We have previously identified genes for four different protease inhibitors (PIs) that were induced upon rice blast infection in a rice blast resistant mutant SHM-11. Our expression analysis of the PIs indicated that induction of the PIs was the highest 24 hr after rice blast inoculation in the rice mutant SHM-11. Three PIs in the group of serine PIs were highly expressed while a cystein PI was weakly expressed upon rice blast inoculation. Four PIs were weakly induced 48 hr after pathogen inoculation in rice blast susceptible wild type rice plant. The simultaneous expression of three serine PIs was apparent from SHM-11 and two of them were induced in rice blast resistant Taebaegbyeo. One of them was induced in rice blast resistant Hwayeongbyeo while none of them were expressed in rice blast susceptible Nagdongbyeo and rice blast resistant Dongjinbyeo. Our results suggest that the expression of PI gene is rice cultivar specific and may be linked with the rice blast resistance in a specific rice mutant by the simultaneous expression of the PI genes.
Vo, Kieu Thi Xuan;Lee, Sang-Kyu;Halane, Morgan K.;Song, Min-Young;Hoang, Trung Viet;Kim, Chi-Yeol;Park, Sook-Young;Jeon, Junhyun;Kim, Sun Tae;Sohn, Kee Hoon;Jeon, Jong-Seong
Molecules and Cells
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v.42
no.9
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pp.637-645
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2019
Effector-triggered immunity (ETI) is an effective layer of plant defense initiated upon recognition of avirulence (Avr) effectors from pathogens by cognate plant disease resistance (R) proteins. In rice, a large number of R genes have been characterized from various cultivars and have greatly contributed to breeding programs to improve resistance against the rice blast pathogen Magnaporthe oryzae. The extreme diversity of R gene repertoires is thought to be a result of co-evolutionary history between rice and its pathogens including M. oryzae. Here we show that Pii is an allele of Pi5 by DNA sequence characterization and complementation analysis. Pii-1 and Pii-2 cDNAs were cloned by reverse transcription polymerase chain reaction from the Pii-carrying cultivar Fujisaka5. The complementation test in susceptible rice cultivar Dongjin demonstrated that the rice blast resistance mediated by Pii, similar to Pi5, requires the presence of two nucleotide-binding leucine-rich repeat genes, Pii-1 and Pii-2. Consistent with our hypothesis that Pi5 and Pii are functionally indistinguishable, the replacement of Pii-1 by Pi5-1 and Pii-2 by Pi5-2, respectively, does not change the level of disease resistance to M. oryzae carrying AVR-Pii. Surprisingly, Exo70F3, required for Pii-mediated resistance, is dispensable for Pi5-mediated resistance. Based on our results, despite similarities observed between Pi5 and Pii, we hypothesize that Pi5 and Pii pairs require partially distinct mechanisms to function.
Chronic exposure to ultraviolet (UV) radiation, regarded as a major cause of extrinsic aging or photoaging characterized by wrinkle formation and skin dehydration, exerts adverse effects on skin by causing the overproduction of reactive oxygen species. Agastache rugosa Kuntze, known as Korean mint, possesses a wide spectrum of biological properties including anti-oxidation, anti-inflammation, and anti-atherosclerosis. Previous studies have reported that A. rugosa protected human keratinocytes against UVB irradiation by restoring the anti-oxidant defense system. However, the anti-photoaging effect of A. rugosa extract (ARE) in animal models has not yet been evaluated. ARE was orally administered to hairless mice at doses of 100 or 250 mg/kg/day along with UVB exposure for 12 weeks. ARE histologically improved UVB-induced wrinkle formation, epidermal thickening, erythema, and hyperpigmentation. In addition, ARE recovered skin moisture by improving skin hydration and transepidermal water loss (TEWL). Along with this, ARE increased hyaluronic acid levels by upregulating HA synthase genes. ARE markedly increased the density of collagen and the amounts of hydroxypoline via two pathways. First, ARE significantly downregulated the mRNA expression of matrix metalloproteinases responsible for collagen degradation by inactivating the mitogen-activated protein kinase/activator protein 1 pathway. Second, ARE stimulated the transforming growth factor beta/Smad signaling, consequently raising the mRNA levels of collagen-related genes. In addition, ARE not only increased the mRNA expression of anti-oxidant enzymes but also decreased inflammatory cytokines by blocking the protein expression of nuclear factor kappa B. Collectively, our findings suggest that A. rugosa may be a potential preventive and therapeutic agent for photoaging.
