Post on 25-Jul-2015
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Cosa manca alla pianta per essere resistente: analisi dei geni espressi durante l’infezione
Studio dell’interazione kiwi-Psa
Dr Gianni Tacconi (CRA-GPG)
Centro di Ricerche per la Genomica e la Postgenomica Animale e Vegetale
Sintomi tipici della batteriosi dell’actinidia
Agente eziologico: Pseudomonassyringae pv. actinidiae ceppo virulento (Psa-V)
Malattie batteriche simili a Psa
Il batterio è flagellato e si muove in un velo d’acquaPuò entrare dagli stomi e colonizzare i tessuti
Migra nello
3
Il batterio entra da aperture naturali e feriteColonizza gli spazi intercellulariInvade i vasi xilematiciDiventa sistemicoEvade dai tessuti sottoforma di esudato
Comparsa di tacche necrotiche con alone
Migra nello xilema e provoca intasamenti
Xiu-Fang Xin and Sheng Yang He (2013) Plants. Annu. Rev. Phytopathol. 51:473–98.
Robert B. Abramovitch, Jeffrey C. Anderson & Gregory B. Martin (2006). Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 601-611
Alla comparsa dei sintomi (essudato bianco) a fine inverno sono stati prelevati campioni di tralci e fusto in diversi punti della pianta
movimento basipeto del batterio a partire dai tralci apicali verso il fusto in circa 15-20 giorni (in quelle
L’analisi PCR è stata effettuata,secondo il protocollo Rees-George(Rees-George, et al. 2010, modificato)su porzioni di tralcio o fusto in tutta laA
B
C
D
E
Successivamente durante la stagione vegetativa sono state prelevate foglie in punti basali ed apicali dei germogli.
in circa 15-20 giorni (in quelle condizioni climatiche)
su porzioni di tralcio o fusto in tutta lasezione (corteccia e legno) o di foglia.
A
F
Cosa manca alla pianta per essere resistente?Studio della resistenza indotta
Arrivo del patogeno
La pianta riconosce il patogeno
Viene attivata una difesa localizzata (risposta ipersensibile HR)(risposta ipersensibile HR)
La pianta diventa resistente a diversi patogeni
Viene attivata una difesa sistemica (resistenza sistemica acquisita SAR)
Induzione della resistenza sistemica SAR
Trattamento con ASM (acibenzolar-S-methyl)
Infezione con Psa-V:GFP dopo 15 gg dal trattamento con acqua (sinistra) e con ASM (Bion 50WG) (destra).
Nella pianta non trattata dopo 2 settimane sono evidenti i sintomi fogliari e la colonizzazione dei vasi
Sequenziamento del trascrittoma (ILLUMINA) di piante sane vs piante SAR indotte (ASM) sane ed infettate
buffer
Acwater
Allestimento dell’esperimento di analisi trascrittomica per lo studio dei geni espressi nell’interazione pianta-patogeno
Psa-V
Prelievi a
3 ore
24 ore
48 ore
AcASM
Experimental protocol: 2 thesis x 3 time-points = 6 x (3+3) rep=36 pots x 2 tratt. = 72 pots x 5 plants/pots=360 plants
48 ore
Prelievi a
3 ore
24 ore
48 ore
Infezione in ambiente controllato su una accessione di Actinidia chinensis (Ac)
Suscettibile
Controllo non trattato
Studio dell’interazione pianta-patogeno in condizioni controllate ed effetto del ASM (acibenzolar-S-methyl)
Infezione
Psa-VResistente*
Prelievi a3 ore 24 ore 48 ore
TrattamentoAcqua
Trattamento ASM
Trattamento ASM
Analisi RNAseqIllumina GAIIx
Analisi trascrittomica: esperimento di sequenziamento di tutti i geni espressi nella interazione pianta-patogeno
Ac water
Ac water Psa-V
Time-points3 -24- 48 h
Ac ASM
Ac ASM Psa-V
Estrazione mRNACostruzione di 30 librerie
Transcriptome analysis
Ac ASM Psa-V
Ricostruzione di tutti i geni espressi dalla pianta
Oltre 200 milioni di sequenze generate
Confronto dei geni espressi in
diverse condizioni per capire quali
danno la resistenza
Analisi dei geni espressi
bufferPsaV
Ac
Geni differentemente espressi (DEG)
Acwater
AcASM
Infezione su piante non trattate ASM
Infezione su piante trattate
ASM
Come rispondono le piante: geni accesi e spenti in seguito all’infezione
Geni in comune: entrambe le piante li modulano
Geni delle piante “resistenti”: tra questi vi sono i geni che danno la resistenza
Possiamo sapere chi sono e cosa fanno
Esempio di geni noti coinvolti nella risposta a livello cellulare
Il caso di da Pseudomonas syringae pv tomato: la cellula accende diversi geni e contrasta l’infezione
Xiu-Fang Xin and Sheng Yang He (2013) Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000: A Model Pathogen for Probing Disease Susceptibility and Hormone Signaling in Plants. Annu. Rev. Phytopathol. 51:473–98.
Esempio di geni noti coinvolti nella risposta a livello sistemico (SAR)
Vengono attivati anche molti geni che attivano le difese in tutta la pianta anche in punti lontani dall’infezione
La pianta diventa immune da ulteriori infezioni.
Si ha resistenza ad ampio spettro
D’Maris Amick Dempsey and Daniel F. Klessig. (2012). SOS – too many signals for systemic acquired resistance? Trends in Plant Science, September 2012, Vol. 17, No. 9 pp.538-545
Geni necessari per la resistenza
Studio interazione pianta-Psa
Sviluppo di
Studio dei geni differenzialmente espressi
Sviluppo di sistemi di resistenza
Miglioramento genetico eMarcatori molecolari
Rimedi fitoiatrici eInduttori di resistenza
Studio dei geni chiavein diverse condizioni di crescita e cultivar
CRA-GPG
Vania MichelottiGianni TacconiAntonella LamontanaraLuigi OrrùLuigi Cattivelli
UniBoFrancesco SpinelliIrene DonatiGiampaolo BurianiAntonio CelliniGuglielmo Costa
Collaborazioni
Grazie per Grazie per Grazie per Grazie per Grazie per Grazie per Grazie per Grazie per l’attenzionel’attenzionel’attenzionel’attenzionel’attenzionel’attenzionel’attenzionel’attenzione
Guglielmo Costa
Plant & Food ResearchJoel Vanneste
Gianni TacconiCRA-GPG Genomics Research CentreVia S. Protaso, 302, CAP I-29017 Fiorenzuola d’Arda,Piacenza, Italyhttp://centrodigenomica.entecra.it e-mail: gianni.tacconi@entecra.it