Takk for at du besøker Nature.com.Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte.For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer).I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi gjengi nettstedet uten stiler og JavaScript.
Angustifolius lupin (NLL, Lupinus angustifolius L.) er en belgplante som brukes til matproduksjon og jordforbedring.Den globale ekspansjonen av NLL som avling har tiltrukket seg mange patogene sopp, inkludert lupinantracnose, som forårsaker den ødeleggende antraknosesykdommen.To alleler, Lanr1 og AnMan, som gir økt resistens, har blitt brukt i NLL-avl, men de underliggende molekylære mekanismene er fortsatt ukjente.I denne studien ble Lanr1- og AnMan-markørene brukt til å screene europeiske NLL-prøver.Testing av vaksinen i et kontrollert miljø bekreftet effekten av begge resistente givere.Differensiell genekspresjonsprofilering ble utført på representative resistente og mottakelige linjer.Antracnoseresistens var assosiert med overuttrykk av genontologibegrepene "GO:0006952 Defense Response", "GO:0055114 Redox Process" og "GO:0015979 Photosynthesis".I tillegg viste Lanr1(83A:476)-linjen betydelig transkriptom-reprogrammering raskt etter inokulering, mens de andre linjene viste en forsinkelse i denne responsen med omtrent 42 timer.Forsvarsresponser er assosiert med TIR-NBS-, CC-NBS-LRR- og NBS-LRR-genene, 10 proteiner involvert i patogenesen, lipidoverføringsproteiner, endoglukan-1,3-β-glukosidase, glycinrike celleveggproteiner og gener fra reaktiv oksygenvei.Mandeloop-reaksjonen bremses ned, det samme er den generelle horisontale luftmotstanden.
Smalbladet lupin (NLL, Lupinus angustifolius L.) er en høyproteinkorn med opprinnelse i den vestlige Middelhavsregionen1,2.Den dyrkes for tiden som matvekst for dyr og mennesker.Det regnes også som grønngjødsel i vekstskiftesystemer på grunn av nitrogenfiksering av symbiotiske nitrogenfikserende bakterier og generell forbedring av jordstrukturen.NLL har gjennomgått en rask prosess med domestisering i det siste århundre og er fortsatt under høyt avlstrykk3,4,5,6,7,8,9,10,11,12.Med den utbredte dyrkingen av NLL utviklet rekkefølgen av patogene sopp nye landbruksnisjer og forårsaket nye avlingsødeleggende sykdommer. Det mest bemerkelsesverdige for lupinbønder og oppdrettere var utseendet til antraknose, forårsaket av den patogene soppen Colletotrichum lupini (Bondar) Nirenberg, Feiler & Hagedorn13. Det mest bemerkelsesverdige for lupinbønder og oppdrettere var utseendet til antraknose, forårsaket av den patogene soppen Colletotrichum lupini (Bondar) Nirenberg, Feiler & Hagedorn13. Mest kjent for lupinbønder og oppdrettere var fremveksten av antraknose forårsaket av den patogene soppen Colletotrichum lupini (Bondar) Nirenberg, Feiler & Hagedorn13. Mest slående for lupinoppdrettere og oppdrettere er fremveksten av antraknose forårsaket av den patogene soppen Colletotrichum lupini (Bondar) Nirenberg, Feiler & Hagedorn13.De tidligste rapportene om sykdommen kom fra Brasil og USA, med typiske symptomer som dukket opp i henholdsvis 1912 og 1929.Imidlertid ble patogenet etter omtrent 30 år utpekt som Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Penz. & Sacc., teleomorf Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld. & Sacc., teleomorf Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld. & Sacc., телеоморф Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld. & Sacc., teleomorf av Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld. & Sacc.，有目的形态的Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld. & Sacc.，有目的形态的Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld. & Sacc., Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld в Целенаправленной морфологии. & Sacc., Glomerella cingulata (Stoneman) Spauld i målrettet morfologi. Dermed har den pågående globale oppvarmingen ført til spredning av antraknose.
Sammenlign forsvarsresponser generert av spesifikke genotyper.Denne studien evaluerte den tidlige transkriptomresponsen til NLL på C. lupini-vaksinasjon.Først ble et europeisk NLL-kimplasmapanel som inneholdt 215 linjer screenet ved bruk av molekylære markører som markerer Lanr1- og AnMan-allelene.Anthracnose fenotyping ble deretter utført på 50 NLL-linjer, tidligere valgt for molekylære markører, under kontrollerte forhold.
