2=108.44$, P<0.001). Genetic fragment sequencing and analyses showed at least 4 pathogen species presence in ticks, namely Borrelia yangtzensis, Rickettsia slovaca or Rickettsia raoultii related genospecies, Babesia vogeli and Hepatozoon canis or Hepatozoon felis related genospecies. The finding indicates that the abundant ticks can carry diverse pathogens in Poyang Lake region, and pathogen infection is highly related to species, vertebrate hosts and life stages of ticks.
Soybean (Glycine max (L) Merr.) provides plant-derived proteins, soy vegetable oils, and various beneficial metabolites to humans and livestock. The importance of soybean is highly underlined, especially when carbon-negative sustainable agriculture is noticeable. However, many diseases by pests and pathogens threaten sustainable soybean production. Therefore, understanding molecular interaction between diverse cultivated varieties and pathogens is essential to developing disease-resistant soybean plants. Here, we established a pathosystem of the Korean domestic cultivar Kwangan against Pseudomonas syringae pv. syringae B728a. This bacterial strain caused apparent disease symptoms and grew well in trifoliate leaves of soybean plants. To examine the disease susceptibility of the cultivar, we analyzed transcriptional changes in soybean leaves on day 5 after P. syringae pv. syringae B728a infection. About 8,900 and 7,780 differentially expressed genes (DEGs) were identified in this study, and significant proportions of DEGs were engaged in various primary and secondary metabolisms. On the other hand, soybean orthologs to well-known plant immune-related genes, especially in plant hormone signal transduction, mitogen-activated protein kinase signaling, and plant-pathogen interaction, were mainly reduced in transcript levels at 5 days post inoculation. These findings present the feature of the compatible interaction between cultivar Kwangan and P. syringae pv. syringae B728a, as a hemibiotroph, at the late infection phase. Collectively, we propose that P. syringae pv. syringae B728a successfully inhibits plant immune response in susceptible plants and deregulates host metabolic processes for their colonization and proliferation, whereas host plants employ diverse metabolites to protect themselves against infection with the hemibiotrophic pathogen at the late infection phase.
Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) is a foodborne pathogen that produces attaching and effacing lesions on the large intestine and causes hemorrhagic colitis. It is primarily transmitted through the consumption of contaminated meat or fresh produce. Similar to other bacterial pathogens, antibiotic resistance is of concern for EHEC. Furthermore, since the production of Shiga toxin by this pathogen is enhanced after antibiotic treatment, alternative agents that control EHEC are necessary. This study aimed to discover alternative treatments that target virulence factors and reduce EHEC toxicity. The locus of enterocyte effacement (LEE) is essential for EHEC attachment to host cells and virulence, and most of the LEE genes are positively regulated by the transcriptional regulator, Ler. GrlA protein, a transcriptional activator of ler, is thus a potential target for virulence inhibitors of EHEC. To identify the GrlA inhibitors, an in vivo high-throughput screening (HTS) system consisting of a GrlA-expressing plasmid and a reporter plasmid was constructed. Since the reporter luminescence gene was fused to the ler promoter, the bioluminescence would decrease if inhibitors affected the GrlA. By screening 8,201 compounds from the Korea Chemical Bank, we identified a novel GrlA inhibitor named Grlactin [3-[(2,4-dichlorophenoxy)methyl]-4-(3-methylbut-2-en-1-yl)-4,5-dihydro-1,2,4-oxadiazol-5-one], which suppresses the expression of LEE genes. Grlactin significantly diminished the adhesion of EHEC strain EDL933 to human epithelial cells without inhibiting bacterial growth. These findings suggest that the developed screening system was effective at identifying GrlA inhibitors, and Grlactin has potential for use as a novel anti-adhesion agent for EHEC while reducing the incidence of resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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