The role of calcium signaling in Arabidopsis thaliana for haustoria development by the oomyceteHyaloperonospora arabidopsidis

拟南芥中钙信号对卵菌拟南芥吸器发育的作用

基本信息

  • 批准号:
    71820933
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Units
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2007-12-31 至 2017-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

An ancient genetic program for root symbiosis is conserved among angiosperms to allow intracellular accommodation of nutrient-delivering fungi during the arbuscular mycorrhiza (AM) symbiosis. The origin of AM dates back to the earliest land plants and only exceptional plant lineages like the Brassicaceae have lost the AM symbiosis more recently, which correlates with the specific absence of a large cohort of symbiosis-specific genes in the Arabidopsis genome. However, vestigial symbiosis genes such as POLLUX are still present in Arabidopsis. POLLUX encodes a cation channel that in legumes is required for symbiosis-associated nuclear calcium oscillations (calcium-spiking) and is thus considered an essential component of the nuclear calcium-spiking machinery. Despite detailed analysis in different laboratories, pollux mutants of Arabidopsis lacked any discernable phenotypes so its role and the evolutionary forces leading to its specific functional retention in the genome was obscure. Legume pollux mutants are impaired in intracellular accommodation of fungal and bacterial symbionts. We recently discovered that in Arabidopsis, POLLUX is required for full reproductive success of Hyaloperonospora arabidopsidis and the development or maintenance of haustoria, the intracellular infection structures of this biotrophic oomycete. This exciting finding reveals previously suspected, but never actually detected, genetic commonalities between the host programs for the development or maintenance of symbiotic and pathogenic infection structures. We propose to investigate the role of calcium signatures in Arabidopsis for oomycetal haustoria development, which is implied by the involvement of POLLUX. We aim to clarify the predicted role of POLLUX in generating (nuclear) calcium signatures during infection in collaboration with the central calcium-imaging platform of FOR964. Furthermore, we will assess the relevance of candidate decoders of calcium signatures for haustorium development and the transcriptional reprogramming of the host during oomycetal infection. The expected results will help to further dissect the genetic program involved in the decoding of nuclear calcium signals. The analysis of POLLUX-specific transcriptional changes may help to provide answers to the puzzling question why Arabidopsis maintains a gene that has no detectable role but to improve the performance of a pathogen.
被子植物根共生的古老遗传程序是保守的,允许在丛枝菌根(AM)共生过程中的营养输送真菌的细胞内住宿。AM的起源可以追溯到最早的陆地植物,只有像十字花科这样的特殊植物谱系最近失去了AM共生关系,这与拟南芥基因组中大量共生特异性基因的缺失有关。然而,残留的共生基因,如POLLUX仍然存在于拟南芥。POLLUX编码一种阳离子通道,该通道在豆类中是共生相关的核钙振荡(钙尖峰)所必需的,因此被认为是核钙尖峰机制的重要组成部分。尽管在不同的实验室进行了详细的分析,但拟南芥的pollux突变体缺乏任何可辨别的表型,因此其作用和导致其在基因组中保留特定功能的进化力量尚不清楚。豆科植物污染突变体在真菌和细菌共生体的细胞内调节中受损。我们最近发现,在拟南芥中,POLLUX是阿拉伯透明霜霉完全繁殖成功和吸器的发展或维持所必需的,吸器是这种活体营养卵菌的细胞内感染结构。这一令人兴奋的发现揭示了以前怀疑的,但从未实际检测到的,宿主程序之间的遗传共性,用于发展或维持共生和致病感染结构。我们建议调查的作用,钙的签名在拟南芥卵菌吸器的发展,这是暗示参与POLLUX。我们的目标是与FOR964的中央钙成像平台合作,阐明POLLUX在感染期间产生(核)钙信号的预测作用。此外,我们将评估候选解码器的钙标签吸器的发展和转录重编程的主机在卵菌感染的相关性。预期的结果将有助于进一步剖析参与核钙信号解码的遗传程序。POLLUX特异性转录变化的分析可能有助于回答一个令人困惑的问题,为什么拟南芥保持一个基因,没有检测到的作用,但提高病原体的性能。

项目成果

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