Kim, Yeong Chae;Kim, Yeon Hwa;Lee, Young Hee;Lee, Sang Woo;Chae, Yun-Soek;Kang, Hyun-Kyung;Yun, Byung-Wook;Hong, Jeum Kyu
The Plant Pathology Journal
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제29권3호
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pp.305-316
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2013
Non-protein amino acid, ${\beta}$-amino-n-butyric acid (BABA), has been involved in diverse physiological processes including seedling growth, stress tolerance and disease resistance of many plant species. In the current study, treatment of kimchi cabbage seedlings with BABA significantly reduced primary root elongation and cotyledon development in a dose-dependent manner, which adverse effects were similar to the plant response to exogenous abscisic acid (ABA) application. BABA was synergistically contributing ABA-induced growth arrest during the early seedling development. Kimchi cabbage leaves were highly damaged and seedling growth was delayed by foliar spraying with high concentrations of BABA (10 to 20 mM). BABA played roles differentially in in vitro fungal conidial germination, mycelial growth and conidation of necrotroph Alternaria brassicicola causing black spot disease and hemibiotroph Colletotrichum higginsianum causing anthracnose. Pretreatment with BABA conferred induced resistance of the kimchi cabbage against challenges by the two different classes of fungal pathogens in a dose-dependent manner. These results suggest that BABA is involved in plant development, fungal development as well as induced fungal disease resistance of kimchi cabbage plant.
Bacterial isolates TRL2-3 and TRK2-2 showing anti-fungal activity in vitro test against some plant pathogens were identified as Pseudomonas putida and Micrococcus luteus, respectively. Pre-treatment with both bacterial isolates at the concentration 1.0$\times$$10^7$ and $10^6$cfu/ml in the rhizosphere could trigger induced systemic resistance in the aerial part of cucumber plants against anthracnose caused by Colletotrichum orbiculare. However, the pre-treatment with the higher concentration at 1.0 $\times$$10^8$ cfu/ml of both isolates could not induce resistance after challenge inoculation with C. orbiculare. As a positive control, the treatment with DL-3 amino butyric acid caused a remarkable reduction of disease severity whereas the lesions on the leaves of untreated plants developed apparently after the fungal inoculation. From these results, it was recomended that disease control using both bacterial isolates inducing systemic resistance in the field where chemical application is forbid.
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.
Plants have developed a sophisticated battery of defence responses to protect themselves against attempted pathogen ingress. Manipulation of these defence mechanisms may provide significant opportunities for crop improvement. While plant resistance genes have had a long service history in plant breeding, they possess significant limitations. Recent advances are now providing significant insights into strategies designed to increase the field durability of this class of genes. Hypersensitive cell death is a common feature underlying the deployment of plant defence responses against biographic pathogens. In contrast, necrotrophic pathogens actively kill plant cells. Recently, transgenic plants have been developed that either promote or suppress cell death, providing resistance against either biotrophic or necrotrophic pathogens respectively. Methyl-jasmonate is a key signalling molecule in the establishment of resistance against some fungal pathogens. Increasing the concentration of this molecule in plant cells has been shown to increase resistance against Botrytis cineria, without significantly imparting plant growth or development. Due to the multifarious infection strategies employed by plant pathogens, how-ever, it is unlikely a single commercial product will prove a panacea for global disease control. Future stategies will more likely entail an integrated disease management approach.
Kim, Min-Jeong;Shim, Chang-Ki;Kim, Yong-Ki;Jee, Hyeong-Jin;Hong, Sung-Jun;Park, Jong-Ho;Han, Eun-Jung
The Plant Pathology Journal
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제29권1호
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pp.87-92
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2013
This study was conducted to determine the Phytophthora rot resistance of 514 accessions of watermelon germplasm, Citrullus lanatus var lanatus. About 46% of the 514 accessions tested were collections from Uzbekistan, Turkey, China, U.S.A., and Ukraine. Phytophthora capsici was inoculated to 45-day-old watermelon seedlings by drenching with 5 ml of sporangial suspension ($10^6$ sporangia/ml). At 7 days after inoculation, 21 accessions showed no disease symptoms while 291 accessions of susceptible watermelon germplasm showed more than 60.1% disease severity. A total of 510 accessions of watermelon germplasm showed significant disease symptoms and were rated as susceptible to highly susceptible 35 days after inoculation. The highly susceptible watermelon germplasm exhibited white fungal hyphae on the lesion or damping off with water-soaked and browning symptoms. One accession (IT032840) showed moderate resistance and two accessions (IT185446 and IT187904) were resistant to P. capsici. Results suggest that these two resistant germplasm can be used as a rootstock and as a source of resistance in breeding resistant watermelon varieties against Phytophthora.
