Funkcje nadtlenoazotynu w odporności liści ziemniaka (Solanum tuberosum L.) na Phytophthora infestans (Mont.) de Bary

Abstract

Celem badań było zweryfikowanie udziału nadtlenoazotynu (ONOO¯) oraz poznanie funkcjonalnych modyfikacji via ONOO¯ w odporności liści ziemniaka na Phytophthora infestans. Doświadczenia prowadzono na liściach ziemniaka (Solanum tuberosum L.) odmian skrajnie różniących się odpornością na P. infestans, lęgniowca będącego sprawcą zarazy ziemniaka. Przeprowadzone analizy wykazały, że zależna od reduktazy azotanowej poinfekcyjna synteza tlenku azotu wraz z akumulacją anionorodnika ponadtlenkowego prowadzi do formowania ONOO¯, przy czym kinetyka i natężenie tej reakcji były uzależnione od genotypu ziemniaka. Odmiana odporna charakteryzowała się wczesną i przejściową akumulacją ONOO¯, natomiast w odmianie podatnej podwyższony poziom tej cząsteczki obserwowano dopiero w pierwszej dobie po inokulacji. Poinfekcyjnemu generowaniu ONOO¯ towarzyszyło wzmożone nitrowanie białek oraz kwasów nukleinowych tj. RNA i mRNA. W oparciu o zastosowanie zmiataczy endogennego ONOO¯ stwierdzono, że akumulacja nitro-mRNA sprzyja programowanej śmierci komórek (PCD) podczas reakcji nadwrażliwości. Ponadto sekwencyjne traktowanie liści odmiany podatnej donorem ONOO¯ i P. infestans powodowało szybszą i bardziej efektywną indukcję genów kodujących białka PR skorelowaną z zahamowaniem rozwoju choroby. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdza się, że wczesna i okresowa akumulacja ONOO¯ odgrywa istotną rolę w odporności na P. infestans poprzez selektywne nitrowanie biomolekuł, zaangażowanych w regulację zasięgu PCD oraz ekspresji genów PR. The aim of the study was to verify participation of peroxynitrite (ONOO¯) and the recognition of the functional modifications via ONOO¯ in potato leaves resistance to Phytophthora infestans. Experiments were conducted on the potato (Solanum tuberosum L.) leaves of cultivars, whose resistance radically differs to P. infestans, an oomycete pathogen causing late blight disease. The analyses showed that nitrite reductase-dependent nitric oxide overproduction together with the accumulation of superoxide anion leads to the formation of ONOO¯, however the kinetic and intensity of this reaction was dependent on the potato genotype. The resistant response was characterized by an early and transient formation of ONOO¯ whereas in the susceptible one, an elevated level of ONOO¯ was observed after the first 24 hours post-inoculation. The postinfectious ONOO¯ generation was accompanied by nitration phenomenon of proteins and nucleic acids, i.e. RNA and mRNA. Based on application of endogenous ONOO¯ scavengers, it was found that nitro-mRNA accumulation is conducive to programmed cell death (PCD) during the hypersensitive response. Moreover, the sequential treatment of the susceptible genotype with ONOO¯ and P. infestans provoked faster and stronger induction of genes encoding PRs correlated with inhibition of disease development. Taken together, these results indicate that the early and transient accumulation of ONOO¯ in potato leaves plays a crucial role in the resistance to P. infestans, by the selective nitration of biomolecules involved in the regulation of the PCD range and the expression of PR genes.