Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Pathogen-Induced Defense Signaling and Signal Crosstalk in Arabidopsis

Tarja Kariola

Doctoral dissertation, October 2006.
University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Biological and Environmental Sciences, Division of genetics.

Tässä väitöskirjatyössä pyrittiin selvittämään taudinaiheuttajan aikaansaamaa puolustussignalointia ja signaalireittien välillä tapahtuvaa vuorovaikutusta kasveissa. Tällaista tietoa on mahdollista tulevaisuudessa hyödyntää vastustuskykyisempien viljelykasvien kehittämistyössä. Bakteeri Erwinia carotovora aiheuttaa märkämätää useissa hedelmissä, vihanneksissa ja juureksissa sekä kasvukaudella että varastoimisvaiheessa. Näistä suuri osa on taloudellisesti merkittäviä viljelykasveja, kuten peruna (Solanum tuberosum) ja porkkana (Daucus carota). E. carotovora aikaansaa taudin myös lituruohossa (Arabidopsis thaliana), jota käytettiin tutkimuksen mallikasvina. E. carotovoran tehokas taudinaiheuttamiskyky perustuu suurelta osin sen tuottamiin ja erittämiin kasvin soluseinää hajottaviin entsyymeihin. Näiden lisäksi se erittää kasvisoluun niin kutsuttuja vaikuttajaproteiineja tyyppi III eritysjärjestelmän kautta. Vastineena E. carotovora infektioon kasvissa aktivoituvat epäspesifiset puolustusjärjestelmät; geneettisesti määriteltyä, spesifistä, resistenssiä tätä taudinaiheuttajaa vastaan ei ole löydetty.

Koska E. carotovoran erittämät, kasvin soluseinää hajottavat entsyymit peittävät aiheuttamansa kudoksen hajoamisen myötä alleen kaikki muut kasvissa bakteerin vaikutuksesta mahdollisesti tapahtuvat vasteet, työssä tutkittiin erikseen yhden E. carotovoran erittämän vaikuttajaproteiinin, HrpN:n, aikaansaamaa puolustusreaktiota Arabidopsiksessa. HrpN aikaansai hypersensitiivisen reaktion (HR), minkä lisäksi se aktivoi sekä salisyyli (SA)- että jasmonihappoon (JA) perustuvat kasvipuolustusreitit, tehden käsitellystä kasvista vastustuskykyisen myöhempää E. carotovora infektiota vastaan. Työ lisäsi tietoa yksittäisten vaikuttajaproteiinien roolista bakteerin taudinaiheuttamiskyvyssä sekä niiden vaikutuksesta aktivoituvista kasvin puolustusreiteistä.

Kasvissa tapahtuvista aikaisen vaiheen puolustusreaktioista voidaan saada tärkeää tietoa identifioimalla geenejä, joiden toiminta aktivoituu nopeasti taudinaiheuttajan hyökkäyksen jälkeen. Chlorophyllase 1 (AtCLH1) geenin koodaaman proteiinin todettiin mahdollisesti osallistuvan kasvin kudosvaurion jälkeiseen klorofyllin hajotukseen. Tämän geenin hiljentäminen kasvissa RNAi tekniikalla johti valoriippuvaiseen oksidatiivisen stressin lisääntymiseen sekä parantuneeseen SA-riippuvaiseen puolustukseen ja vastustuskykyyn E. carotovoraa vastaan. Tämä työ osoitti myös puolustusreittien välillä tapahtuvan vuorovaikutusta: SA-puolustuksen vahvistumisen hintana AtCLH1RNAi-hiljennetyissä kasveissa oli JA riippuvaisen puolustuksen heikkeneminen ja kasvin puolustuskyvyn menetys Altenaria brassicicolalle, joka on sieniin kuuluva taudinaiheuttaja.

Early responsive to dehydration (ERD15) geenin karakterisointi osoitti sen olevan kasvin abskissihappo (ABA) signaloinnin negatiivinen säätelijä. Kyseisen geenin hiljentäminen johti parantuneeseen kylmän- ja kuivankestävyyteen kun taas sen ylituotto teki kasveista vastustuskykyisempiä E. carotovoraa vastaan parantamalla SA-riippuvaista puolustussignalointia.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 18.09.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki