Επαγωγή της άμυνας των φυτών εναντίον του μύκητα Verticillium dahliae με τη χρήση απενεργοποιημένων κυττάρων του

Abstract

Ο εδαφογενής μύκητας Verticillium dahliae προκαλεί σημαντικές απώλειες στο φυτικό κεφάλαιο παγκοσμίως. Η έλλειψη χημικών μέσων για την αντιμετώπιση του καθιστά σημαντική την ανάγκη για εξεύρεση εναλλακτικών μέσων αντιμετώπισης του παθογόνου.

Στη παρούσα εργασία αξιολογήθηκε η δυνατότητα ενεργοποίησης της άμυνας των φυτών εναντίον του μύκητα V. dahliae με τη χρήση νεκρών σπορίων του παθογόνου μύκητα. Διαπιστώθηκε ότι η εφαρμογή νεκρών σπορίων του μύκητα V. dahliae σε φυτά μελιτζάνας και Arabidopsis thaliana μειώνει την ένταση της ασθένειας καθώς και την ενδοφυτική εξάπλωση του μύκητα, το οποίο επαληθεύτηκε με την εξαγωγή DNA από τα φυτά των πειραματικών εφαρμογών και τη χρήση Real Time PCR.

Επίσης, διαπιστώθηκε η υπερέκφραση των γονιδίων άμυνας PR1 και PDF1.2 στα φυτά όπου είχε πραγματοποιηθεί η εφαρμογή των νεκρών σπορίων του μύκητα. Τέλος, η χρήση μεταλλαγμένων φυτών A. thaliana, ως προς τον υποδοχέα CERK1, που ανιχνεύει στα φυτά τη παρουσία χιτίνης, έδειξαν ότι η φυτοπροστατευιτκή δράση των νεκρών σπορίων του μύκητα εξαρτάται άμεσα από τον εν λόγω υποδοχέα CERK1.

The soil-borne fungus Verticillium dahliae, known for colonizing plant vascular systems, has gained notoriety as a destructive pathogen, affecting over 200 species of dicotyledonous plants. In this study, we delve into an innovative plant protection approach employing autoclaved spores of the fungus as a form of plant vaccination against its pathogenic effects.

To achieve this, we conducted experiments involving eggplants and Arabidopsis thaliana. Autoclaved spores of V. dahliae were applied through root drenching or stem/leaf inoculation. Three days later, the plants were artificially inoculated with the pathogen. Strikingly, both application methods of autoclaved spores exhibited a remarkable reduction in disease symptoms and the colonization of the plant's vascular system by the pathogen, as compared to the control group.

Moreover, our investigation revealed an upregulation of the plant defense-related genes PR1 and PDF1.2 in plants treated with autoclaved spores. This increased gene expression suggests an activated defense response. Notably, when subjecting the Arabidopsis mutant cerk1—impaired in chitin perception—to pathogenicity experiments, we underscored the pivotal role of the CERK1 receptor in facilitating the observed protective activity of autoclaved necrotized V. dahliae propagules.

In summary, our study introduces a promising method for safeguarding plants against V. dahliae through the application of autoclaved spores, shedding light on underlying genetic mechanisms and the crucial role of specific receptors in this newfound protective phenomenon.