Tretten linjer produserte to "resistente" alleler av Lanr1-markøren, og 8 linjer produserte "resistente" alleler av Lanr1.markør."Resistens"-allelen til AnMan-markøren (tilleggstabell S1).To linjer var heterozygote for Anseq3-markøren og en heterozygot for AnManM1-markøren.42 linjer (19,5%) bar motsatte faser av Anseq3 og Anseq4 allelene, noe som indikerer en høy frekvens av rekombinasjon mellom disse to lociene. ).
Dette fenomenet antyder muligheten for en ny genetisk motstandskilde, og forklarer den observerte mangelen på korrelasjon mellom markørgenotyper og sykdomsfenotyper (P -verdier fra ~ 0,42 til ~ 0,98).


Fra det første tidspunktet reagerte alle NLL-linjer på inokulering av C. lupini (Strain Col-08) ved å omprogrammere transkriptomet (tabell 1), men det ble observert signifikante forskjeller mellom linjene.Imidlertid var antallet differensialt uttrykte gener (DEG) det samme for boregine og 83a: 476 ved 12 hpi.Både Mandelup og populasjon 22660 viste DEG-topper på det siste tidspunktet (48 l/s), noe som indikerer en relativ forsinkelse i forsvarsresponser.
Imidlertid utgjorde disse DEG-ene bare en liten brøkdel (0,97–1,70%) av alle DEG-ene som for øyeblikket ble oppdaget ved bruk av 83A:476.
Venn-diagram som viser antall differensialt uttrykte gener (DEG) i smalbladede lupin (NLL) linjer inokulert med Colletotrichum Lupini (Strain Col-08 oppnådd fra Lupin-felt i Wierzhenice, Polen, 1999).
I tillegg til NBS-LRR-domenegenene, ble flere RLL-kinaser aktivert ved 6 hpi, nemlig en i Boregine (Tanjilg_19877), to i Mandelup (Tanjilg_0361 og Tanjg_144) og i populasjonen 2266111140jilg_0040 og tanjilg_030303 og tanjilg_0303 og tanjilg_03 og tanjilg_03 og tanjilg_03 og tanjilg_030 og tanjilg_03 ( 76.
Gener med betydelig endret ekspresjon som respons på inokulering med C. lupini (Strain COL-08) ble utsatt for gen ontologi (GO) anrikningsanalyse (supplerende tabell S8). Den hyppigst overrepresenterte biologiske prosessbegrepet var 'GO: 0006952 forsvarsrespons', som dukket opp i 6 av 16 kombinasjoner (tid × linje) med høy betydning (P -verdi <0,001) (fig. 2).Dette begrepet ble overrepresentert på to tidspunkter i 83a: 476 og borgine (6 og 24 hpi) og på et tidspunkt i henholdsvis Mandelup og Befolkning 22660 (12 og 6 hpi).


regulering.Den største gruppen av sekvenser relatert til begrepet GO:0006952 koder for Starvation Stress-Associated Message Protein 22 (SAM22-lignende), som tilhører klasse 10 patogeneseassosiert protein (PR-10) proteinkladde og kjerneproteinlatexen.De to gruppene skilte seg ut i uttrykkens natur og responsens retning.Genene som koder for SAM22-lignende proteiner viste konsistent og signifikant induksjon ved tidlige tidspunkter (6 eller 12 hpi) og var generelt ikke responsive ved slutten av eksperimentet (48 hpi), mens MLP-lignende proteiner viste koordinasjon ved 6 hpi.I tillegg fulgte forskjeller i ekspresjonsprofiler av SAM22-lignende proteingener observert variasjon i anthracnose-resistens, ettersom mer resistente linjer hadde flere tidspunkter betydelig indusert disse genene enn mer mottagelige gener.Et annet LlR18A/B-lignende PR-10-gen viste et veldig likt ekspresjonsmønster som det SAM22-lignende proteingenet.

Med.).
For prøver isolert fra 83a: 476 ved 6 hpi ble maksimums- eller minimumslog2 (foldendring) verdier (for 86,6% av genene) generelt observert mellom inokulerte og kontrollplanter, og fremhevet den høye responsen til denne genotypen til å inokulere sex.83a: 476 viste den mest betydningsfulle GO: 0055114 grader ved 6 hpi (503 gener), mens resten av linjene ved 48 hpi (borgine, 31 gener; mandelup, 85 gener; og populasjon 22660, 78 gener).Interessant nok, opptil 97,6% av DEG -ene som er identifisert for begrepet GO: 0055114 i Mandelupe ved 48 hk disse observasjonene antyder at til tross for den betydelig mindre skalaen (dvs. antallet av MUTA -generell redoksgener, 85 versus 503), er den tidlige responsen.




