Regulierung der primären pflanzlichen Stoffwechsel …

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Regulierung der primären pflanzlichen Stoffwechsel ...

Abstrakt

Pflanzen werden ständig Mikroorganismen in der Umgebung ausgesetzt, und als Ergebnis haben komplizierte Mechanismen entwickelt, zu erkennen und sich gegen potentielle Krankheitserreger schützen. Eine dieser Reaktionen ist die Herabregulation der Photosynthese und der andere mit primären Stoffwechsel verbunden sind Prozesse, die für das Pflanzenwachstum wesentlich sind. Es wurde vorgeschlagen, dass die Energie, die durch Herunterregulieren des Primärstoffwechsels gespeichert wird und für Abwehrreaktionen verwendet, umgeleitet. Allerdings haben einige Studien gezeigt, dass upregulation des Primärstoffwechsels auch bei Pflanzen-Pathogen-Wechselwirkungen auftreten. Wir schlagen vor, dass upregulation des Primärstoffwechsels moduliert Kaskaden Signaltransduktion, die Abwehrreaktionen führen zu pflanzen. im Zusammenhang mit primären Stoffwechselwege, wie den Beteiligten bei der Synthese oder den Abbau von Kohlenhydraten, Aminosäuren und Lipide in Unterstützung dieses Gedankens erstellen wir hier Hinweise aus der Literatur, dass gegenüber Krankheitserregern oder Auslösern bei Exposition gegenüber zeigen, Pflanzen mehrere Gene induzieren. Darüber hinaus haben genetische Studien die Beteiligung dieser Stoffwechselwege in der Pflanzenabwehrreaktionen bestätigt. Diese Bewertung stellt eine neue Perspektive, die Relevanz des Primärstoffwechsels hervorheben bei der Regulierung der pflanzlichen Abwehr gegen Krankheitserreger mit der Hoffnung, in diesem Bereich weitere Forschung zu stimulieren.

Stichwort: Primärstoffwechsel, pflanzliche Abwehr, virulenten Erreger, avirulenten Pathogenen, den programmierten Zelltod, Überempfindlichkeitsreaktion

EINFÜHRUNG

PLANT PRIMARY Stoffwechselwege und ihre Rolle bei der pflanzlichen Abwehr

KOHLENHYDRAT METABOLISMUS

Die Induktion von Kohlenhydratstoffwechselwege auf Pflanze s Exposition gegenüber virulenten Erreger und Erreger-derived Elicitoren trägt zur positiven und negativen Regulation von Verteidigungsreaktionen. Kohlenhydratstoffwechselwege wie Glykolyse, .

Ein weiteres Gen im Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt ist HYS1 (Hypersenescence1); das HYS1 Mutante wurde zu haben veränderte Empfindlichkeit gegenüber Zucker oder veränderte Zucker Signalisierung vorgeschlagen, wahrscheinlich durch Hexokinase vermittelt (Yoshida et al. 2002). HYS1 Allel ist zu CPR5 (Konstitutive Expressor von PR Gene 5; Bowling et al. 1997; Boch et al. 1998). Das Arabidopsiscpr5 Mutante zeigt konstitutiv Pathogenabwehrreaktionen wie Anhäufung von ROS, Expression PR Gene und erhöhten Mengen an Salicylsäure (SA) (Bowling et al 1997;. Boch et al., 1998; Zahl Abbildung 1 1 ). cpr5 auch zeigten eine Resistenz gegen virulente Krankheitserreger P. syringae pv. maculicola (Bowling et al 1997;.. Boch et al 1998), Hyaloperonospora arabidopsidis Stamm Noco2 (Bowling et al. 1997) und P. syringae pv. Tomate DC3000 (Boch et al., 1998), wie durch Symptomreduktion und weniger pathogen Wachstum im Vergleich zu Wildtyp-Pflanzen (Bowling et al., 1997) unter Beweis gestellt. Außerdem wird die Expression der PR Gen BGL2 ( 1,3-Glucanase) ein mit BGL2-GUS Reportergen (Cao et al., 1994) offenbart 1,5-fach höhere GUS-Aktivität im unbehandelten Arabidopsiscpr5 Mutante im Vergleich mit INA (SA-analog) behandeltem Wildtyp-Pflanzen (Bowling et al. 1997). Gemeinsam all diese Daten liefern genetische Beweise eine Rolle des Zuckerstoffwechsels unterstützen Ereignisse im Zusammenhang mit Abwehrreaktionen wie Akkumulation von H Regulierung2 O2. Ausdruck von PR Gene, die Akkumulation von SA und Hervorrufen des HR.

Zusammengefasst unterstützen Transcriptomics und Genetik Daten, die die allgemeine Ansicht, dass avirulenten Pathogenen oder pathogen-abgeleiteten Elicitoren die Expression von Genen induzieren beteiligt in Kohlenhydrat-Stoffwechsel-Prozesse wie Glykolyse, der Pentosephosphatweges und den TCA-Zyklus (Zahl Abbildung 1 1 ). Die Expression dieser Gene beeinflusst nachgeschaltete Abwehrreaktionen, wie die Erzeugung von ROS und die Aktivierung von PR Gene, die den Beginn des HR vorausgeht. Im Falle des cwINV und PDC. Abwehrreaktionen induziert werden, während im Fall von CPR5. Abwehrreaktionen werden unterdrückt (Zahl Abbildung 1 1 ). Es scheint, dass die Regulierung der Zucker-vermittelte Abwehrreaktionen auf mehreren Ebenen arbeitet, aber detaillierte Charakterisierung von potentiellen regulatorischen Knoten und den Transkriptionsfaktoren beteiligt ist immer noch notwendig.

Photorespiration

RUBISCO und RUBISCO-vermittelte Prozesse: Foto-Atmung und Kohlenstoff-Fixierung sind auf Pflanzen upregulated s Exposition gegen avirulent Pathogene und pathogen-abgeleiteten Auslöser (in gelb dargestellt), während unter den gleichen Bedingungen Photosynthese herunterreguliert wird.

Wie oben erwähnt, erzeugt GOX Reaktions Glyoxylat, das durch zwei Glyoxylat-Aminotransferase in Glycin umgewandelt werden, weiter kann. Diese Transaminasen wurden höhere Expression und Enzymaktivitäten in Melone Sorten gefunden, die eine natürliche Resistenz gegen den Erreger oomycete sind Pseudoperonospora cubensis im Vergleich zu anfälligen Sorten (Taler et al. 2004). Interessanterweise wurde in diesen resistenten Sorten GOX Aktivität war

Aminosäure-Stoffwechsel

Glutamin, Prolin und Aspartat-Stoffwechselwege wurden in Verteidigungsreaktionen beteiligt. Gene beteiligt in Glutamin, Prolin und Aspartat-Stoffwechsel wie P5CDH, PRODH und OAT, sowie die Glutamin transporter LHT1 wurden .

Fettstoffwechsel

Biosynthese von Fettsäuren

Metabolic beteiligten Enzyme in Fettsäure und Sphingolipide Biosynthesewege sind Abwehrreaktionen beteiligt. Einige Gene, die für Fettsäure und Sphingolipidbiosynthese wurde gezeigt, werden nach oben reguliert (in gelb dargestellt) in Gegenwart von .

Biosynthese von Sphingolipiden

SCHLUSSFOLGERUNG

AUSSICHTEN

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass die Forschung wurde in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt, die als potenzieller Interessenkonflikt verstanden werden könnte.

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