Arabidopsis wat1 (walls are thin1)-mediated resistance to the bacterial vascular pathogen, Ralstonia solanacearum, is accompanied by cross-regulation of salicylic acid and tryptophan metabolism
2012
Denancé, Nicolas | Ranocha, Philippe | Oria, Nicolas, N. | Barlet, Xavier, X. | Riviere, Marie-Pierre, M.-P. | Yadeta, Koste A., K. A. | Hoffmann, Laurent, L. | Perreau, Francois, F. | Clément, Gilles, G. | Maia-Grondard, Alessandra, A. | van den Berg, Grardy C. M., G. C. M. | Savelli, Bruno, B. | Fournier, Sylvie | Aubert, Yann, Y. | Pelletier, Sandra, S. | Thomma, Bart P. H. J., B. P. H. J. | Molina, Antonio, A. | Jouanin, Lise, L. | Marco, Yves, Y. | Goffner, Deborah, D. | Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | LRSV-Dynamique et Evolution des Parois cellulaires végétales (LRSV-DEPCV) ; Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech | Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Ctr Biotecnol & Genom Plantas ; Universidad Politécnica de Madrid (UPM) | Phytopathol Lab ; Wageningen University and Research [Wageningen] (WUR) | MetaToul Agromix ; Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-MetaboHUB-MetaToul ; MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT) ; Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT) ; Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT) ; Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT) ; Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Unité de recherche en génomique végétale (URGV) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | French National Agency for Research (ANR Genoplante WALLTALK) [ANR-07-GPLA-014]; Spanish MICINN [BIO2009-07161]
Inactivation of Arabidopsis WAT1 (Walls Are Thin1), a gene required for secondary cell-wall deposition, conferred broad-spectrum resistance to vascular pathogens, including the bacteria Ralstonia solanacearum and Xanthomonas campestris pv. campestris, and the fungi Verticillium dahliae and Verticillium albo-atrum. Introduction of NahG, the bacterial salicylic acid (SA)-degrading salicylate hydroxylase gene, into the wat1 mutant restored full susceptibility to both R. solanacearum and X. campestris pv. campestris. Moreover, SA content was constitutively higher in wat1 roots, further supporting a role for SA in wat1-mediated resistance to vascular pathogens. By combining transcriptomic and metabolomic data, we demonstrated a general repression of indole metabolism in wat1-1 roots as shown by constitutive down-regulation of several genes encoding proteins of the indole glucosinolate biosynthetic pathway and reduced amounts of tryptophan (Trp), indole-3-acetic acid and neoglucobrassicin, the major form of indole glucosinolate in roots. Furthermore, the susceptibility of the wat1 mutant to R. solanacearum was partially restored when crossed with either the trp5 mutant, an over-accumulator of Trp, or Pro35S:AFB1-myc, in which indole-3-acetic acid signaling is constitutively activated. Our original hypothesis placed cell-wall modifications at the heart of the wat1 resistance phenotype. However, the results presented here suggest a mechanism involving root-localized metabolic channeling away from indole metabolites to SA as a central feature of wat1 resistance to R. solanacearum.
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