Det antatte proteinggenet tanjilg_10657 ble signifikant indusert i alle studerte linjer og tidspunkter sammenlignet med kontrollplanter (supplerende tabeller S10, S11).Befolkning 22660 viste den høyeste følsomheten til Tanjilg_10657 for inokulering med 114 ganger aktivering og det høyeste relative ekspresjonsnivået (4,4 ± 0,4) ved 24 hpi (fig. 6A).PR10 LLR18A -proteingen Tanjilg_27015 viste også aktivering på tvers av alle linjer og tidspunkter, med statistisk betydning på de fleste datapunkter (fig. 6B).I likhet med Tanjilg_10657 ble det høyeste relative ekspresjonsnivået til Tanjilg_27015 observert i den 22660 inokulerte populasjonen ved 24 hpi (19,5 ± 2,4).Det ble sterkt indusert ved det første tidspunktet (6 HPI) ved 83A:476 (med 10,5 ganger) og moderat økt i andre linjer (med 6,6-7,5 ganger).Under eksperimentet forble uttrykket av tanjilg_04706 på lignende nivåer i 83a: 476 og boregine, mens det i mandelup og populasjon 22660 økte betydelig, og nådde relativt høye verdier (henholdsvis 5,9 ± 1,5 og 6,2 ± 1,5).Endoglucan-1,3-ß-glukosidase-lignende genetanjilg_23384 viste høy aktivering på de to første tidspunktene (6 og 12 hpi) i alle linjer unntatt populasjon 22660 (fig. 6D).De høyeste relative ekspresjonsnivåene av TanjilG_23384 ble observert ved det andre tidspunktet (12 hpi) i Mandelup (2,7 ± 0,3) og 83A:476 (1,5 ± 0,1).
Den statistiske betydningen av forskjeller i ekspresjonsnivåene mellom de inokulerte (Colletotrichum Lupini, Strain COL-08, oppnådd i 1999 fra Lupine-feltet i Wierzenica, Polen) og kontroll (håninokulert) planter er merket over datapunkter (*P-verdi <0,05, ** P-verdi ≤ 0,01, *** P-p-punkter (*P-verdi <0,05,* Den statistiske betydningen av forskjeller i ekspresjonsnivåene mellom de inokulerte (Colletotrichum Lupini, Strain COL-08, oppnådd i 1999 fra Lupine-feltet i Wierzenica, Polen) og kontroll (håninokulert) planter er merket over datapunkter (*P-verdi <0,05, ** P-verdi ≤ 0,01, *** P-p-punkter (*P-verdi <0,05,* 接种 （Colletotrichum Lupini ， Color-08 株 ， 1999 年 波兰 波兰 Wierzenica 的 羽扇 获得） 和 对照 接种 植物 之间 水平 差异 的 统计学 显着性 标记 数据点 上方*P 值 <0,05, ** P ≤ 0,01, *** P ≤ 0.001 Статистичеси значиые разичия в в в в в в у у с с с с с с с с с с с с с с с с у с у и и и и ий в верженице, пола, в 1999 г) и контролныи (ложно инокированыи и р р р р р р р р рAL <иAL <иAL <иAL <иAL < 5, ** p-зачение ≤ 0,01, *** p-зачение ≤ 0,001). Statistisk signifikante forskjeller i ekspresjonsnivåer mellom inokulert (Colletotrichum Lupini, Strain COL-08, oppnådd fra Lupine-felt i Verzhenice, Polen, i 1999) og kontroll (Sham-inokulert) planter er notert over datapunktene (*P-verdien <0,05, ** p-value.NLL -linjene som ble analysert var: 83a: 476 (motstandsdyktig, med den homozygote Lanr1 -allelen), mandelup (moderat resistent, som bærer den homozygote Anman -allelen), boregin (motstandsdyktig, ukjent genetisk bakgrunn) og populasjon 22660 (mottakelig).