Turfgrass, the most widely grown ornamental crop, is severely affected by fungal pathogens including Sclerotinia homoeocarpa, Rhizoctonia solani, and Magnaporthe poae. At present, turfgrass fungal disease management predominantly relies on synthetic fungicide treatments. However, the extensive application of fungicides to the soil increases residual detection frequency, raising concerns for the environment and human health. The bacterial volatile compound, 2,3-butanediol (BDO), was found to induce plant resistance. In this study, we evaluated the disease control efficacy of a combination of stereoisomers of 2,3-BDO and commercial fungicides against turfgrass fungal diseases in both growth room and fields. In the growth room experiment, the combination of 0.9% 2R,3R-BDO (levo) soluble liquid (SL) formulation and 9% 2R,3S-BDO (meso) SL with half concentration of fungicides significantly increased the disease control efficacy against dollar spot and summer patch disease when compared to the half concentration of fungicide alone. In field experiments, the disease control efficiency of levo 0.9% and meso 9% SL, in combination with a fungicide, was confirmed against dollar spot and large patch disease. Additionally, the induction of defense-related genes involved in the salicylic acid and jasmonic acid/ethylene signaling pathways and reactive oxygen species detoxification-related genes under Clarireedia sp. infection was confirmed with levo 0.9% and meso 9% SL treatment in creeping bentgrass. Our findings suggest that 2,3-BDO isomer formulations can be combined with chemical fungicides as a new integrated tool to control Clarireedia sp. infection in turfgrass, thereby reducing the use of chemical fungicides.
Proceedings of the Korean Society of Plant Pathology Conference
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2003.10a
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pp.90.1-90
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2003
Colonization of Pseudomonas chlororaphis O6, a nonpathogenic rhizobacterium, on the roots induced systemic resistance in cucumber plants against tai-get leaf spot, a foliar disease caused by Corynespora cassiicola. A cDNA library was constructed using mRNA extracted from the cucumber leaves 12 h after inoculation with C. cassiicola, which roots had been previously treated with O6. To identify the genes involved in the O6-mediated induced systemic resistance (ISR), we employed a subtractive hybridization method using mRNAs extracted from C cassiicola-inoculated cucumber leaves with and without previous O6 treatment on the plant roots. Differential screening of the cDNA library led to the isolation of 5 distinct genesencoding a GTP-binding protein, a putative senescence-associated protein, a galactinol synthase, a hypersensitive-induced reaction protein, and a putative aquaporin. Expressions of these genes are not induced by O6 colonization alone. Before challenge inoculation, no increase in the gene transcriptions could be detected in previously O6-treated and untreated plants but, upon subsequent inoculation with the pathogenic fungus, transcription levels in O6-treated plants rose significantly faster and stronger than in untreated plants. Therefore, the O6-mediated ISR may be associated with an enhanced capacity for the rapid and effective activation of cellular defense responses which becomes apparent only after challenge inoculation on the distal, untreated plant parts, as suggested by Conrath et al. (2002). This work was supported by a grant R11-2001-092-02006-0 from the Korea Science and Engineering Foundation through the Agricultural Plant Stress Research Center at Chonnam National University.
Jungwook Park;Mohamed Mannaa;Gil Han;Hyejung Jung;Hyo Seong Jeon;Jin-Cheol Kim;Ae Ran Park;Young-Su Seo
The Plant Pathology Journal
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v.40
no.1
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pp.30-39
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2024
The conservation of the endangered Korean fir, Abies koreana, is of critical ecological importance. In our previous study, a yeast-like fungus identified as Aureobasidium pullulans AK10, was isolated and shown to enhance drought tolerance in A. koreana seedlings. In this study, the effectiveness of Au. pullulans AK10 treatment in enhancing drought tolerance in A. koreana was confirmed. Furthermore, using transcriptome analysis, we compared A. koreana seedlings treated with Au. pullulans AK10 to untreated controls under drought conditions to elucidate the molecular responses involved in increased drought tolerance. Our findings revealed a predominance of downregulated genes in the treated seedlings, suggesting a strategic reallocation of resources to enhance stress defense. Further exploration of enriched Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathways and protein-protein interaction networks revealed significant alterations in functional systems known to fortify drought tolerance, including the terpenoid backbone biosynthesis, calcium signaling pathway, pyruvate metabolism, brassinosteroid biosynthesis, and, crucially, flavonoid biosynthesis, renowned for enhancing plant drought resistance. These findings deepen our comprehension of how AK10 biostimulation enhances the resilience of A. koreana to drought stress, marking a substantial advancement in the effort to conserve this endangered tree species through environmentally sustainable treatment.
The interaction effects of ozone $(O_3)$ and anthracnose (Colletotrichum acutatum) disease were examined in green fruits and seedlings of pepper (Capsicum annuum). Pre-treatment with $(O_3)$ as a factor causing predisposition to the disease prior to infection was investigated in green fruits and stems using an $(O_3)$ concentration of 150 nL/L, which is easily reached in summer in Korea. $(O_3)$ treatment increased antioxidative responses in pepper foliar tissues, and defense against anthracnose was examined in fruits and stems. Anthracnose severity on stems of the $O_3-treated$, ozone-sensitive 'Dabotop' cultivar was always lower than that on untreated plants, but the difference was not always significant (p=0.147). Significantly lower anthracnose severity was found on $O_3-treated$ green 'Dabotop' fruits as compared to untreated green fruits in three of eight replicate experiments. In contrast, hypersensitive responses in 03treated seedlings were significantly accelerated compared to those in untreated seedlings by about 7.8 h (p<0.001). This confirmed previous evidence of increased transcription of plant defense genes with $(O_3)$ treatment. $(O_3)$ treatment significantly decreased chlorophyll concentrations in the leaves in four replicate experiments (p<0.01). $(O_3)$ increased hypersensitive responses in the leaves of pepper seedlings, but this increase did not contribute to the control of anthracnose severity on fruits. Antioxidant reactions to $(O_3)$ were limited to chlorosis and changes in hypersensitive responses in leaves.
Red ginseng is a classical traditional Chinese medicine. Among Chinese herbs, red ginseng has been considered as one of the tonics. Many studies indicated that red ginseng could enhance immune function of the human body. Red ginseng total saponin, ginsenoside, the most important active constituents identified in red ginseng can protect against myocardial ischaemia damage and protect endothelium against electrolysis-induced free radical injury. Macrophages play a significant role in host defense mechanisms. When activated, they inhibit the growth of a wide variety of tumor cells. The aim of this study was to determine the effects of pure ginsenoside Rb1 on immunostimulatory activity such as murine macrophage phagocytosis and proliferation of splenocytes. Furthermore, we investigated the effects of ginsenoside Rb1 on the production of nitric oxide (NO), reactive oxygen species (ROS) and proinflammatory cytokines (IL-1beta, IL-6, and TNF-alpha) in murine macrophage, RAW 264.7 cells. ROS have emerged as important signaling molecules in the regulation of various cellular processes. Ginsenoside Rb1 significantly increased production of ROS in dose dependent manner. As NO plays an important role in immune function, ginsenoside Rb1 treatment could modulate several aspects of host defense mechanisms due to stimulation. Treatment with ginsenoside Rb1 to macrophages induced the production of NO and proinflammatory cytokines and expression levels of these genes in a dose-dependent manner. Furthermore, incubation of RAW 264.7 cells with ginsenoside Rb1 showed a dose dependent increased phagocytosis activity and lymphocyte proliferation of splenocytes. Therefore, these results suggest that ginsenoside Rb1 has promising potential as a natural medicine for stimulation of the immune system.
Lee Ji-Hong;Lee Fill-Youb;Seo Il-Song;Kim Geun-Hong
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.4
s.346
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pp.58-66
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2006
This paper proposes an FSS(Frequency Selective Surface) design system that automatically derives design parameters minimally specified by engineers. The proposed system derives optimal design parameters through theory of electromagnetic scattering on FSS, database implemented from real data obtained from practically manufactured FSS, and GA(Genetic Algorithm) for optimizing design parameters. The system, at the first step, searches the best matching FSS within preconstructed DB with given characteristics specified by operators, and then sets initial genes from the searched FSS parameters. GA iterates the optimization process until the system finds the FSS design parameters that matches the characteristics specified by operators. The theory for the electromagnetic scattering on FSS is verified by comparing the simulation results with real data obtained by measuring system composed of horn antenna and receiver. The process for manufacturing the FSS is also included in the paper.
The Arabidopsis gene AtLEC (At3g15356) gene encodes a putative 30-kDa protein with a legume lectin-like domain. Likely to classic legume lectin family of genes, AtLEC is expressed in rosette leaves, primary inflorescences, and roots, as observed in Northern blot analysis. The accumulation of AtLEC transcript is induced very rapidly, within 30 min, by chitin, a fungal wall-derived oligosaccharide elictor of the plant defense response. Transgenic Arabidopsis carrying an AtLEC promoter-driven ${\beta}$-glucuronidase (GUS) construct exhibited GUS activity in the leaf veins, secondary inflorescences, carpel heads, and silique receptacles, in which no expression could be seen in Northern blot analysis. This observation suggests that AtLEC expression is induced transiently and locally during developmental processes in the absence of an external signal such as chitin. In addition, mechanically wounded sites showed strong GUS activity, indicating that the AtLEC promoter responds to jasmonate. Indeed, methyl jasmonate and ethylene exposure induced AtLEC expression within 3-6 h. Thus, the gene appears to play a role in the jasmonate-/ethylene-responsive, in addition to the chitin-elicited, defense responses. However, chitin-induced AtLEC expression was also observed in jasmonate-insensitive (coi1) and ethylene-insensitive (etr1-1) Arabidopsis mutants. Thus, it appears that chitin promotes AtLEC expression via a jasmonate- and/or ethylene-independent pathway.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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