Lee, Young Hee;Kim, Sang Hee;Yun, Byung-Wook;Hong, Jeum Kyu
The Plant Pathology Journal
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제30권3호
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pp.323-329
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2014
Two cultivars Buram-3-ho (susceptible) and CR-Hagwang (moderate resistant) of kimchi cabbage seedlings showed differential defense responses to anthracnose (Colletotrichum higginsianum), black spot (Alternaria brassicicola) and black rot (Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc) diseases in our previous study. Defense-related hormones salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA) and ethylene led to different transcriptional regulation of pathogenesis-related (PR) gene expression in both cultivars. In this study, exogenous application of SA suppressed basal defenses to C. higginsianum in the 1st leaves of the susceptible cultivar and cultivar resistance of the 2nd leaves of the resistant cultivar. SA also enhanced susceptibility of the susceptible cultivar to A. brassicicola. By contrast, SA elevated disease resistance to Xcc in the resistant cultivar, but not in the susceptible cultivar. Methyl jasmonate (MJ) treatment did not affect the disease resistance to C. higginsianum and Xcc in either cultivar, but it compromised the disease resistance to A. brassicicola in the resistant cultivar. Treatment with 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) ethylene precursor did not change resistance of the either cultivar to C. higginsianum and Xcc. Effect of ACC pretreatment on the resistance to A. brassicicola was not distinguished between susceptible and resistant cultivars, because cultivar resistance of the resistant cultivar was lost by prolonged moist dark conditions. Taken together, exogenously applied SA, JA and ethylene altered defense signaling crosstalk to three diseases of anthracnose, black spot and black rot in a cultivar-dependent manner.
Phytophthora infestans is the causal agent of potato and tomato late blight, one of the most devastating plant diseases. P. infestans secretes effector proteins that are both modulators and targets of host plant immunity. Among these are the so-called RXLR effectors that function inside plant cells and are characterized by a conserved motif following the N-terminal signal peptide. In contrast, the effector activity is encoded by the C terminal region that follows the RXLR domain. Recently, I performed in planta functional profiling of different RXLR effector alleles. These genes were amplified from a variety of P. infestans isolates and cloned into a Potato virus X (PVX) vector for transient in planta expression. I assayed for R-gene specific induction of hypersensitive cell death. The findings included the discovery of new effector with avirulence activity towards the Solanum bulbocastanum Rpi-blb2 resistance gene. The Rpi-blb2 encodes a protein with a putative CC-NBS-LRR (a coiled-coil-nucleotide binding site and leucine-rich repeat) motif that confers Phytophthora late blight disease resistance. We examined the components required for Rpi-blb2-mediated resistance to P. infestans in Nicotiana benthamiana. Virus-induced gene silencing was used to repress candidate genes in N. benthamiana and to assay against P. infestans infections. NbSGT1 was required for disease resistance to P. infestans and hypersensitive responses (HRs) triggered by co-expression of AVRblb2 and Rpi-blb2 in N. benthamiana. RAR1 and HSP90 did not affect disease resistance or HRs in Rpi-blb2-transgenic plants. To elucidate the role of salicylic acid (SA) in Rpi-blb2-mediated resistance, we analyzed the response of NahG-transgenic plants following P. infestans infection. The increased susceptibility of Rpi-blb2-transgenic plants in the NahG background correlated with reduced SA and SA glucoside levels. Furthermore, Rpi-blb2-mediated HR cell death was associated with $H_2O_2$, but not SA, accumulation. SA affects basal defense and Rpi-blb2-mediated resistance against P. infestans. These findings provide evidence about the roles of SGT1 and SA signaling in Rpi-blb2-mediated resistance against P. infestans.