Kandidatgenet TanjilG_05042 ved Lanr1-lokuset viste et markant forskjellig ekspresjonsmønster fra profilene oppnådd fra RNA-seq-studier (fig. 6e).Betydelig aktivering av dette genet ble observert i Mandelup og 22660 -populasjonen (henholdsvis opptil 39,7 og 11,7 ganger), noe som resulterte i relativt høye ekspresjonsnivåer (henholdsvis opptil 1,4 ± 0,14 og 7,2 ± 1,3).83A:476 avslørte også en viss oppregulering av TanjilG_05042-genet (opptil 3,8 ganger), men de relative ekspresjonsnivåene oppnådd (0,044 ± 0,002) var mer enn 30 ganger lavere enn de som ble observert i Mandelup og 22660-populasjonen.analysert med qPCR viste signifikante forskjeller i ekspresjonsnivåer mellom genotyper i mock-vaksinerte (kontroll) varianter, og nådde en 58 ganger forskjell mellom populasjoner 22660 og 83A:476, samt mellom populasjoner 22660 og 22660. En to ganger forskjell ble oppnådd mellom Boregine og Mandalup.
Kandidatgenet ved AnMan-lokuset, TanjilG_12861, ble aktivert som respons på vaksinasjon i 83A:476 og Mandelup, var nøytralt i 22660-populasjonen, og ble nedregulert i Boregine (fig. 6f).Det relative uttrykket av Tanjilg_12861 -genet var det høyeste i inokulerte 83a: 476 (0,14 ± 0,01).17,4 kDa klasse I varmesjokkproteingenet TanjilG_05080 HSP17.4 viste lavere relative ekspresjonsnivåer i alle studerte stammer og tidspunkter (fig. 6g).
Sammenligning av genekspresjonsprofiler (fig. 7) avslørte en høy korrelasjon mellom TanjilG_10657 og fire andre gener: TanjilG_27015 (r = 0,89), TanjilG_05080 (r = 0,85), TanjilG_05042 (r = 0,6G_0, og 4 = 0,80) (9).TanjilG_12861- og TanjilG_23384-genene viste forskjellige uttrykksprofiler med lavere Pearson-korrelasjonskoeffisientverdier (henholdsvis fra 0,08 til 0,43 og -0,19 til 0,28) sammenlignet med andre gener.
Korrelasjoner mellom genuttrykksprofiler ble påvist ved bruk av kvantitativ PCR.Følgende smalbladede lupinlinjer ble analysert: 83A:476 (resistent, bærer den homozygote Lanr1-allelen), Mandelup (moderat resistent, bærer den homozygote AnMan-allelen), Boregine (resistent, genetisk bakgrunn ukjent) og populasjon 22660 (mottakelig).Tre tidspunkter ble beregnet (6, 12 og 24 timer etter inokulering), inkludert inokulerte (Colletotrichum lupini, stamme Col-08, hentet fra lupinfelt i Wierzhenice, Polen, i 1999) og kontroll (sham-inokulerte) planter.Skalaen viser verdien av Pearson-korrelasjonskoeffisienten.
Basert på data oppnådd ved 6 hestekrefter per tomme, ble WGCNA utført på 9981 DEG identifisert ved å sammenligne inokulerte og kontrollplanter for å fokusere på tidlige forsvarsresponser (tilleggstabell S12).Tjueto genmoduler (klynger) ble funnet med korrelerte (positive eller negative) ekspresjonsprofiler mellom genotyper og eksperimentelle varianter. I gjennomsnitt var genekspresjonsnivåene synkende i rekkefølgen 83A:476 > Mandelup > Boregine > Populasjon 22660 (i begge variantene var imidlertid denne trenden sterkere i kontrollplanter). I gjennomsnitt var genekspresjonsnivåene synkende i rekkefølgen 83A:476 > Mandelup > Boregine > Populasjon 22660 (i begge variantene var imidlertid denne trenden sterkere i kontrollplanter). В среднем уровни экспрессии генов снижались в порядке 83A:476 > Mandelup > Boregine > Befolkning 22660 (в обоих вариантах, боих вариантах, боих вариантах ла сильнее у контрольных растений). I gjennomsnitt reduserte genekspresjonsnivåene i rekkefølgen 83A: 476> Mandelup> Boregine> Befolkning 22660 (i begge variantene var imidlertid denne trenden sterkere i kontrollplanter). В рнем уровни эресии генов снижалис р р 876> mandelup> Boregine> populasjon 2260 ( нKTE у контролных растений). I gjennomsnitt reduserte genuttrykknivåene i serien 83a: 476> Mandelup> Boregine> Befolkning 22660 (imidlertid i begge varianter var denne trenden sterkere i kontrollplanter).Modul 18-konsentrator (fig. 8) ble identifisert som Tanjilg_26536-genet som koder for PR-10-lignende LLR18B-protein, og modul 9-konsentratoren ble identifisert som Tanjilg_28955-genet som kodet fotosystemet II PSBQ-proteinet.Et kandidat antraknoseresistensgen Lanr1, TanjilG_05042, ble funnet i modul 22 (fig. 9) og er assosiert med begrepene "GO:0044260 Cellular macromolecular metabolic processes" og "GO:0006355 Transkripsjonell regulering, DNA-templating" som bærer TannjilG-huben.Genet koder for varmestress transkripsjonsfaktor A-4A (HSFA4A).
Ligering ble forenklet for å fremheve de fire genene analysert med qPCR (TanjilG_04706, TanjilG_23384, TanjilG_10657 og TanjilG_27015).
Vektet nettverksanalyse av gen-samuttrykk av en modul med en overrepresentert biologisk prosessterm "GO: 0006355: Transkripsjonell regulering, DNA-templing" og som bærer et kandidat antraknoseresistensgen Lanr1 TanjilG_05042.
Anthracnosemotstandscreening samlet i Australia viste at de fleste av de tidlige utgitte kultivarene var mottagelige;Kalya, Coromup og Mandelup er blitt beskrevet som moderat motstandsdyktige, mens Wonga, Tanjil og 83A:476 har blitt beskrevet som svært motstandsdyktige26,27,31.Hadde den samme motstandsallelen, betegnet LANR1, og Coromup og Mandelup hadde en annen allel, betegnet Anman10, 26, 39, mens Kalya ga en annen allel.Screening for anthracnose -motstand i Tyskland resulterte i identifisering av en resistent linje BO7212 med en annen kandidatallel enn LANR1, utpekt Lanrbo36.
Studien vår avdekket en veldig lav frekvens (ca. 6%) av LANR1 -allelen i den testede kimplasmen.Denne observasjonen er i samsvar med resultatene av screening av østeuropeisk kimplasma ved bruk av Anseq3- og Anseq4-markørene, som viste at Lanr1-allelen er til stede i bare to hviterussiske linjer.Dette antyder at Lanr1-allelen ennå ikke er mye brukt av lokale avlsprogrammer, i motsetning til i Australia, hvor det er en av nøkkelallelene for markørassistert avl.Dette kan skyldes det lavere motstandsnivået gitt av LANR1 -allelen i europeiske feltforhold sammenlignet med den australske rapporten.I tillegg har studier av anthracnose i områder med høyt nedbør i Australia vist at motstandsrespons mediert av LANR1 -allelen kanskje ikke er effektive i værforhold som favoriserer vekst og rask utvikling av patogenen19,42.Faktisk, i denne studien, ble noen symptomer på antraknose også observert i genotyper som bærer Lanr1-allelen, noe som tyder på at resistens kan forsvinne under optimale forhold for utvikling av C. lupini.
Vår studie viste at 83A:476, som bærer Lanr1-allelen, reagerte på C. lupini-inokulering med storskala transkriptom-omprogrammering på det første analyserte tidspunktet (6 hpi), mens i Mandelup, som bærer AnMan-allelen, ble transkriptomiske responser observert mye senere.Disse tidsmessige variasjonene i forsvarsresponser er assosiert med forskjeller i sykdomssymptomer, og fremhever viktigheten av tidlig patogengjenkjenning for en vellykket respons på resistens.For å infisere plantevev, må miltbrannsporer gå gjennom flere utviklingsstadier på vertsoverflaten, inkludert spiring, celledeling og dannelse av et appressorium.En vedlegg er en infektiv struktur som fester seg til overflaten av verten og letter penetrering i vertsvevet.Sporer av C. gloeosporioides i erteekstrakt viste således den første delingen av kjernen etter 75-90 minutters inkubasjon, dannelsen av et kimrør etter 90-120 minutter og undertrykkelse etter 4 timer 45 .Det virulensassosierte CAP20-genet til C. gloeosporioides viste transkripsjonell aktivitet i epifytdannende conidia etter 3,5 timers inkubasjon i avokado overflatevoks med høye konsentrasjoner av CAP20-protein etter 4 timer 46 minutter.Tilsvarende ble aktiviteten til melaninbiosyntesegener i C. trifolii indusert under en 2-timers inkubasjon etterfulgt av dannelsen av et appressorium etter 1 time.I stor grad i samsvar med tidsskalaen til Colletotrichum spp.Raske forsvarsresponser til 83A:476 antyder involvering av planteresistens og effektorutløste immunitetsgener (ETI) i denne linjen, mens Mandelups forsinkede responser støtter hypotesen om mikroassosierte molekylært mønsterutløste immunitet (MTI) 50. Tidlige responser på 83A: 476 og Mandelup.Den delvise overlappingen mellom opp- eller nedregulerte gener i forsinket respons støtter også dette konseptet, ettersom ETI ofte anses å være en akselerert og forbedret MTI-respons som kulminerer i programmert celledød på infeksjonsstedet, kjent som anafylaktisk sjokk 51,52.
