Inheritance of Phytophthora infestans Effector-Induced Hypersensitive Cell Death in Chili Pepper (Capsicum spp.)

Abstract

비기주 저항성은 식물이 갖는 가장 일반적인 저항성으로 강력하고 지속적인 것으로 알려져 있다. 비기주 저항성은 식물이 가지고 있는 형태적인 특성 혹은 병원균에 의해 유도된 저항성 반응에 의해 일어난다. 비기주 저항성의 분자 수준의 메커니즘을 규명하기 위하여 가지과 식물에 감자역병균을 접종하여 세포학적인 상호작용을 확인하였다. 또한 비기주 저항성이 다중 유전자에 의해 조절됨을 입증하기 위하여 비기주 관계에 있는 고추와 감자역병균의 RXLR effector 사이에 상호작용을 재조합 PVX 비리온을 이용하여 실험하였다. 유전학적 연구를 위하여 고추에서 감자역병균의 RXLR effector에 의해 유도되는 과민성 세포 사멸을 1차 스크리닝하였고, 또한 F2 교배 집단에서에서 후보 effector를 이용하여 상호작용 반응을 스크리닝하였다. 그 결과 과민성 세포 사멸이 기주와 병원균 간의 다중 요소에 의하여 일어나는 반응임을 밝혀내었고, 비기주 저항성은 이러한 다중 상호작용을 통하여 성립되는 것임을 실험적으로 증명하였다. 본 연구는 Phytophthora속의 병원균에 대한 가지과 식물의 비기주 저항성 기작을 밝혀내는 데 초석이 되는 의의를 갖는다.

Non-host resistance is the common and durable resistance against most potential microbial pathogens in most of plant species. Non-host resistance consists of various levels of defense including preformed and induced resistance. To elucidate non-host resistance at molecular levels, cytological interaction between Phytophthora infestans and Solanaceae family plants was investigated. The non-host resistance was hypothesized to correlate with the presence of multiple genes that interact specifically with RXLR effector, thereby facilitating durable resistance in pepper. To test this, non-host interaction of pepper plants against a potato blight pathogen (Phytophthora infestans) was used using recombinant PVX virions. Genetic analyses of hypersensitive cell death in pepper induced by RXLR effectors of P. infestans revealed that multiple factors both in the host and the pathogen are involved in effector-induced cell death. The results could be a starting point to elucidate the complicated mechanism of non-host responses in Solanaceae plants against pathogenic oomycetes, primarily Phytophthora spp.