Kim, Hong-Sik;Baek, Seong-Bum;Kim, Dea-Wook;Hwang, Jong-Jin;Kim, Si-Ju
The Plant Pathology Journal
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제27권4호
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pp.324-332
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2011
Soil-borne barley yellow mosaic disease caused by Barley yellow mosaic virus (BaYMV) or Barley mild mosaic virus (BaMMV) gives a serious threat to the winter barley cultivated in the southern regions in Korea. It is important to develop resistant varieties for stable and high-yield production. The objectives of this study were to evaluate 22 genotypes of exotic barley germplasms carrying the resistance genes rym1 through rym12, with the exception of rym10, and to determine the genes that confer resistance to BaYMV or BaMMV in Korea. Using the traditional visual scoring of symptoms at 4 locations over 3 years, average disease rate values differed (P < 0.001) among the genotypes. ELISA test revealed the presence of both BaYMV and BaMMV in all of the field sites but Jinju and significantly different rates of infection among genotypes and years. Barley genotypes differed in how virus quantities and pathogen-induced symptoms were correlated, especially in response to BaYMV. Disease incidence was affected by the climatic conditions present during the early growing stage before overwintering. A Chinese landrace, 'Mokusekko 3', carrying rym1 and rym5 was comparatively resistant at all locations studied. The barley genotypes carrying either rym6 or rym9 were susceptible to the viral strains. The genotypes carrying rym5 were resistant in Jinju and Milyang but susceptible in Iksan and Naju. The resistance genes rym2 and rym3 were effective in local strains and would be potent contributors to disease resistance.
Phytophthora capsici에 의한 고추 역병은 세계적으로 피해가 심할 뿐만 아니라 방제도 매우 어려운 병으로서 효과적인 병 방제를 위해 새로운 시도가 필요한 실정이다. 본 연구는 이러한 취지에서 감마선의 hormesis효과를 이용하고자 시도되었다. 저선량 감마선 조사가 고추의 역병 저항성을 유도하는지 여부를 밝히기 위해 광복과 다복 두 품종을 공시하였다. 저선량 감마선은 두 품종 모두 조사선량에 관계없이 발아율을 크게 제고시켰다. 병 저항성 증대에 관한 분석시 품종간에 차이가 있어 감수성 품종인 다복에서 뚜렷한 증대효과가 확인되었으며, 그 효과는 조사선량에 따라 차이가 있었다. 1,4 Gy조사구가 무조사구에 비해 뚜렷하게 저항성이 증가되었으며 특히 4 Gy조사시 병 저항성이 가장 높게 유도되었다. 이러한 현상은 모든 실험에서 일관된 경향을 나타내었고, 통계 분석시에도 유의차가 인정되었다. 반면에 저항성 품종인 광복에서는 무조사에 비해 감마선 조사에 따른 저항성의 증가를 확인할 수 없었다.
Since the cultivation of resistance cultivar is essential for organic agriculture, Phytophthora late blight resistance of 16 advanced potato clones obtained from the potato breeding laboratory at the National Institute of Highland Agriculture was evaluated. Resistance of the clone was examined through artificial inoculation in the laboratory and in the field. Dominant isolates of the pathogen in Gangwon province produced abundant sporangia on leaves of most clones showing susceptibility. The number of sporangia ranged from $10^{7{\sim}8}sporangia/ml$ in the susceptible clones at 7 days after inoculation. However, one clone is resistant in organic farming fields. Disease incidence was 2.3% using the resistant clone. The area under disease progress curve(AUDPC) was 75.5. Contrarily, disease incidence of the susceptible variety was 100% and the AUDPC was 1773.5 during the same cultivation period. The resistance clone named as 'Haryeong' is considered suitable for organic potato cultivation in Gangwon province in Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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