De fleste av genene som tilskrives det overrepresenterte begrepet Gene Ontology Go: 0006952 “Forsvarsrespons” er de 11 homologene til den stressinduserte fastemeldingen 22-proteinet (lik SAM22) og de syv store latexprotein-liktene (MLPs).Imidlertid ble MLP-lignende gener nedregulert bare i linjer som bærer kandidatresistensallelen (83A:476/Lanr1 ved 6 hpi og Mandelup/AnMan ved 24 hpi).Det skal bemerkes at alle identifiserte SAM22-lignende homologer stammer fra en genklynge som spenner over omtrent 105 kb, mens MLP-lignende gener stammer fra separate regioner av genomet.Koordinert aktivering av slike SAM22-lignende gener ble også funnet i vår tidligere studie av NLL-resistens mot Diaporthetoxica-inokulering, noe som tyder på at de er involvert i de horisontale komponentene i forsvarsresponsen.Denne konklusjonen støttes også av rapporter om en positiv respons av SAM22-lignende gener på skade eller behandling med salisylsyre, soppinduktorer eller hydrogenperoksid.
MLP-lignende gener har vist seg å reagere på ulike abiotiske og biotiske påkjenninger, inkludert bakterielle, virale og patogene soppinfeksjoner i mange plantearter55.Reaksjonsretningene på visse interaksjoner mellom planter og patogener varierte fra sterkt økende (dvs. under angrep av bomull med Verticillium dahliae) til betydelig avtagende (dvs. etter infeksjon av epletre med Alternaria spp.)56,57.Betydelig nedregulering av det MLP-lignende 423-genet er observert under avokadoforsvar mot F. niger-infeksjon og under infeksjon av epletreet Botryosphaeria berengeriana f.I tillegg hadde eplekalli som overuttrykker det MLP-lignende 423-genet lavere ekspresjon av resistensassosierte gener og var mer utsatt for soppinfeksjon59.
Andre medlemmer av PR-10-familien identifisert i vår RNA-seq-studie var LlR18A- og LlR18B-genene som respons på oppregulering, så vel som det oppregulerte (1 gen) eller nedregulerte (3 gener) genet for lipidoverføringsproteinet DIR1..I tillegg fremhever WGCNA LlR18B-genet som et knutepunkt i denne modulen, som er svært mottakelig for vaksinasjon og bærer flere beskyttende responsgener.Med utviklingen av beskyttende reaksjoner, transporteres DIR1-proteinet fra infeksjonsfokuset gjennom floemet for å indusere SAR i fjerne organer.Interessant nok ble TanjilG_02313 DIR1-genet signifikant indusert på det første tidspunktet i linjene 84A:476 og populasjon 22660, men antraknoseresistens utviklet seg med suksess bare i linje 84A:476.
I vår studie var de vanligste komponentene som tilsvarer den biologiske prosessen kalt "GO:0055114 Redox-prosess" cytokrom P450-protein, peroksidase, linolsyre 9S-/13S-lipoksygenase og 1-aminocyklopropan-1-karboksylsyreoksidase.HSFA4a er en komponent i den redoksavhengige reguleringen av kjernefysisk transkripsjon i planter.
Cytokrom P450-proteiner er oksidoreduktaser som katalyserer NADPH og/eller O2-avhengige hydroksyleringsreaksjoner i primær- og sekundær metabolisme, inkludert metabolisme av xenobiotika, så vel som hormoner, fettsyrer, steroer, celleveggskomponenter. Chrome P450 -funksjonen ble redusert fra -10,6 log2 (foldendring) til 5,7 på grunn av et stort antall endrede homologer (37) og forskjeller i responsmønstre mellom spesifikke gener, noe som gjenspeiler en oppadgående revisjon..
Klasse III peroksidaser er multifunksjonelle planteenzymer involvert i et bredt spekter av metabolske prosesser under plantevekst og -utvikling, så vel som som respons på miljøbelastninger som saltholdighet, tørke, høy lysintensitet og patogenangrep72.Peroksidaser er involvert i interaksjonen mellom flere plantearter med Anthracis, inkludert Stylosanthes humilis og C. gloeosporioides, Lens culinaris og C. truncatum, Phaseolus vulgaris og C. lindemuthianum, Cucumis sativus og C. lagenarium73,74,75,76.Responsen er veldig rask, noen ganger til og med ved 4 HPI, før soppen trenger inn i plantevevet73.I tillegg til deres typiske funksjoner for å regulere oksidativt utbrudd eller eliminere oksidativt stress, kan peroksidaser forstyrre patogenvekst ved å skape fysiske barrierer basert på celleveggforsterkning under lignifisering, underenhet eller tverrbinding av spesifikke forbindelser.Denne funksjonen kan tilskrives Silico til Tanjilg_03329-genet som koder for en antatt lignindannende anionperoksidase som var betydelig oppregulert i vår studie i 83A: 476 resistente linje ved 6 hpi, men ikke i andre stammer og punkter som ikke svarte.
9S-/13S-lipoksygenase av linolsyre er det første trinnet i den oksidative veien for lipidbiosyntese78.
1-aminocyklopropan-1-karboksylatoksidase (ACO) homologen ble signifikant oppregulert (9 gener) eller nedregulert (2 gener) når inokulert med lupin.Med to unntak forekom alle disse svarene ved 6 hk.Den enzymatiske reaksjonen mediert av ACO-proteiner er det hastighetsbegrensende trinnet i etylenproduksjonen og er derfor sterkt regulert84.Etylen er et plantehormon som spiller en rekke roller for å regulere planteutvikling og respons på abiotiske og biotiske stressforhold.Induksjonen av ACO-transkripsjon og aktivering av etylensignalveien er involvert i å øke motstanden til ris mot den hemibiotrofe soppen oryzae oryzae ved å regulere produksjonen av reaktive oksygenarter og fytoaleksiner.En svært lik bladinfeksjonsprosess funnet mellom M. oryzae og C. lupini88,89, mot bakgrunnen av en betydelig oppregulering av ACO-homologer i 83A:476-linjen rapportert i denne studien, endrer muligheten for å gi resistens mot NLL antraknoseetylen et sentralt signaltrinn i molekylære veier.
I denne studien ble storskala undertrykkelse av mange gener assosiert med fotosyntese observert ved 6 hpi i 83A:476 og ved 48 hpi i Mandeloop og 22660-befolkningen.Omfanget og progresjonen av disse endringene er proporsjonal med nivået.Antracnose-resistens ble observert i dette eksperimentet.Nylig har sterk og tidlig undertrykkelse av fotosyntese-relaterte transkripsjoner blitt rapportert i flere modeller av plante-patogen-interaksjoner, inkludert patogene bakterier og sopp.Hastverk (fra 2 HPI i noen interaksjoner) og global undertrykkelse av gener assosiert med fotosyntese som respons på infeksjon kan utløse planteimmunitet basert på utplassering av reaktive oksygenarter og deres interaksjon med salisylsyreveien for å mediere allergiske reaksjoner 90,94.
Avslutningsvis inkluderer forsvarsresponsmekanismer foreslått for den mest resistente avstamningen (83A:476) rask patogengjenkjenning av R-genet (antagelig TIR-NBS-LRR TanjilG_05042) og allergisk responsmediert salisylsyre- og etylensignalering, etterfulgt av etablering av langdistanse-SAR.Det skal bemerkes at den biotrofiske perioden for C. lupini -infeksjon er veldig kort (omtrent 2 dager), etterfulgt av nekrotisk vekst95.Overgangen mellom disse stadiene kan være assosiert med nekrose og ekspresjon av etylen-induserbare proteiner som fungerer som triggere for overfølsomhetsreaksjoner i vertsplanter.Derfor er tidsvinduet for vellykket fangst av C. lupini på det biotrofiske stadiet svært smalt.Omprogrammeringen av gener assosiert med redoks og fotosyntese observert i 83A:476 ved 6 hpi er i samsvar med utviklingen av sopphyfer og varsler utviklingen av en vellykket beskyttende respons på det biotrofiske stadiet.De transkriptomiske responsene til Mandelup og 22660-populasjonen kan være for forsinket til å fange soppen før man går over til nekrotisk vekst, men Mandelup kan være mer effektiv enn 22660-populasjonen fordi den relativt raske reguleringen av PR-10-proteinet fremmer horisontal motstand.
