Glycolate oxidase gene family in Nicotiana benthamiana: genome-wide identification and functional analyses in disease resistance
Glycolate oxidase gene family in Nicotiana benthamiana: genome-wide identification and functional analyses in disease resistance
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本塞姆氏烟草中的乙醇酸氧化酶基因家族：全基因组鉴定和抗病功能分析
DOI：
10.1038/s41598-018-27000-4
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发表时间：
2018-06
影响因子：
4.6
通讯作者：
Cai XZ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu YP;Yang J;Cai XZ
乙醇酸氧化酶（GOX）依赖的H2 O2响应病原体的生产和其在抗病性中的功能仍然知之甚少。本研究对本氏烟草GOX基因家族进行了全基因组鉴定，并分析了GOX基因家族在本氏烟草不同类型抗病性中的功能。在N. benthamiana基因组。它们由GOX和HAOX组组成。除了两个NbGOX蛋白外，所有蛋白都含有α_羟酸_氧化物_FMN结构域，与FMN依赖性α-羟酸氧化酶（NCBI-CDD cd 02809）相比，其具有额外的43-52个氨基酸。三个NbGOX家族基因NbHAOX 8、NbGOX 1和NbGOX 4的沉默不同地影响了对多种病原体的抗性，包括烟草脆裂病毒、黄单胞菌烟草致病变种。（Xoo）和核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）。这些基因对Xoo抗性的影响与Xoo对H_2O_2积累的响应密切相关。此外，这些基因的沉默增强了PAMP触发的免疫力，如NbGOX沉默植物中flg 22引起的H2 O2积累增加所示。这些NbGOX家族基因在改变防御基因的表达方面是可区分的。对基因表达相互作用的分析表明，NbGOX 4可能通过抑制NbHAOX 8和NbGOX 1发挥作用。这些结果揭示了GOX基因在烟草抗病性中的重要作用和功能的复杂性。本萨米亚纳
Glycolate oxidase (GOX)-dependent production of H2O2 in response to pathogens and its function in disease resistance are still poorly understood. In this study, we performed genome-wide identification of GOX gene family in Nicotiana benthamiana and analyzed their function in various types of disease resistance. Sixteen GOX genes were identified in N. benthamiana genome. They consisted of GOX and HAOX groups. All but two NbGOX proteins contained an alpha_hydroxyacid_oxid_FMN domain with extra 43–52 amino acids compared to that of FMN-dependent alpha-hydroxyacid oxidizing enzymes (NCBI-CDD cd02809). Silencing of three NbGOX family genes NbHAOX8, NbGOX1 and NbGOX4 differently affected resistance to various pathogens including Tobacco rattle virus, Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and Sclerotinia sclerotiorum. Effect of these genes on resistance to Xoo is well correlated with that on Xoo–responsive H2O2 accumulation. Additionally, silencing of these genes enhanced PAMP-triggered immunity as shown by increased flg22-elicited H2O2 accumulation in NbGOX-silenced plants. These NbGOX family genes were distinguishable in altering expression of defense genes. Analysis of mutual effect on gene expression indicated that NbGOX4 might function through repressing NbHAOX8 and NbGOX1. Collectively, our results reveal the important roles and functional complexity of GOX genes in disease resistance in N. benthamiana.
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