Eti, drevet av det kanoniske R -genet, ser ut til å være en vanlig mekanisme for bønnresistens mot anthracnose.Således, i belgfrukten Medicago truncatula, er resistens mot antraknose tildelt av RCT1-genet, et medlem av TIR-NBS-LRR97 plante R-genklassen.I den vanlige bønnen (P. vulgaris) er mer enn to dusin antracnose -resistensgener blitt identifisert til dags dato.Noen av disse genene finnes i regioner som mangler noen kanoniske R-gener, men mange andre er lokalisert i kantene av kromosomer som bærer NBS-LRR-genklyngen, inkludert TIR-NBS-LRRs99.Den genom-brede SSR-studien bekreftet også assosiasjonen til NBS-LRR-genet med anthracnose-resistens i den vanlige bønnen.Det kanoniske R -genet ble også funnet i det genomiske området som bærer den viktigste anthracnosemotstanden i White Lupine 101.
Arbeidet vårt viser at en øyeblikkelig resistensreaksjon, aktivert på et tidlig stadium av planteinfeksjon (helst senest 12 hpi), beskytter effektivt smalbladet lupin mot anthracnose forårsaket av den patogene soppen Collelotrichum Lupini.Ved å bruke sekvensering med høy gjennomstrømning demonstrerte vi differensielle ekspresjonsprofiler av antraknoseresistensgener i NLL-planter mediert av Lanr1- og AnMan-resistensgenene.Vellykket forsvar innebærer nøye utforming av genene for proteiner involvert i redoks, fotosyntese og patogenese innen timer etter plantens første kontakt med et patogen.Lignende beskyttelsesreaksjoner, men forsinket i tid, er mye mindre effektive for å beskytte planter mot sykdommer.Miltbrannresistens mediert av Lanr1-genet ligner den typiske raske responsen til R-genet (effektor-utløst immunitet), mens AnMan-genet mest sannsynlig gir en horisontal respons (immunitet utløst av et mikrobeassosiert molekylært mønster), og gir et moderat nivå av bærekraft.
De 215 NLL -linjene som ble brukt til å screene for antracnosemarkører besto av 74 kultivarer, 60 linjer oppnådd ved kryssing eller avl, 5 mutanter og 76 ville eller originale kimplasmer.Linjene kom fra 17 land, hovedsakelig fra Polen (58), Spania (47), Tyskland (27), Australia (26), Russland (19), Hviterussland (7), Italia (5) og andre linjer.Settet inkluderer også referansebestandige linjer: 83a: 476, Tanjil, Wonga som bærer LANR1 -allelen, og mandelup som bærer Anman -allelen.
Plantene ble dyrket under kontrollerte forhold (fotoperiode 16 timer, temperatur 25°C om dagen og 18°C ​​om natten).DNA ble isolert fra tre uker gamle blader ved bruk av DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Hilden, Tyskland) i henhold til protokollen.Kvaliteten og konsentrasjonen av det isolerte DNA ble vurdert ved spektrofotometriske metoder (NanoDrop 2000; Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA).ANMANM1 -markøren som markerer anthracnose -resistensgenet Anman (avledet fra CV. Mandelup) og markørene Anseq3 og Anseq4 som flankerte genet LANR1 (avledet fra CV. Tanjil) ble analysert 11,26,28.Homozygoter for den resistente allelen ble scoret som “1 ″, mottagelig - som“ 0 ″ og heterozygoter - som 0,5.
Planter ble dyrket i potter (11 × 11 × 21 cm) med steril jord (TS-1 Rec 085 Medium Basic, Klasmann-Deilmann Polska, Warszawa, Polen).Isolatene ble dyrket i SNA -medium ved 20 ° C under svart lys i 21 dager for å indusere sporulering.Plantene ble deretter dyrket under en 14-timers fotoperasjon ved 22 ° C dag/19 ° C natt og 70% fuktighet.I tillegg, etter scoringen, ble vekten av plantene målt.